SOIピクセル検出器用 Digital Libraryの開発

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1 SOIピクセル検出器用 Digital Libraryの開発
　ＫＥＫ素核研 エレクトロニクス 　　田内一弥、池本由希子、新井康夫、他SOIPIXグループ

2 内容 SOIピクセル検出器とは SOIプロセス Digital Libraryの必要性 Digital Libraryの作成方法 まとめ
2012技術交流会

3 ピクセル検出器って？ 一般的に知られているのはデジカメ用ＣＣＤ・ＣＭＯＳチップ（可視光）
縦横にセンサーを配置して２次元のデータを取ることができる 放射線用としては、シリコン半導体検出器などがある 2012技術交流会

4 現在の放射線用ピクセル検出器 検出器と読出しエレクトロニクスを別々に作り、金属バンプにより接合する 位置分解能に制限 余分な物質が大量にある
寄生容量によるスピ-ドの低下　 2012技術交流会

5 次世代のピクセル検出器への要求 測定器開発室プロジェクト 位置分解能を上げたい (~10 um) 検出効率・感度を上げたい
同時にエネルギー測定も行いたい ピクセル毎に高度な信号処理を行いたい (intelligent) 測定レート・読み出し速度を上げたい (~frame/100ns) 価格を下げたい (monolithic) 余分な物質を減らしたい (厚さ50um~600um)　 Silicon-On-Insulator (SOI) 技術を利用した Monolithic Pixel検出器 　測定器開発室プロジェクト 2012技術交流会

6 SOIピクセル検出器とは（１） SOI 0.2μmプロセスを使った読み出し回路一体型 ピクセル検出器
（Sillicon on Insulator ） SOI 0.2μmプロセスを使った読み出し回路一体型 ピクセル検出器 2012技術交流会

7 SOIピクセル検出器とは（２） （Sillicon on Insulator Monolithic Pixel Detector）
2012技術交流会

8 SOIピクセル検出器 SOI 0.2μmプロセスを使った読み出し回路 一体型ピクセル検出器 各種チップの製作 計数型、積分型、耐放射線‥
（Sillicon on Insulator Monolithic Pixel Detector） CNTPIX INTPIX SBPIX SOI 0.2μmプロセスを使った読み出し回路 一体型ピクセル検出器 各種チップの製作 計数型、積分型、耐放射線‥ 2012技術交流会

9 SOIピクセル検出器 X線像は取れた 次は動画で
（Sillicon on Insulator Monolithic Pixel Detector） X線像は取れた 次は動画で 2012技術交流会

10 SOI Pixel Summary SOI Pixelは放射線センサーと読み出しエレクトロ ニクスを一体化した理想的な放射線イメージセン サー ピクセル毎に高機能なデータ処理回路を搭載でき、 従来不可能であった計測を可能にする 今後は回路の高機能化、大面積化を図りつつ、 実用化に向け開発を進める 2012技術交流会

11 SOIプロセス Digital Libraryの必要性
デジタル回路をHDL（ハードウェア記述言語）で記述し、回路レイアウトを自動配置配線するために必要 SOIPIXのデジタル回路部分をHDLで作成したい 開発期間の短縮 複雑なデジタル回路の搭載 2012技術交流会

12 セルライブラリの作成 デジタル回路の論理合成に必要な最小単位の回路を作り、ライブラリ化する。 すべての高さを同じに作る Buf Inv FF
Nand Nor すべての高さを同じに作る 自動配置の必要条件 （cell） 3bit グレイコードカウンタ 2012技術交流会

13 Buf VDD 10μm GND Buffer:クロックなど多数の回路をドライブする 2012技術交流会

14 Inv Nand Nor VDD GND 10μm 2012技術交流会

15 FF（Flip Flop） VDD 10μm GND 一番複雑なのでこれが高さを決める 2012技術交流会

16 12bit グレイコードカウンタHDLコード 2012技術交流会

17 12bit グレイコードカウンタ回路図 2012技術交流会

18 ライブラリを使って自動配置配線 CADENCE社SoC Encounter 2012技術交流会

19 配置配線（拡大） VDD GND VDD GND VDD GND 2012技術交流会

20 自動配置配線されたCOUNTERとFIFO
2.4mm 12bit グレイコードカウンタと32bit幅 FIFO（500x450um） 2012技術交流会

21 Summary Digital Libraryのこれから Analog Libraryも 基本セルのパラメータ調整 セルの種類の増加
セルサイズの最小化 ドキュメントの作成 Analog Libraryも ADC、TDC、PLL、Memory等 2012技術交流会