Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 ATLAS Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 Giovanni Darbo / INFN-Genova.

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1 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 ATLAS Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 Giovanni Darbo / INFN-Genova Email: Giovanni.Darbo@ge.infn.it  Breve update su test-beam e irraggiamento al PS;  Project Plan e Milestone 2003;  Profilo spesa CORE 2003-05;  M&O, C&I, Supplementary Cost  Attività e richieste 2003;  Riassunto tabelle CORE;  FTE e Responsabilità. Copia della presentazione: http://www.ge.infn.it/ATLAS/PixelItalia/home.html

2 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 2 Test Beam: Moduli DSM1  Tre moduli sono stati testati a fine Agosto sul fascio H8 (GE#3, Bonn#2 e LBL#1) realizzati con i chip del primo batch (Feb.02):  Oltre ai chip il sistema di R/O (TPLL/TPCC) e il DAQ (DAQ-1) sono nuovi;  Oltre ai 3 moduli ci sono 4 piani di microstrip (50 µ pitch,  = 6µm) a doppia faccia e lettura analogica;  Il DAQ-1 riesce a leggere ~7000 eventi/burst. Old module New DSM1 modules

3 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 3 Hit map  Hitmap (scala log) per un modulo completo (GE#3):  Sono visibili pixel lunghi e ganged pixel;  Le strisce verticali con zero conteggi sono doppie colonne morte nei chip di FE (abbiamo usato chip non completamente funzionanti del primo batch con bassa resa di produzione) Genova Modulo#3

4 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 4 Resolution: 1 vs 2 hits 46% 54% 70% 30%  = 7.7  m  = 10.6  m  = 6.4  m  = 6.8  m Not irradiated (module) 60 MRad (single chip)

5 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 5 Not irradiated (module) 60 MRad (single chip) Efficienza in tempo

6 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 6 Ganged e Long Pixel Nella regione di separazione tra chip di FE ci sono sia pixel più lunghi (600µm) che ganged (vedi layout). L’effetto si nota sia nei conteggi (sotto) che nella correlazione (per i ganged) con tracce estrapolate (in basso a destra)

7 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 7 Funzionamento modulo multichip Nel modulo ci sono 16 chip che funzionano in parallelo. Se si chiede di istogrammare eventi con hit in più di un FE la zona tra 2 chip di FE viene messa in evidenza.

8 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 8 MCC-I1: Irraggiamento al PS  7 MCC-I1 irraggiati al fascio del PS con protoni da 20 GeV/c ad inizio luglio. 3 Chip alimentati a 1.8 V e 4 a 2.2 V.  L’analisi dell’attivazione del foglio di Al ha dato una dose media 2.7*10 15 p/cm2. Assumendo 2*10 15 p/cm2 = 55MRad, la dose totale corrisponde a 73 Mrad.  Tutti i chip hanno continuato a funzionare fino alla massima dose e saranno ricaratterizzati in laboratorio una volta che la radiazione sarà scesa.  Misure di Single Event Upset (SEU) sono state eseguite su tutti chip durante tutto il periodo d’irraggiamento. L’analisi non è ancora completata, ma abbiamo già alcuni risultati (vedi prossime slide).

9 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 9 MCC-I1 - Sezioni d’urto per “single bit flip” (Mrad) (cm 2 )

10 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 10 MCC-I1: SEU  Errori di sistema  Gli MCC nel B-layer hanno 12.3x10 6 bit nelle FIFO e 0.57x10 6 FF. L’effetto del bit-flip a livello di B-layer alla massima luminosotà:  FIFO: critici perdita/creazione di l’End-of-Event (EoE)  eventi disallineati  ogni ~ 10 s per tutto il B-layer  FF: perdita di configurazione in global register, errori nelle macchine a stati  ogni ~ 5 s per ogni FF nel B-layer  Strategia (prossimo MCC-I2):  Codifica degli EoE in modo rindondate nelle FIFO e uso “3 x FF con majority decision” per i registri critici ~ 5% del totale di FF.  Reset e reload priodico dei dati di configurazione: ogni qualche minuto di run.

11 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 11 Date Importanti Panorama generale con particolare attenzione alle attività italiane e alle richieste finanziarie INFN. Le date indicate corrispondono a un project plan con inizio presa dati nel 2007.  Date Importanti: -Consegna 120 wafer di sensori (CiS) e ~50 (Tesla): 28/06/02UD -PRR Flex8/10/02GE-MI -FDR elettronica FE e MCC 10/10/02GE -10% bare staves completi 15/11/02GE -Sottomissione FEI2 e MCCI2 1/12/02GE -PRR Bare Module 10/12/02GE-MI-UD -Inizio preproduzione moduli (FEI2 e MCCI2)31/8/02GE-MI-UD -Inizio produzione elettronica DSM 1/10/03 -Inizio produzione moduli15/04/04GE-MI-UD -Barrel (Disk) al CERN06/05 -Pixel/Beam pipe nel pozzo02/06

12 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 12 Milestone INFN 2002

13 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 13 Milestone 2003 (da discutere) Proposta di milestone Pixel per il 2003, inserite nei moduli preventivi 2003 (da discutere con i referee).

