Circuit intégré de lecture versatile pour détecteurs gazeux à micro-structures – VersASIC

Les détecteurs gazeux à microstructure (MPGD) sont couramment utilisés dans les expériences de physique des particules, grâce à leur légèreté, leur très bonne performance et leur faible coût pour de grandes surfaces. Les prochaines expériences, et en particulier l'expérience EPIC du futur collisionneur électron-ion américain EIC (BNL, USA) qui démarrera vers 2030, prévoient d'utiliser plusieurs de ces détecteurs pour détecter les traces des particules diffusées. Les électroniques de lecture de MPGD existantes présentent certaines limites les rendant partiellement inadaptées par rapport aux exigences de ces expériences: lecture des données en flux non-supportées, faibles performances pour les grandes capacitances de détecteurs, non-adaptées aux chambres à projection temporelle (TPC). De plus ces circuits sont fabriqués avec des technologies microélectroniques anciennes qui peuvent devenir rapidement obsolètes.

Le présent projet de l'Université de Sao Paulo et du CEA Saclay est de développer un circuit de lecture multicanal versatile nommé "SALSA" adapté à la plupart des applications des MPGD. Ce circuit résistant aux radiations sera conçu en technologie 65nm, afin d'intégrer plus d’intelligence au sein du canal de conversion (DSP intégré avec communication inter-canaux), de dépasser les limites de vitesses de traitement atteintes actuellement dans le domaine (ADC rapides et liens haut débits), et d'atteindre de faibles taille et consommation du circuit. Ses blocs paramétrables de traitement des signaux rendront le circuit compatible à la fois avec les électrodes de grande capacité des détecteurs de traces, les signaux faibles de détecteurs gazeux de photons, et les signaux longs des TPC. Sa capacité à fonctionner en mode d'envoi de données en flux, ou en dans le mode classique de lectures déclenchées par le système d'acquisition, et la possiblité d'accepter un large gamme de fréquences d'entrée d'horloge, font que ce circuit pourra être intégré dans un grande variété d'expériences et de dispositifs expérimentaux.

Les partenaires de ce projet, qui possèdent de longues expériences complémentaires de développement de circuits de lecture, proposent de développer et d'optimiser les différents éléments de l’architecture finale du circuit SALSA. Celui-ci, versatile, est candidat pour être au cœur d'une électronique de lecture commune aux détecteurs MPGD de l'expérience EPIC à EIC, et certainement sur d'autres expériences. Ce projet s'inscrit aussi dans le plan de R&D pluri-annuel proposé par l'ECFA, en particulier dans la collaboration DRD1 dédiée aux développements des détecteurs gazeux et de leur électronique de lecture.