ATLAS Pixel Status Report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 ATLAS Pixel Status Report Settembre 2003 Giovanni Darbo / INFN-Genova Email:

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1 ATLAS Pixel Status Report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 ATLAS Pixel Status Report Settembre 2003 Giovanni Darbo / INFN-Genova Email: Giovanni.Darbo@ge.infn.it Stato del rivelatore e produzione:  FE & MCC, sensori, FH, meccanica;  DAQ, test beam e irraggiamento. Programma:  Prossimi PRR  Test beam e run combinato 2004  Attività SR building Tabelle CORE, C-C, C&I e M&O Milestone. A.o.B.: Composizione gruppi, Gare, Fondi FAI. Copia della presentazione: http://www.ge.infn.it/ATLAS/PixelItalia/home.html

2 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 2 MCC e FE News Sia FE-I2 che MCC-I2 avevano degli errori di disegno (vedi CSN1 6/03)  MCC-I2.1:  Sottomessa a fine luglio “respin” (connessione linea di enable a VDD) dell’MCC-I2 utilizzando una sola maschera modificata (M2). (respin). In fase di produzione 6 wafer MCC-I2 non completamente processati dall’IBM  MCC-I2.1  Stessa modifica tramite FIB ~10 MCC-I2 (altri 25 in preparazione). Realizzati moduli FE-I1/MCC-I2.1 e FE-I2.1/MCC-I2.1.  testati in laboratorio e al test beam H8 di fine agosto, verranno irraggiati a ottobre al PS.  Dai test finora fatti, MCC-I2.1 risulta soddisfare le richieste di ATLAS.  FE-I2.1  Respin con modifica di 3 maschere per aggiustare il timing nel gloabal register. Chip testati funzionanti fino a 2.5 V, yield ~85%, moduli sotto test.  FE-I3  Disegno in fase di completamento, sottomissione 20/9. ( richieste finanziarie)

3 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 3 FE-I2.1: Yield e max DVDD  FE-I2 aveva problemi legati alla distribuzione del clock nel chip. Quello più grave era legato alla scrittura nel global register che non permetteva di configurare il chip a DVDD > 1.6 V.  Modifica: 2 maschere di metal e una di vie. Uso di 6 wafer con metalli non processati dall’IBM (respin - FE-I2.1).  FE-I2.1: funzionanti a DVDD > 2 V, resa elevata. I moduli con FE-I2.1 possono essere usati (anche se con qualche limitazione) in ATLAS. Max DVDD e Yield cuts: 9 good column pairs analogue/digital current digital / digital 5-step = 2880 average noise maximum operation voltage > 2.0 V # good pixels in analogue scan > 2500 (tot. 2880) yield (wafer GL0QZIX) 245 / 288 = 85 % FE-I2.1 - Wafer GL0QZIX

4 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 4 Cura “Chirurgica” per MCC-I2  Usata la tecnologia del Focussed Ion Beam (FIB) per tagliare una pista di M2 (40µm) e connettere la stessa a VDD (M1) con deposizione di W. Apertura per trovare piste M4 (all. Oriz) e LM (all. Vert) Taglio traccia M2 Saldatura M2-M1

5 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 5 Produzione Update: sensori Sensori: CiS ha fornito ~600 tiles qualificati (154 caratterizzati a Udine), altri ~240 in fase di completamento qualifica, ~120 in distribuzione ora, mancano ~10 wafer. Rigettati il 3.5%. Tesla (diventata ON Semiconductor) dopo la verifica positiva post irraggiamento dei loro ultimi sensori (i prototipi avevano mostrato aumento di rumore) ha mandato il nuovo contratto che prevede la produzione in 6 mesi (25%: 31/1/04, 50%: 28/2/04, 75%: 31/3/04, 100%: 31/5/04).

6 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 6 Flex Hybrid Flex: Flex Hybrid 5.1 (versione produzione) 1000 consegnati (ottima qualità), montaggio componenti e test tenuta alta tensione procede bene. Altri 1270 verranno ordinati presto. Sistema di test (con MCC) funzionante a Genova (ed esportato a OU). Cavi tipo 0: Preproduzione e qualifica a Bonn, produzione sara fatta a Taiwan da inizio 04.

