宇宙線による電子機器の誤動作を減らす半導体封止材 ISSで評価実験：材料技術

レゾナックは、宇宙空間を飛び交う高エネルギーの放射線「宇宙線」に起因する電子機器の誤動作を低減す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）で開始する。

[遠藤和宏，MONOist]

　レゾナックは2025年6月19日、宇宙空間を飛び交う高エネルギーの放射線「宇宙線」に起因する電子機器の誤動作（ソフトエラー）を低減する半導体封止材の評価実験を、同年秋をめどに国際宇宙ステーション（ISS）で開始すると発表した。

地上実験ではソフトエラー率を約20％低減

　内閣府によれば人工衛星の打ち上げは過去10年で約11倍に増加し、今後も拡大する見込みだ。人工衛星には、地球観測や通信など、大量のデータ処理を行うため半導体（プロセッサ）が搭載されているが、宇宙向けプロセッサは、安定性を重視し、地上で使われるプロセッサよりも演算能力が低い傾向にある。

　一方で、画像処理で着陸地点を自ら探索した小型月着陸実証機「SLIM」のように、人工衛星が自律的に判断できるようにする動きや、「スターリンク」のように、通信遅延最小化のために低軌道衛星間をリンクさせる取り組み、衛星上にデータセンター機能を備えるなどの流れがあり、プロセッサの演算能力向上のニーズが高まっている。

　こういった中、宇宙向けプロセッサの演算能力向上では、宇宙線に起因するソフトエラーが課題の1つとなっている。

　この課題に対しレゾナックは、宇宙線に含まれ、ソフトエラーを引き起こす中性子（陽子とともに原子核を構成する無電荷粒子）を吸収する材料を配合した半導体封止材を試作した。

半導体封止材［クリックで拡大］ 出所：レゾナック

　地上で同材料の評価実験を行った結果、最も基本的な回路（フリップフロップ回路）において、ソフトエラー率を約20％低減できた。さらに実験を進めるため、レゾナックは、この封止材を使用した半導体チップをISSへ輸送し、船内外の材料暴露実験装置（MISSE）にて半導体を動作させた状態でソフトエラー低減効果を評価することにした。

　この実験や打ち上げは、米民間宇宙企業であるAxiom Spaceに委託している他、レゾナックは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MISSEに設置した。同装置は、2025年秋に打ち上げられ、ISSでの評価が開始される予定だ。

評価用の半導体チップを搭載した動作評価装置［クリックで拡大］ 出所：レゾナック

動作評価装置が取り付けられた材料暴露実験装置［クリックで拡大］ 出所：レゾナック

　地上試験では再現できない宇宙空間の放射線スペクトルの影響を検証し、宇宙向け半導体材料に求められる特性を特定するとともに、高性能な半導体材料開発において重要なデータを取得することを目指す。

　レゾナックは同実験において、この封止材のソフトエラー低減効果が確認されれば、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として適用でき、宇宙向け半導体の製造コスト削減、機能向上に寄与できると想定している。

⇒その他の「材料技術」の記事はこちら