ISSで宇宙向け半導体封止材料の特性評価を実施へ

半導体材料を手掛けるレゾナックは6月19日、同社が開発を進めている宇宙線に起因するソフトエラーを低減できる半導体封止材の評価実験を、2025年秋をめどに国際宇宙ステーション(ISS)にて開始する計画を発表した。

  • レゾナックが開発した宇宙向け半導体封止材

    レゾナックが開発した宇宙向け半導体封止材 (出所:レゾナック)

すでに同社は2025年4月に評価用半導体チップを搭載した動作評価装置をISSの「きぼう」日本実験棟の船外に取り付けられており、さまざまな実験試料を長期間宇宙空間に曝露させることで劣化などの影響を調べることを可能とする「材料暴露実験装置(MISSE)」に設置済みだという。

今回の評価実験は、今後も増える人工衛星などを中心とした宇宙活用に向けて、さらなる宇宙向けプロセッサの演算能力の向上を実現するうえで課題となる宇宙線起因のソフトエラーへの対策を目指したもの。具体的には、宇宙線に含まれ、ソフトエラーを引き起こす中性子を吸収する材料を配合した半導体封止材を開発したという。

地上試験ではソフトエラー率を約20％低減できることを確認

先行して行われている地上での評価実験では、基本的なフリップフロップ回路において、ソフトエラー率を約20％低減できることを確認。これを踏まえて、同様の封止材を用いた半導体チップをISSに持ち込み、MISSEにて半導体を動作させた状態でのソフトエラー低減効果の評価を行うことを予定している。

  • 評価用の半導体チップを搭載した動作評価装置

    評価用の半導体チップを搭載した動作評価装置 (出所:レゾナック)

この打ち上げや実験については、レゾナックが委託する形でAxiom Spaceが支援、実施を行うとしている。

実際に宇宙での長期間にわたる動作を行うことで、地上試験では得られない宇宙空間の放射線スペクトルの影響に対する検証を行うことが可能となり、実際に宇宙向け半導体材料に求められる特性の特定を進めることが可能になるとレゾナックでは説明しているほか、高性能な半導体材料開発において重要なデータの取得を進めることを目指すともしている。

  • 動作評価装置が取り付けられた材料曝露実験装置

    動作評価装置が取り付けられた材料曝露実験装置 (出所:レゾナック)

なお、今回の評価実験において、実際に開発された封止材によるソフトエラー低減効果が確認できれば、地上で使われている半導体チップをほぼそのまま宇宙向けに適用できるようになると同社では説明しており、これにより高価な宇宙向け半導体の製造コスト削減ならびに機能向上を図ることができるようになるという。また、封止材でソフトエラーを低減することができるようになれば、ほかのソフトエラー低減手法と比べてもシンプルで、周辺設計のコスト削減にもつながることが期待できるようになるともしている。