7 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 7 Moduli: Preproduzione e Yield Bare module (rate limitato dai wafer d’elettronica):  AMS: Prodotti 37 AMS. Dal test sui bare moduli 11/416 FE chip faulty o 7/26 moduli. 4 reworked  OK, 2 reworked  bad.  Yield: 88% con reworking, 73% senza reworking  IZM: Prodotti 33 moduli.  Yield: 91% con reworking Flex module:  Assembly yield per laboratorio:  Bonn:19/22 = 86 %  Genova:10/14 = 71 %  LBL:11/13 = 85 %  Ci aspettiamo i rendimenti cresceranno a regime

8 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 8 Produzione Update: meccanica Meccanica:  Produzione staves alla Playform prosegue (24/150 stave consegnati):  Analisi metallurgica ha mostrato problemi in una parte (~20%) dei tubi alluminio dovuti a striature nel processo d’estrusione  Visita alla ditta, stave già prodotti devono passare test con cicli di pressione. Ritardo nel completamento della produzione, non sul cammino critico.  Shell di supporto parte barrel ritardate di un mese a causa di problemi di materiale non conforme.  La produzione del Pixel Support Tube (PST) partirà il prossimo mese. Staves consegnati 08/2003

9 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 9 Integration & Testing Tool - ITT Lo scopo dell’ITT è di assemblare e testare:  Beam Pipe  Barrel Frame  Half Shells (Layer 1 and Layer 2)  B-layer half shells  Disk Sectors  Service Panels  Beam Pipe Support Structure (BPSS) L’ITT è in fase di produzione, molte dei sotto insiemi che lo compongono sono completi. L’ITT sarà utilizzato l’anno prossimo per un test di assemblaggio e di misurazioni meccaniche con l’utilizzo dell strutture globali di supporo.

10 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 10 Pixel Detector PP2 PP3 PP3 Located on the service platform. Only a preliminary layout exist. Tile Cal LAr Cal Beam Line Muon Chambers Cooling, Signal & Optical Readout Power and HV cables Type II - Twisted Pair Cables (~ 9 meters) Cryostat inner bore (PPF1) Power and HV cables Type III - Twisted Pair Cables (~ 80 meters) PP2 PP2 for cooling Z = 0 Voltage regulation box Servizi: Cavi e Patch Pannels PP0PP1 Power, signal and HV cables Type 0 - Al twisted pairs (~ 1 m) Power and HV cables Type I

11 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 11 INFO Aggiuntive: Cavi Tipo III Cavi di tipo 0: Taiwan Cavi di tipo I: US Cavi di tipo II: finanziati a giugno (a completa partecipazione italiana) Cavi di tipo III: l’Italia contribuisce solo parzialmente 1. Francia:120 kSFr - Fondi verranno recuperati 2. Germania :250 kSFr - Fondi erano già disponibili 3. Italia :250 kSFr - Richiesti oggi alla CSN1 4. US :185 kSFr - Sono d’accordo e verranno dati  La gara per i cavi di tipo III può partire quest’anno. Fibre ottiche: ~345 kSFr (l’INFN non contribuisce): 1.Repubblica Ceca: 85 kSFr 2.Francia:100 kSFr 3.Germania:160 kSFr

12 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 12 Service FDR - 6/2003 Service FDR (Giugno 03)  Decisione di utilizzare modularità “half stave” (6/7 moduli) per HV e LV power supply  risparmio. Commento dei referee LHC: The following features particularly impressed the reviewers:  Reduced number of power supplies by feeding several modules with same source is an elegant solution.  Design of PP2 and low voltage regulators looks very sound. ECR (Engineering Change Request): B-layer pixel 300 µm  400 µm I risultati finali della simulazione (WH(100 GeV)) mostrano che il 3D b-tag peggiora del 10%, ma selezionando I moduli con migliore efficienza per il B- layer tale valore scende a valori trascurabili. Questo è ora possibile poiché tutti i moduli sono identici.