14 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 14 M&O, C&I, “Supplementary Costs”  I costi M&O-B 2002 sono stati approvati dall’RRB di Aprile 2002;  I costi M&O-B 2003 sono stati presentati all’RRB di Aprile 2002.

15 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 15 M&O, C&I, Supplementary Costs I costi M&O, C&I e Supplementary Costs per il 2002 sono stati ripartiti all’interno della collaborazione Pixel (vedi tabella slide successiva) Per quanto riguarda la suddivisione dei costi tra le varie componenti della collaborazione Pixel per il 2003, questi verranno discussi al prossimo “Pixel Steering Group” (Ott.02). Nelle richieste 2003 abbiamo evidenziato alcune richieste che potrebbero rientrare in tali categorie (vedi tabella con dettaglio richieste)

16 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 16 M&O, C&I, Supplementary Costs (2002)

17 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 17 Programma Attività: sensori Stato e programma  Il flusso della produzione di sensori sta cominciando ora e dovrebbe durare per 15 mesi (50 wafer/mese -> 12 wafer/mese ad UD)  UD gestirà il flusso di sensori che andranno ad una delle ditte di bumping (necessità di stoccaggio)  Nel protocollo di misure elettriche dei wafer del rivelatore a pixel di Atlas, è prevista la misura di strutture tagliate dai wafer e successivamente irraggiate. UD si occuperà del test di tali strutture strutture che prevede circa 400 misure. Richieste finanziarie  Non ci sono particolari richieste finanziarie a parte:  Chuck freddo per qualificare sensori irradiati (a campionamento) come richiesto dal protocollo di QA/QC;  Stoccaggio dei sensori da bumpare e trasporti.

18 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 18 Hub - Sensori / BB / FE New Messico Dortmund Praga Tested sensors Udine LBL / Bonn Tested FE wafers AMS Bump deposition Sensor + FE wafers US-Sensor Cutting US-Electronics Cutting/thinning Bumped Sensors Bumped FE Udine AMS Flip chipping Sensor tiles + FE chips Udine Bare modules Genova X-ray Milano Bare module test Module Assembly Genova, Bonn, LBNL 50 / month x 15 months 12 / week3 / week Implicazioni finanziarie: Stoccaggio wafer 3 k€ Trasporti 4 k€ Udine

19 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 19 Programma Attività: meccanica Stato e programma  C’è un ritardo nella produzione del C-C per gli staves dovuto ad un errore umano: entrata aria nel forno. Questo ritardo non è ancora sul cammino critico del progetto.  Tutte le attività preparatorie alla produzione sono state verificate e sono a punto, ma qualche tool (e.g. manipolazione staves) manca ancora.  Progetto del sistema di inserzione del b_layer (ITT) è completo (passato CDR), deve essere realizzato e richiede finanziamenti. Richieste finanziarie  GE: macchina per montaggio moduli su stave (duplicazione disegno Marsiglia);  GE: tools per manipolare gli stave prima dell’assemblaggio sui supporti globali;  MI: materiale per realizzare la macchina di montaggio del b_layer insieme con Layer 1 e 2 e i dischi  MI: la macchina di misura Poli (originariamente di DELPHI) va spostata nel SR building. Allo stesso momento sarà necessario un aggiornamento di alcuni componenti hardware e software.

20 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 20 Programma Attività: elettronica Stato e programma  La sottomissione FE-I2+MCC-I2 richiede alcune modifiche. In particolare le misure di single event upset sull’MCC mostrano che il disegno attuale è un po’ al limite per l’applicazione in ATLAS. Le modifiche si limiteranno ad alcune parti critiche del chip.  Sembra probabile che l’MCC-I2 (insieme agli opto chip) verrà sottomesso in un run separato dai FE-I2 (12/02). L’engineering run MCC-I2 + opto chip (3/03) di 12 wafer e sufficiente per la produzione di tutto il rivelatore.  L’inizio della produzione della elettronica sarà nel 2003.  Si sta studiando la possibilità di usare il secondo engeneering run (DSM2) per una pre- produzione: 12 wafer + 48 wafer. Questo potrebbe permettere di produrre 100 moduli per qualifica + 250÷350 moduli da usare per i dischi.  I primi 12 wafer (FE-I2) dovrebbero essere pronti 2/03  test 3/03  48 wafer 6/03, MCC-I2 sottomissione 3/03  produzione+test  6/03 (in tempo per bump-bonding - vedi gara BB)  Bisogna procedere con prototipi e possibilmente preserie Power Supplies nel 2003. 1/2

