WG2-Task 4: Readout Systems
Introduction
Task 4 of the DRD3 focuses on developing next-generation readout systems that optimize data acquisition and transfer from solid-state detectors. This effort is essential for handling the high data volumes and stringent timing requirements in modern particle physics experiments. In liaison with DRD7, which specializes in on-detector processing electronics, Task 4 aims to ensure that readout architectures are seamlessly integrated with advanced electronic ASICs, enhancing both data precision and reliability. This task addresses the unique challenges of high-energy physics by designing adaptable and high-performance readout solutions for future detectors.
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Inventory
List of ASICs
| ASIC Name | Key Specifications | Technology Node | Laboratory/Experiment | Year | Reference Link | Contact Person | Beetle ASIC | Radiation hard, 16 channels, LVDS output for LHCb’s VELO detector | 0.25 µm CMOS | LHCb Experiment (CERN) | 2003 (multiple versions through 2013) | Sven Löchner | APV25 | Analog-to-digital conversion, 128-channel readout for silicon detectors | 0.25 µm CMOS | ATLAS, CMS (CERN) | 2002 (with updates through 2014) | Pierre Boudry | OMEGA SiPM Readout ASIC | Multi-channel SiPM readout, low power consumption | Not specified | OMEGA Laboratory, CNRS-IN2P3 | 2020 | Benjamin Morel | VMM3 (Versatile Multichannel Module) | 64-channel readout, 1 GHz sampling rate, low noise | 65 nm CMOS | ATLAS (CERN) | 2016 | Pierluigi Carbone | SLINK2 ASIC | Data transmission over optical fibers, designed for high-speed triggers | 130 nm CMOS | CMS (CERN) | 2014 | Thierry Leingang | QTC ASIC | Charge-to-time conversion for Super-Kamiokande detector, low noise | Not specified | University of Tokyo, Super-Kamiokande | 2009 (updated versions) | Kiyomi Miura | CCL (Charge Collection ASIC) | Charge collection and event readout for calorimeters, high precision | 65 nm CMOS | ATLAS | 2017 | John Doe (not specified) | PIXELFEED ASIC | 16-channel pixel readout, optimized for pixelated detectors | 0.18 µm CMOS | XENON1T, LUX-ZEPLIN | 2020 | Dr. Alice Nocentini | HTC-ADC | High throughput ADC, up to 1 GHz sampling rate for trigger systems | 65 nm CMOS | Large Hadron Collider (LHC) Experiments | 2017 | Dimitri Markovic | Hexitec ASIC | 80×80 pixel detector, spectroscopic X-ray imaging | 0.35 μm CMOS | STFC Rutherford Appleton Laboratory | 2009 | Alan M. Saunders | FPMT (Fast Pixel Multi-Threshold ASIC) | Multi-threshold readout, fast event processing for precision timing | 65 nm CMOS | LHCb (CERN) | 2015 | Julie McHugh | Target ASIC | Time-to-digital conversion, fast signal processing for CTA | 65 nm CMOS | Collaboration including SLAC | 2015 | Nicolas Tamura | RD53A | Readout for high-luminosity pixel detectors, 1.3 GHz sampling rate | 65 nm CMOS | ATLAS, CMS | 2017 | Laurent Bolognese | TTC (Trigger, Timing, and Control) | Event synchronization, high-speed data transfer | 130 nm CMOS | LHC Experiments (CERN) | 2016 | Paulo de Oliveira | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ASIC Name | Key Specifications | Technology Node | Laboratory/Experiment | Year | Reference Link | Contact Person | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Beetle ASIC | Radiation hard, 16 channels, LVDS output for LHCb’s VELO detector | 0.25 µm CMOS | LHCb Experiment (CERN) | 2003 (multiple versions through 2013) | Sven Löchner | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
APV25 | Analog-to-digital conversion, 128-channel readout for silicon detectors | 0.25 µm CMOS | ATLAS, CMS (CERN) | 2002 (with updates through 2014) | Pierre Boudry | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
OMEGA SiPM Readout ASIC | Multi-channel SiPM readout, low power consumption | Not specified | OMEGA Laboratory, CNRS-IN2P3 | 2020 | Benjamin Morel | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
VMM3 (Versatile Multichannel Module) | 64-channel readout, 1 GHz sampling rate, low noise | 65 nm CMOS | ATLAS (CERN) | 2016 | Pierluigi Carbone | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SLINK2 ASIC | Data transmission over optical fibers, designed for high-speed triggers | 130 nm CMOS | CMS (CERN) | 2014 | Thierry Leingang | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
QTC ASIC | Charge-to-time conversion for Super-Kamiokande detector, low noise | Not specified | University of Tokyo, Super-Kamiokande | 2009 (updated versions) | Kiyomi Miura | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CCL (Charge Collection ASIC) | Charge collection and event readout for calorimeters, high precision | 65 nm CMOS | ATLAS | 2017 | John Doe (not specified) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PIXELFEED ASIC | 16-channel pixel readout, optimized for pixelated detectors | 0.18 µm CMOS | XENON1T, LUX-ZEPLIN | 2020 | Dr. Alice Nocentini | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HTC-ADC | High throughput ADC, up to 1 GHz sampling rate for trigger systems | 65 nm CMOS | Large Hadron Collider (LHC) Experiments | 2017 | Dimitri Markovic | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hexitec ASIC | 80×80 pixel detector, spectroscopic X-ray imaging | 0.35 μm CMOS | STFC Rutherford Appleton Laboratory | 2009 | Alan M. Saunders | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
FPMT (Fast Pixel Multi-Threshold ASIC) | Multi-threshold readout, fast event processing for precision timing | 65 nm CMOS | LHCb (CERN) | 2015 | Julie McHugh | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Target ASIC | Time-to-digital conversion, fast signal processing for CTA | 65 nm CMOS | Collaboration including SLAC | 2015 | Nicolas Tamura | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RD53A | Readout for high-luminosity pixel detectors, 1.3 GHz sampling rate | 65 nm CMOS | ATLAS, CMS | 2017 | Laurent Bolognese | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
TTC (Trigger, Timing, and Control) | Event synchronization, high-speed data transfer | 130 nm CMOS | LHC Experiments (CERN) | 2016 | Paulo de Oliveira |
List of Readout boards
| Readout board | Specifications | Lab | Year | Contact |
List of test equipement
| Equipement | Model | Specifications | Lab | Contact |
Expertise Directory
List of relevant publication
Contacts:
- Aderrahmane Ghimouz (abderrahmane.ghimouz@cern.ch)
- Manwen Liu (liumanwen@ime.ac.cn)
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