13 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 13 Prossime Review La costruzione del rivelatore passerà nei prossimi mesi sotto la lente di varie review (Production Readiness Review - PRR): 21/10 - Stave/Sector internal-PRR e bi-stave workshop. 22/10 - Module Assembly PRR. 23/10 - Beam Pipe Support Structure. 27/10 - ROD PRR: SCT e Pixel ROD. 11/12 (da confermare) - Opto link PRR. 12/12 - FE/MCC PRR.

14 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 14 Test Beam 2003  Problemi di qualità del fascio dovuti all’SPS.  Caratterizzazione di moduli sia irradiati che non con FE-I1/I2 e MCC- I1/I2.1  Utilizzo di un Pixel Telescope realizzato da Genova:  8 piani con schede Single Chip Fe-I1 e una scheda con MCC-I1 per controllo.  Sistema lettura basato su R/O standard (TPLL/TPCC) lo vede come un semi-modulo.  Misure con fascio ad alta intensità (x 5 LHC @ B-layer).

15 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 15 Irraggiamento al PS PeriodoProgramma al PS: 1.19-5/4-6Test 7 moduli DSM1 2.23/7-7/8MCC-I2 + FE-I2 3.20/8-3/9Optochip/optoboard 4.8/10-20/10Moduli FE-I2.1/MCC-I2.1 Beam dump su un modulo (10 9 p / 40 ns) Test di Luglio (PS):  4 MCC-I2 + 6 FE-I2:  Dose raggiunta 60 Mrad MCC-I2:  Registri triplicati si dimostrano ~300 volte più resistenti ad effetti di SEU.  Alte strutture più complesse si sono dimostrate più resistenti di un fattore almeno 100. FE-I2  Maggiore resistenza al SEU rispetto FE-I1.  Maggiore stabilità delle soglie vs. dose

16 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 16 H8 Test Beam in May Genova Pixel Telescope Genova Pixel Telescope Cold Box Cold Box

17 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 17 Test Beam 2003: Time Walk Il time walk dei FE-I2 è minore di quelli I1. In aggiunta I “ganged pixel” hanno quasi lo stesso time walk di quelli normali A.Andreazza - PW 9/03 Modulo FE-I1 Modulo FE-I2 Migliore time walk si traduce in migliore efficienza “in time” e un plateau d’efficienza nei 25 ns del BCO.

18 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 18 High Intensity Beam  Beam ad alta intensità a fine agosto (2.5x10 6 ÷ 1.4x10 8 ).  Misure di inefficienza vs. occupanza dei moduli. Analisi preliminare (in corso) mostra perdita d’efficienza per occupanze superiori 5x10 -4 (superiori a quanto ci si aspetta a LHC per il B-layer).  A flusso x 30 rispetto al b_layer a massima intensità su modulo FE- I1/MCC-I2.1:  3.5 ore equivalenti al b_layer di random trigger su un modulo senza hang-up del sistema  > 1 ora di ricostruzione eventi simulati nell’MCC-I2 senza effetti di SEU. Alta Intensità: importante verifica del funzionamento del rivelatore a Pixel a condizioni più difficili che a LHC Beam triggered by silicon detector & scintillator (3.5 x 3.5 mm 2 ) Pixel Telescope - Genova

19 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 19 ROD & DAQ ROD (Read Out Driver): disegno comune SCT/Pixel. I Pixel hanno maggior data rate per modulo  minor numero di canali per modulo. Rev-E dei ROD (maggiori dimensioni FIFO/RAM dettato da richieste Pixel) infase di produzione, uno disponibile a LBL. 3 sistemi di sviluppo ROD (Rev-C/E) disponibili oggi nella comunità Pixel: Bonn, Genova e LBL. Genova ha responsbilità nella scrittura della PixLib di gestione dei ROD. Una applicazione Linux (RODtest) è in funzione per operare con i ROD.

20 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 20 Programma e Principali Attività 2004 Produzione: Bare Moduli: inizio feb’04, durata 14 mesi Stave completi: inizio ago’04, durata 16 mesi Test: sensori (UD), bare moduli (MI), flex (GE), moduli + burn-in (GE/MI), stave/bistave (GE). SR building: Test di assemblaggio mediante ITT del frame di supporto, dei global support delle shell, dei dischi con inserimento di alcuni stave e settori. Test del survey mediante la CMM.

