1、中国先进气体探测器合作组读出ASIC设计需求先进气体探测器合作组核电子与核探测器学会微电子专委会整体思路 根据先进气体合作组研究需求 结合国内微电子读出设计能力 适当参考国外芯片架构及方法 几种技术路线 灵活，但不过度追求通用而造成难度和复杂程度增大 建议实现前端数字化 建议统一数字化接口，以便通用读出电子学系统的设计主要指标指导思想 较高集成度 单芯片32通道或以上 动态范围适当并有选择 200fC（或兼有-1pC、-10pC等多个量程，可配置）低噪声水平 1fCCin=100pF(对240fC量程)低功耗 10mW/ch（希望达到5mW/ch甚至2mW/ch）2022-7-26刘树彬 核探
2、测与核电子学国家重点实验室3其它 具有一定的灵活性，但不宜过于复杂 如成形时间、动态范围适当可调 统一的输出数字接口 SPI、JTAG、E-Link 寄存器配置应尽可能简单（芯片加电后最好能自动进入默认的正常工作模式）合理的测试输出引脚，方便调试 不宜有过多外部模拟偏置输入 具有刻度功能 完备的器件手册 给出典型的设计范例或推荐配置方案2022-7-26刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室4方向1计数型 应用需求 DHCAL、RICH、束斑检测 主要指标 通道数：32以上 阈值：5fC（单通道可微调）时间精度：1ns 研制单位：高能所、近物所、西工大、科大 预期时间：3年2022-7-26刘
3、树彬 核探测与核电子学国家重点实验室5典型计数型典型计数型ASIC举例：举例：MICROROC6 法国OMEGA组设计 64通道 3阈读出 阈值由片上10-bit DAC设置 最大输入范围：500fC 最小可分辨电荷量2fC 功耗：240mW2022-7-26刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室方向2像素型芯片 应用需求 三维光电子径迹测量、TPC、顶点探测器 技术路线1.参照MediPix、TimePix类 研制单位：西北工大、高能所（256256）预期时间34年2.TopMetal类 研制单位：华师（600600，20e以下，10ns时间精度）预期时间：2年2022-7-26刘树彬 核探
4、测与核电子学国家重点实验室72022-7-268像素型读出像素型读出ASIC：Timepix3p 256*256通道像素型电荷/时间测量芯片，由CERN设计p 电荷测量：TOT+像素级ADC(8位)p 时间测量：CSA+甄别器+计数器p 应用：GEMpix，INGRID TPC,telescope detectorTimepix3的问题：技术支持较差 倒装焊工艺贵 成品率问题刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室方向3峰保持（+时间）应用需求 几乎所有的电荷测量、径迹测量 主要指标：动态范围：两百fC（10pC可选）技术路线：第一步在参考VA芯片的基础上研究，提供前端模拟芯片 第二步，集成AD
5、C和TDC（参考VMM简化）研制单位：西工大 预期时间：3、4年2022-7-26刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室9典型电荷测量典型电荷测量ASIC举例：举例：VATA16010 挪威IDEAS公司设计 32通道 各通道峰保持之后的信号逐一模拟输出 具备自触发功能 量程：-3pC +13pC，噪声：12fC 功耗:180mW2022-7-26刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室2022-7-2611典型电荷典型电荷-时间测量时间测量ASIC补充：补充：VMM3p 64通道电荷/时间测量芯片，由美国BNL设计p 电荷测量：电荷灵敏放大+成形+模拟寻峰+内部ADCp 时间测量：CSA+成形
6、电路+甄别器+TAC+内部ADCVMM3的问题：目前仍存在一些bug 后续改进前景不明 技术支持较差刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室方向4波形采样+时间 应用需求 TPC等电荷测量、径迹测量 主要指标 通道数：32以上 动态范围：200fC（10pC可选）采样率：1MSPS100MSPS 其他参考AGET 研制单位：清华、科大 预期时间：3年2022-7-26刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室122022-7-2613p 64通道通用TPC读出芯片p 由法国CEA的Saclay实验室设计p 动态范围:120fC,240fC,1pC,10pC p 达峰时间:50ns-1s(16 values)p 采用开关电容阵列结构：512个电容/通道p 采样率:1MHz-100MHzp 读出频率：25MHz典型电荷典型电荷-时间测量时间测量ASIC举例：举例：AGETAGET的美中不足：触发率过低：1kHz 功耗略大：10mW/ch 配置过于复杂刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室2022-7-26刘树彬 核探测与核电子学国家重点实验室14
