2017 Fiscal Year Annual Research Report
高輝度LHCに向けた高速高密度読み出しエレクトロニクスの開発
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16H03971
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 純一 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (80376699)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / 電子デバイス・機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 本年度の大きな成果はさまざまな高速通信の試験ができるオリジナルのボードを完成させたことである。搭載したモジュールはMicroPOD, QSFP+, SFP+, SMA, RJ45で1Gbpsから100Gbpsまでの試験が可能である。MicroPODは3ペア搭載し、そのうち2ペアはかなり近接した配置にすることで、高密度な環境での試験も可能にした。また、FMCを搭載し、FMCモジュールを開発することで、容易に追加検証を行うことを可能にした。FPGA Arria 10はIntelの最新ミドルレンジFPGAで、高速通信可能なトランシーバを複数持つ。
このボードの製作は、KEKのOpen-ItのエンジニアとATLAS実験で液体カロリーメータで同様の電子回路基板を設計した専門家の補助の下で行った。OrCADを用いた回路図の設計は約1.5ヶ月遅れの6月末に完成した。基板の設計は有限会社ジー・エヌ・ディー(GND)に依頼し約6ヶ月で完了し、実際の製作などの2ヶ月を費やし3月初旬に納品された。6ヶ月の中でGNDのエンジニアの方とKEKのエンジニアの方と多数回の議論を会合やメールで行った。
2) ボードに搭載したFPGAとMicroPODデバイスは、ATLAS実験の液体カロリーメータのアップグレードで開発した読み出し基板に搭載されているものと同様のものである。所属する研究室の大学院生は、この読み出しファームウェアの開発を担当しており、その開発の中で高速通信に関する技術を獲得した。この大学院生はATLASグループの代表として、国際会議ANIMMAで開発したファームウェアについてポスター発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
以下のような遅れが各過程で生じ、全体として4か月程度の遅れが生じたため「やや遅れている」とした。
1) 昨年度から引き続き行った回路図の作成とそのデバッグ ... 1.5ヶ月程度の遅れ
2) ボードの設計 ... 2ヶ月程度の遅れ (実際のボードにするための設計は、民間の企業(有限会社ジー・エヌ・ディー)に依頼した。この設計作業の中で、部品の接続の確認、配線の調整、層の構造の決定などに何度も企業と会合、メールでの議論を行い、トータルで約6ヶ月の時間を使った。)
3) ボードの作成 ... 0.5ヶ月程度の遅れ (高速通信用の素材(低い比誘電率、MEGTRON6)の入手に時間を要した。)
また、予定していた本ボードに関する学会発表を行うことができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 製作したボードで温度、消費電力などをファイバ数や通信速度などの関数として測定し、その結果を元に高密度環境での高速通信の特性などを検証する。
2) 製作したボードと汎用計算機間でUDP通信可能なファームウェアの開発を行う。
3) 学会で成果を発表する。
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