21 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 21 Now optolink and MCC wafer “story” is decoupled (still not in the plan) Can this be anticipated? Nuova Pianificazione: Elettronica

22 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 22 Preproduction shorter, production longer Xmas! Assumes 4w from wafer delivery 8w turnaround from wafers to dice 2m delay Nuova Pianificazione: Moduli

23 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 23 Test Beam 2004 I Pixel richiederanno 4÷5 settimane di fascio “stand alone” per caratterizzare in modo definitivo I moduli FE-I3/MCC-I2.1.  Caratterizzazione di moduli irraggiati / non irraggiati. Partecipazione al run combinato. Irraggiamento di moduli FE-I3/MCC-I2.1

24 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 24 Run Combinato

25 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 25 Run Combinato  Motivazioni:  R/O (ROD) “event-by-event di un sistema multi detector,  Trigger, timing e busy in condizioni “normali”  Messa a punto DAQ, DCS,  Software off-line e ricostruzione eventi.  First Workshop on 2004 ATLAS Combined Test Beam:  http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/GENERAL/TESTBEAM/TBWorkshop/ http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/GENERAL/TESTBEAM/TBWorkshop/  Schedula preliminare. Stand aloneCombined

26 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 26 Finanziamenti CORE  La tabella presenta il CORE assegnato fino ad oggi con aggiornamento per scorporo IVA su item acquistati in Italia (riduzione di 76 k€ sull’assegnato).  La colonna approvato è la parte restante della gara pluriennale per il BB (ridotto di 65 k€ a gara conclusa).  Lo staging del layer 1 del rivelatore è sottratto (600 k€)

27 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 27 Assegnazioni CORE INFN

28 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 28  In corso:  Bump Bonding Pixel. Costo: 1089 k€ + IVA Profilo temporale: 2003 (10 %), 2004 (40 %), 2005 (50 %)  Entro 6 Mesi:  Cavi di tipo II. Costo:300 k€ + IVA (tutto INFN) Profilo temporale: 2003 (100 %)  Cavi di tipo III + connettori. Costo:200 k€ + IVA (36 % INFN) Profilo temporale:2003 (100 %)  2004 (seconda metà):-  Power supply HV. Costo:100 k€ (50 % INFN) Profilo temporale:2004 (25 %), 2005 (75 %)  Power supply LV. Costo:100 k€ (50 % INFN) Profilo temporale:2004 (25 %), 2005 (75 %) Gare Nota  I Patch Panel PP0, PP1 e PP3 non finanziati INFN  Fibre ottiche non finanziate INFN  Cavi di tipo 0 e I non finanziati INFN

29 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 29 C2C + M&O-B Quote C2C e M&O-B (2004)  C&I (40 kCHF = 26.7 k€):  17 k€: spare PP2  C-C (71 + 5 kCHF = 47.3 + 3.3 k€)  Connettori PP1  M&O (40 kCHF = 27 k€)

30 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 30 Milestone

31 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 31 Composizione e Responsabilità Responsabilità GE:  Dario Barberis - ATLAS Computer Coordinator  Giovanni Darbo - Resp. Elettronica di Sistema  Paolo Morettini - Responsabile DAQ  Marco Olcese - ID Project Engineer  Fabrizio Parodi - Coord. B-tagging trigger  Leonardo Rossi - Pixel Project Leader Responsabilità MI:  Attilio Andreazza - Resp. Produzione Moduli  Danilo Giugni - Pixel Project Engineer  Clara Troncon - Resp. Analisi Test Beam  Chiara Meroni - Responsabile Italiano Pixel Responsabilità UD:  Marina Cobal - Coord. Top Physics WG e ATLAS speakers Committee e Resp. H8  Giuseppe Cabras - Coord. Production Data Base

32 ATLAS Pixel Status report G. Darbo - INFN / Genova Lecce, 25 Settembre 2003 32 Varie  Fondi FAI:  Genova necessita di una persona (~6 mesi) per il 2004 da utilizzare nella fase di produzione del rivelatore.  Udine necessita di una persona per 6 mesi nel 2004 per testare le ultime 250 tiles di rivelatore che arriveranno a partire da novembre 03.