O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015 Test d’Irradiation du Circuit Omegapix2 Olivier Le Dortz, LPNHE Paris 3 Mars 2015.

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1 O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015 Test d’Irradiation du Circuit Omegapix2 Olivier Le Dortz, LPNHE Paris 3 Mars 2015

2 Cahier des Charges Plusieurs circuits Omegapix2 2D (Tier numérique) et 3D ( Tiers analogique + numérique) ont été testés avec succès; les tests en labo se poursuivent en se concentrant sur le tier analogique Intérêt d’irradier un (ou qques) circuits pour évaluer La robustesse du circuit La dégradation des courants de fuite, notamment, de la capacité des cellules de pipeline à conserver leur données avant relecture (qques ms en test labo) Conditions du test Alimenter le circuit durant l’irradiation 1.5 V numérique + 1.5 V analogique (mis en commun) Monitoring en ligne des fonctionnalités numériques: Shift Registers de configuration Signaux L1 => ~30 I/O à contrôler, 40 MHz maximum Doses Flux constant Protons 2.5x10 15 p.cm 2 minimum O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015

3 Site d’irradiation au CERN O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015 CERN-PS East Hall https://ps-irrad.web.cern.ch/ps-irrad/ Faisceau de protons de 24 GeV, taille 12mmx12mm FWHM Installation en zone contrôlée le lundi matin, puis accès uniquement à la salle de contrôle pour des prises de mesures à distance. Irradiation en « continu » toute la semaine. La dose intégrée totale n’est pas garantie, mais elle dépassera les 3,5.10 15 protons/cm 2 Accès en zone contrôlée (nécessite formation radioprotection CERN + Suivi médical CNRS + dosimètres) cf https://ps-irrad.web.cern.ch/ps-irrad/ (Menu en haut USERS / ACCESS TO FACILITY)https://ps-irrad.web.cern.ch/ps-irrad/ Les éléments présents en zones 2 et 4 ne seront restitués qu’après désactivation (plusieurs semaines/mois) Planning initial: installation le lundi 8 déc 2014 puis irradiation toute la semaine annulé en raison d’un souci avec la carte d’irradiation. prochain run mai 2015

4 Zone 2 ( IRRAD9 ) O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015 2 cables plats 40 points Alim Support: Plusieurs cartes seront alignées perpendiculaires au faisceau  Zone 4

5 Environnement du test O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015 Carte Pilote FPGA+Interface 2 câbles plats => IRRAD 9 1 câble Alim LV 1 barette 220V CH 1 câble Ethernet ETHERNET ~10 m PC de monitoring Soft Labview ou Appli (Labview Application Builder) ZONE 2 (IRRAD 9) Faisceau Zone moins exposée ASICLogique I/O Carte Irradiée OMEGAPIX2_IRRAD ZONE 4 ~7m ~30 I/O + Alim SALLE DE CONTRÔLE Patch Panels 2m Proton Facility, PS East Hall (building 157) Possibilité d’éteindre et allumer la barrette 220V de la zone 4

6 Carte Irradiée O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015 Beam center Chip inside package 5x5 mm2 Not mounted Voltage Regs 1.5 and 3.3V 5V+ to PP 2 flat cables to ZONE 4 LVDS Serial Transceivers Level convertors 1.5V  3.3V Not mounted ASIC QFP160 pin package Holes to support frame

7 Support de carte O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015 Support multi-carte du site Axe du faisceau Support LPNHE Carte irradiée

8 Carte pilote placée en zone 4 O. Le DortzRéunion Omegapix2 3/03/2015 Kit Altera Nios II Stratix II Ethernet 10/100 (vers salle de contrôle) FPGA Stratix2S60 2 connecteurs d’extension « Santa Cruz » 41 I/O chacun RAM DDR 32 MB ROM Flash 16 MB Câbles plats vers Zone 2 via patch panel Alimentation via transfo 220V OMEGAPIX2_SANTACRUZ

9 Portage du Firmware Omegapix2 LAL_USB Address Decoder + Word Regs PLL 20 MHz 160 MHz Trigger sequencer Shiftreg Manager Cyclone FPGA FTDI FT245 USB Full Speed (12Mb/s) On board 40 MHz Omegapix2 CNT Avalon Slave Interface PLL 100 MHz 160 MHz Trigger sequencer Shiftreg Manager Stratix II FPGA SMSC LAN91C111 MAC PHY ETHERNET (100 Mb/s) Omegapix2 CNT Santa Cruz Daughter Board 40 MHz max 160 MHz Periph DDR RAM Flash ROM SOPC System CPU Carte Banc de Test USB Carte Nios II Carte Irradiée O. Le DortzRéunion Omegapix2 3/03/2015 On board 50 MHz FW Conservé FW Modifié HW Différent HW Ajouté

10 Aspects logiciels O. Le DortzRéunion Omegapix2 3/03/2015 Kit FPGA Serveur PC Windows Client Réseau local Ethernet TCP/IP port 5002 192.168.0.1 192.168.0.2 Soft Labview ou exécutable Application Builder

11 Conclusion Set-up Support MécaniqueFait FirmwareFait Software ServeurFait Client BancFait Client IrradFait (pb à régler) Hardware Carte fille sur kitFait Carte irradiéeFait (pb corrigés) Câbles Divers4 câbles plats ( 40 points HE10 ) Câbles alims Cordons secteur (fiche suisse) O. Le DortzRéunion Omegapix2 3/03/2015

12 Spares

13 Protocole de communication TCP O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015

14 Mesures de performances Client = Labview 10 / Windows XP Réseau Privé = lien direct par câble croisé PC  Kit, adresse IP fixe (192.168.0.x) Réseau Public = Kit relié au réseau du laboratoire, IP dynamique (DHCP), ~10m PC  Kit Carte Banc USB ETH Read ETH Write Débits relativement faibles pour une interface ETH 100M Traitement TCP/IP logiciel (CPU Nios à 100MHz) qui pourrait être grandement optimisé Réponse lente en lecture (Pb de réglages Windows?) Néanmoins: 5 à 10 fois plus rapide que la carte USB Boucles de test Labview 10 fois plus rapides => Le système répond aux besoins O. Le Dortz Réunion Omegapix2 3/03/2015