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 1 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 2012-11-07 2012技術交流会 2 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  2012-11-07 2012技術交流会 3 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   2012-11-07 2012技術交流会 4 次世代のピクセル検出器への要求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 2012-11-07 2012技術交流会 5 SOIピクセル検出器とは（１）（Sillicon on Insulator ）  2012-11-07 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 6 SOIピクセル検出器とは（２）（Sillicon on Insulator Monolithic Pixel Detector） 2012-11-07 2012技術交流会 7 SOIピクセル検出器（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‥ 2012-11-07 2012技術交流会 8 SOIピクセル検出器（Sillicon on Insulator Monolithic Pixel Detector） 2012-11-07 2012技術交流会  X線像は取れた  次は動画で 9 SOI Pixel Summary 2012-11-07  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 10 SOIプロセス Digital Libraryの必要性  Digital Libraryとは – 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 2012-11-07 2012技術交流会 11 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（cell）回路を作り、ライブラリ化する。 – – – – –  Buf Inv FF Nand Nor すべての高さを同じに作る 3bit グレイコードカウンタ – 自動配置の必要条件 2012-11-07 2012技術交流会 12 Buf VDD 10μm GND Buffer:クロックなど多数の回路をドライブする 2012-11-07 2012技術交流会 13 Inv Nand Nor VDD 10μm 2012-11-07 GND 2012技術交流会 14 FF（Flip Flop） VDD 10μm GND 一番複雑なのでこれが高さを決める 2012-11-07 2012技術交流会 15 12bit グレイコードカウンタHDLコード 2012-11-07 2012技術交流会 16 12bit グレイコードカウンタ回路図 2012-11-07 2012技術交流会 17 ライブラリを使って自動配置配線 2012-11-07 CADENCE社SoC Encounter 2012技術交流会 18 配置配線（拡大） VDD GND VDD GND VDD GND 2012-11-07 2012技術交流会 19 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） 2012-11-07 2012技術交流会 20 Summary  Digital Libraryのこれから – 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 2012-11-07 2012技術交流会 21