GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 1 Elettronica tracciatore CMS: DSM 0.25  m La scelta della tecnologia rad-hard Il contratto.

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1 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 1 Elettronica tracciatore CMS: DSM 0.25  m La scelta della tecnologia rad-hard Il contratto quadro CERN-IBM per DSMT 0.25  m La qualifica dei chip DSMT 0.25  m per il tracciatore Conclusione

2 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 2 Tutti i componenti sul rivelatore devono essere rad-hard (10Mrad) Elettronica di read-out del tracciatore

3 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 3 Tutti i tentativi di utilizzo di tecnologie commerciali (HARRIS, HONEYWELL ecc.) si sono rivelati estremamente costosi e tecnicamente problematici. I tentativi di sviluppare/qualificare una tecnologia “europea” (DMILL) non hanno avuto successo per difficolta’ tecniche. Dopo alcuni risultati preliminari estremamente promettenti, il CERN firma un contratto-quadro con IBM Italia per definire le condizioni commerciali e tecniche di accesso alla tecnologia 0.25  m di IBM. Ponendosi come interlocutore unico per tutti gli esperimenti di LHC (Atlas,Cms, Alice, Lhcb) le condizioni commerciali sono particolarmente vantaggiose. IBM garantisce la stabilita’ della tecnologia; il CERN si prende la responsabilita’ del disegno ‘custom’ delle celle aanalogiche e della qualifica post-irraggiamento. Contratto quadro CERN-IBM

4 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 4 APV25: il chip di front -end APV25-S1 (Agosto 2000) Dim. del chip 7.1 x 8.1 mm Finale APV25-S1 (Agosto 2000) Dim. del chip 7.1 x 8.1 mm Finale programmable gain Low noise charge preamplifier 50 ns CR- RC shaper 192-cell analogue pipeline 1 dei 128 canali SF Analogue unity gain inverter S/H APSP 128:1 MUX Differential current O/P

5 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 5 Stato g Layout del reticolo e del wafer Diametro wafer 200mm #APV25 ≈ 450 #APVMUX+PLL ≈ 110 Dim. reticolo18,4 x 14,4mm

6 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 6 DCU Consente il monitoraggio di correnti, temperature e tensioni di lavoro.

7 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 7 Sono componenti indispensabili per partire con la produzione perche’ finiscono sull’ibrido di read-out e sull’ibrido ottico APV, MUX, PLL, DCU e Laser driver

8 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 8 Tutti i test effettuati su chip prodotti in tecnologia IBM.25  m hanno dato ottimi risultati per valori di irraggiamento ben superiori a quelli previsti in LHC. CMOS intrinsecamente robusto per il danno di bulk. Chip testati in maniera intensiva per effetti di superficie. (50kV X-ray source dose rate ~ 0.5Mrad/Hour fino a 10, 20, 30 & 50Mrad; dosimetri al Si ~10% precisione; anneal: 1 settimana a 100 o C).. Test di irraggiamento su chip in.25  m (IC e Padova)

9 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 9 Sorgente di raggi X; irraggiamento con i chip sotto bias ed in condizioni normali di lettura. Test di irraggiamento APV25 (IC e Padova) Nessun cambiamento del rumore dopo l’irraggiamento 10 Mrad Pre-rad APV25-S1 Test ripetuti con elettroni da Linac da 10 MeV (80Mrad) e neutroni da reattore (2.1x10 14 cm -2 )

10 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 10 Test di SEU (Single Event Upset) con ioni pesanti (Legnaro) e con pioni (PSI) Estrapolazione per l’intero sistema: ~120 SEU per ora = 0.15% APV25s Conclusioni: la tecnologia appare estremamente robusta.

11 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 14-05-2002 11 Richiesta di partecipazione alle spese per il procurement attraverso il meccanismo del ‘frame contract’ CERN-IBM per l’utilizzo della tecnologia DSM (.25  m). Fondi (200KEuro CORE) assegnati a Padova. Primo contratto per un engineering run dei chip di controllo: quota totale 203.800CHF; partecipazione INFN 56.800CHF (cassa 2002) Conclusioni