2018 年度研究成果報告書

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

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	16H03971
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	東京大学
研究代表者	田中純一東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (80376699)
研究協力者	江成祐二宇野健太楊易霖
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	素粒子実験 / 電子デバイス・機器 / FPGA / 読み出し回路 / 高速通信 / MicroPOD
研究成果の概要	将来の大規模な素粒子実験では検出器からのデータ読み出し数や情報量が増え、高性能なFPGAを用いて高速転送を行う方法が一般的になるであろう。本研究では様々な高速通信デバイスをIntel社のArria10 FPGAに接続した試験的な読み出し回路基板を設計・製作し、その動作試験を行った。QSFP+、SFP+のみならずリンク辺り10Gbps以上の高速通信可能なリンクが12本束ねられているAvago社のMicroPODを搭載した点がユニークで、2ペア合計24リンク同時動作で安定な接続(12.5Gbps/リンク)を確認した。FPGAへの組込みプロセッサを使った動作試験を行う経験も十分に得ることができた。
自由記述の分野	素粒子実験
研究成果の学術的意義や社会的意義	日本の高エネルギー素粒子実験ではIntel社のFPGAの利用はまだまだ少なく、それを用いた本格的な読み出し回路基板を一から設計・製作したことはXilinx社のみならずIntel社のFPGAを用いた回路設計の技術力があることを示すことができ、選択することができるFPGAの幅が拡大した。また、MicroPODは小さなデバイスであるが100Gbps以上の高速通信が可能なため、回路基板の小型化などに向いている。本研究では十分な冷却を行うことで実践的に使える可能性を示した。