21 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 21 Programma Attività: elettronica Richieste finanziarie  Produzione (10 %) FE-I -> 96 wafer e completa MCC-I (12 wafer).  Se non si riuscisse a completare il ridisegno MCC in tempo per DSM2 (12/02) si potrebbe avere un run aggiuntivo DSM (MCC-I2) nel 2003.  Realizzazione di alcuni (3) PP2 di preproduzione (alim.rad hard nel patch pannel 2) e campioni di cavi finali. Tali alimentatori verranno usati per il test degli stave nei lab di produzione (GE, LBL, Marsiglia). Consumi per completare test sui regolatori radiation hard.  Si chiedono (S.J.) fondi per acquistare i regolatori rad-hard della ST. 2/2

22 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 22 Programma Attività: ibridizzazione Stato e programma  Il ritardo nella produzione di elettronica si ripercuote sulla produzione di moduli, i primi moduli DSM cominciano ad apparire adesso e sono in fase di studio. Con i 24 wafer acquistati dal secondo batch stiamo realizzano un numero sufficiente di moduli (50 + 50) per mettere a punto e capire la resa del processo produttivo.  Pensiamo di iniziare una pre-produzione di 250÷350 moduli usando chip DSM2 (6/03) prima di iniz i are la produzione (inizio 04).  La gara per il bump-bonding dovrebbe essere completata (6/03) in tempo per la pre- produzione.  In questo modo si riuscirebbe a recuperare parte del ritardo accumulato nell’elettronica  a scapito di qualche rischio (i moduli potrebbero essere utilizzati per i dischi che sono meno critici e come spare)  Il sistema di microcavi è critico. Questi sono più complessi e richiedono più man power del previsto. C’ è una richiesta di Bonn per aiuto in produzione, forse questo non avr à ancora ripercussioni nel 2003, ma va considerato. 1/2

23 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 23 Produzione moduli Produzione FLEX GE, Oklahoma Oklahoma Test FLEX + MCC Bonn, GE, LBNL Dress module Bare module Bonn, GE, MI, LBNL Test module TMT Wuppertal Al tube CPPM Ω Plyform Stave GE Post lavorazione GE Misura e Qualifica Bonn, CPPM, GE Moduli su stave Dischi  LBNL

24 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 24 Programma Attività: ibridizzazione Richieste finanziarie  Nel 2003 si chiede l’impegno per la gara per il BB, anche se solo il 10% andrà in cassa.  E’ fondamentale che la gara possa partire il primo gennaio (o meglio dopo il PRR dei bare moduli di dicembre)  disponibilità di finanziamento.  La quota italiana sul BB passerà dal 46% al 56%, sul flex hybrid passerà a 0%  contributo totale italiano inalterato.  Ci sono richieste (piccole) per microcavi, patch pannel e cavi per test delle componenti del sistema. 2/2

25 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 25 Finanziamenti Core al 2002 La tabella riepiloga i costi core finanziati fino a Giugno 02. Nella ripartizione per capitoli risulta che la meccanica dei supporti locali (1.1.1.1) ha sforato di 50 k€ la quota italiana del MoU. Tale cifra corrisponde all’extra costo riportato da Amendolia nella colonna “piano di spesa 2001”  Si prevede un risparmio nell’elettronica rad-hard, ma cavi e power supply sono stati sottostimati. Al momento si pensa di stare nell’envelope previsto, ma solo quando le gare saranno espletate si avrà un quadro più chiaro.

26 Pixel: Stato 2002 e Programma 2003 G. Darbo - INFN / Genova Catania, 19 Settembre 2002 26 Composizione e Responsabilità Responsabilità GE:  Carlo Caso - Chairman of the Publications Comm.  Dario Barberis - Coord. Software ID e b-tagging  Giovanni Darbo - Resp. Elettronica di Sistema  Polina Netchaeva - Coord. Production Data Base  Paolo Morettini - Responsabile DAQ  Marco Olcese - Project Engineer  Fabrizio Parodi - Coord. B-tagging trigger  Leonardo Rossi - Project Leader Responsabilità MI:  Attilio Andreazza - Resp. Produzione Moduli  Clara Troncon - Resp. Test Beam Responsabilità UD:  Marina Cobal - Coord. Top Physics WG e ATLAS speakers Committee