Hoge snelheid, stralingstolerante optische en draadgebonden communicatiecircuits

Invoering Stralingsharde hogesnelheidsgegevensverbindingen spelen een steeds grotere rol in moderne experimenten met hoge-energiefysica. De state-of-the-art, gekenmerkt door de ontwikkeling van lpGBT voor de LHC Phase-II-upgrades, ondersteunt 10 Gb / s transmissie en is bestand tegen stralingsniveaus van 1 MGy en 10e + 15 neq / cm². Dit is echter al onvoldoende voor sommige van de HL-LHC-detectoren waar, bijvoorbeeld, de pixelopto-elektronica die op de eerste striplaag is geïnstalleerd, het gebruik van een groot aantal koperen kabels met een lagere bandbreedte vereist. Een ander voorbeeld is het geval van de CMS HGCal-detector, waar de enorme hoeveelheid gegevens die buiten de detector moet worden verzonden met verbindingsbandbreedtes beperkt tot 10 Gb / s, de installatie van een groot aantal kostbare optische verbindingen met zich meebrengt. Experimenten in toekomstige versnellers zullen nog meer bandbreedte vragen (zeker gezien de trend naar triggerloze uitleessystemen) en in sommige gevallen een hogere stralingshardheid. Projectbeschrijving Deze Ph.D. project maakt deel uit van het onderzoeksprogramma van de afdeling Experimentele Fysica voor de ontwikkeling van detectoren en detectorsystemen voor de toekomstige experimenten met Hoge Energie Fysica op CERN. De Ph.D. zal zich concentreren op de ontwikkeling van stralingsharde geïntegreerde schakelingen voor datatransmissie met zeer hoge datasnelheden (> 56 Gbps). Om die datasnelheden te halen, is het nodig om geavanceerde modulatieschema's te gebruiken - zoals bijvoorbeeld Pulse Amplitude Modulation (PAM4) - die nog niet zijn gedemonstreerd in de context van door straling geharde schakelingen. Om toekomstige transmissiesystemen met hoge gegevenssnelheid praktisch te maken, zal de schakeling, zelfs wanneer er kanalen met beperkte bandbreedte aanwezig zijn, pre-nadruktechnieken implementeren (opzettelijk oversturen aan het begin van een overgang). Gedurende de Ph.D. onderzoek, analyseert een student de beperkingen opgelegd door de HEP-detectorsystemen en de geselecteerde CMOS-technologie, bestudeert de bestaande state-of-the-art niet-straling-harde architecturen voor datacommunicatiesystemen en stelt architecturen voor die geschikt zijn voor CERN-experimenten. Vervolgens zal de praktische implementatie in de vorm van een Application Specific Integrated Circuit (ASIC) plaatsvinden, waarbij alle fasen van het ontwerpproces (modellering, schematische invoer, layout-invoer, simulaties) moeten worden doorlopen. Zodra het prototype ASIC is vervaardigd, wordt de functionele evaluatie en kwalificatie van de chip uitgevoerd voor gebruik in stralingsomgevingen.