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Elettronica tracciatore CMS: DSM 0.25 m m

Elettronica tracciatore CMS: DSM 0.25 m m. La scelta della tecnologia rad-hard Il contratto quadro CERN-IBM per DSMT 0.25 m m La qualifica dei chip DSMT 0.25 m m per il tracciatore Conclusione. Elettronica di read-out del tracciatore.

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Elettronica tracciatore CMS: DSM 0.25 m m

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Presentation Transcript

  1. Elettronica tracciatore CMS: DSM 0.25mm • La scelta della tecnologia rad-hard • Il contratto quadro CERN-IBM per DSMT 0.25mm • La qualifica dei chip DSMT 0.25mm per il tracciatore • Conclusione

  2. Elettronica di read-out del tracciatore Tutti i componenti sul rivelatore devono essere rad-hard (10Mrad)

  3. Contratto quadro CERN-IBM • Tutti i tentativi di utilizzo di tecnologie commerciali (HARRIS, HONEYWELL ecc.) si sono rivelati estremamente costosi e tecnicamente problematici. • I tentativi di sviluppare/qualificare una tecnologia “europea” (DMILL) non hanno avuto successo per difficolta’ tecniche. • Dopo alcuni risultati preliminari estremamente promettenti, il CERN firma un contratto-quadro con IBM Italia per definire le condizioni commerciali e tecniche di accesso alla tecnologia 0.25mm di IBM. • Ponendosi come interlocutore unico per tutti gli esperimenti di LHC (Atlas,Cms, Alice, Lhcb) le condizioni commerciali sono particolarmente vantaggiose. • IBM garantisce la stabilita’ della tecnologia; il CERN si prende la responsabilita’ del disegno ‘custom’ delle celle aanalogiche e della qualifica post-irraggiamento.

  4. APV25: il chip di front -end 1 dei 128 canali programmable gain Analogue unity gain inverter Differential current O/P 128:1 MUX 192-cell analogue pipeline S/H SF SF APSP Low noise charge preamplifier 50 ns CR-RC shaper APV25-S1 (Agosto 2000) Dim. del chip7.1 x 8.1 mm Finale

  5. Layout del reticolo e del wafer Diametro wafer 200mm #APV25 ≈ 450 #APVMUX+PLL ≈ 110 Dim. reticolo 18,4 x 14,4mm Stato g

  6. DCU Consente il monitoraggio di correnti, temperature e tensioni di lavoro.

  7. APV, MUX, PLL, DCU e Laser driver Sono componenti indispensabili per partire con la produzione perche’ finiscono sull’ibrido di read-out e sull’ibrido ottico

  8. Test di irraggiamento su chip in .25mm (IC e Padova) • Tutti i test effettuati su chip prodotti in tecnologia IBM .25mm hanno • dato ottimi risultati per valori di irraggiamento ben superiori a quelli • previsti in LHC. CMOS intrinsecamente robusto per il danno di • bulk. Chip testati in maniera intensiva per effetti di superficie. • (50kV X-ray source dose rate ~ 0.5Mrad/Hour fino a 10, 20, 30 & 50Mrad; dosimetri al Si • ~10% precisione; anneal: 1 settimana a 100oC). .

  9. Test di irraggiamento APV25 (IC e Padova) Sorgente di raggi X; irraggiamento con i chip sotto bias ed in condizioni normali di lettura. APV25-S1 Pre-rad 10 Mrad Nessun cambiamento del rumore dopo l’irraggiamento • Test ripetuti con elettroni da Linac da 10 MeV (80Mrad) e • neutroni da reattore (2.1x1014cm-2)

  10. Test di SEU (Single Event Upset) con ioni pesanti (Legnaro) e con pioni (PSI) • Estrapolazione per l’intero • sistema: • ~120 SEU per ora = 0.15% APV25s • Conclusioni: la tecnologia • appare estremamente • robusta.

  11. Conclusioni • Richiesta di partecipazione alle spese per il procurement • attraverso il meccanismo del ‘frame contract’ CERN-IBM per • l’utilizzo della tecnologia DSM (.25mm). • Fondi (200KEuro CORE) assegnati a Padova. • Primo contratto per un engineering run dei chip di controllo: • quota totale 203.800CHF; partecipazione INFN 56.800CHF (cassa 2002)

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