[PPT] - h t t p : / / c l i c d p . c e r n . c h T e PowerPoint Presentation

SLIDE 1

h t t p : / / c l i c d p . c e r n . c h

SLIDE 2

T e c h n

l
g

i e s f

r

F u t u r e V e r t e x a n d T r a c k i n g D e t e c t

r

s

a t t h e C

m

p C

m

p a c t L t L i n e a r a r C

l

C

l

l i d e r ( C L I C ) C )

S i mo n S p a n n a g e l , C E R N

n

b e h a l f

f

t h e C L I C d p C

l

l a b

r

a t i

n

1 4

t h

P i s a M e e t i n g

n

A d v a n c e d D e t e c t

r

s E l b a , 2 9 M a y 2 1 8

SLIDE 3

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3

T h e C

m

p a c t L i n e a r C

l

l i d e r

P

r

p
s

e d l i n e a r c

l

l i d e r w i t h t w

b

e a m a c c e l e r a t i

n

: A c h i e v e s f i e l d g r a d i e n t s

f

~ 1 M V / m

C
n

s t r u c t i

n

i n 3 s t a g e s : 3 8 G e V → 3 T e V

P

h y s i c s g

a

l s : p r e c i s i

n

S M H i g g s , T

p

a n d B S M p h y s i c s

V

e r t e x & T r a c k e r d e s i g n d r i v e n b y b e a m s t r u c t u r e

T

r a i n s

f

3 1 2 b u n c h e s , 5 H z r e p e t i t i

n

r a t e

S

p a c i n g b e t w e e n b u n c h e s : . 5 n s

H

i g h b u n c h d e n s i t y l e a d s t

i

n t e r a c t i

n

s b e t w e e n b u n c h e s

L

a r g e b a c k g r

u

n d f r

m

γ γ → h a d r

n

s / e + e

(

b e a m s t r a h l u n g ) :

~

1 p a r t i c l e s / B X w i t h i n a c c e p t a n c e ( a t 3 T e V )

M
s

t l y i n f

r

w a r d d i r e c t i

n
T

i m i n g c u t s c a n r e d u c e i m p a c t

SLIDE 4

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 4

C L I C V e r t e x & T r a c k i n g D e t e c t

r

s

A

l l

s

i l i c

n

v e r t e x & t r a c k i n g d e t e c t

r

s

R

e q u i r e m e n t s :

L
w

ma s s – . 2 % X p e r v e r t e x l a y e r

L
w

p

w

e r c

n

s u mp t i

n

– 5 m W / c m

− 2

i n t h e v e r t e x , a i r

f

l

w

c

l

i n g

H

i g h s i n g l e

p
i

n t r e s

l

u t i

n
V

e r t e x : σ

S P

~

3 μn m

T

r a c k e r :

σ

S P

~

7μn μn m

P

r e c i s e t i me s t a mp i n g ~ 5 n s

L

a r g e a r e a t r a c k e r ( 1 4 m

2

) w i t h h i g h g r a n u l a r i t y , e l

n

g a t e d p i x e l s ( 1 – 1 m m )

SLIDE 5

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 5

S i l i c

n

T e c h n

l
g

i e s

H y b r i d E L A D H V

C

M O S H R

C

M O S C a p a c i t i v e S O I

SLIDE 6

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 6

H y b r i d P i x e l D e t e c t

r

s

T

r a d i t i

n

a l d e s i g n

f

H E P s i l i c

n

p i x e l d e t e c t

r

s w i t h i n d e p e n d e n t p a r t s :

S

e n s

r

( h i g h

r

e s i s t i v i t y s i l i c

n

w i t h p n

j

u n c t i

n

)

C

M O S r e a d

u

t c h i p w i t h s m a l l f e a t u r e s i z e

S
l

d e r b u m p s a s i n t e r c

n

n e c t

A

l l

w

s e x t e n s i v e f u n c t i

n

a l i t y

n
p

i x e l u s i n g m i x e d

m
d

e C M O S c i r c u i t s

S

m a l l p i x e l c e l l s i z e s a c h i e v a b l e , 2 5 μn m – 2 5 μn m

B

u m p b

n

d i n g

C
s

t

d

r i v i n g f a c t

r
n

d e t e c t

r

p r

d

u c t i

n
L

i m i t i n g f a c t

r

f

r

t h e p i x e l p i t c h

L

i m i t i n g f a c t

r

f

r

d e v i c e t h i c k n e s s : s t a b i l i t y

SLIDE 7

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 7μn

T h e C L I C p i x 2 P r

t
t

y p e

R

e a d

u

t A S I C t

m

e e t C L I C v e r t e x r e q u i r e m e n t s

T

i m e p i x / M e d i p i x c h i p f a m i l y

1

2 8 x 1 2 8 p i x e l s ( 3 . 2 x 3 . 2 m m

2

a c t i v e a r e a )

6

5 n m C M O S , 2 5 μn m x 2 5 μn m p i t c h

P

e r

p

i x e l c h a r g e a n d a r r i v a l t i m e m e a s u r e m e n t

S

h u t t e r

b

a s e d a c q u i s i t i

n
P
w

e r p u l s i n g

f

t h e p i x e l m a t r i x

C

h a l l e n g e : b u m p b

n

d i n g

f

s e n s

r

s w i t h 2 5 μn m p i t c h

S

u c c e s s f u l l y t e s t e d i n l a b & t e s t b e a m m e a s u r e m e n t s , c h a r a c t e r i z a t i

n
n

g

i

n g

C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s

s

u

r c e t e s t b e a m

X

r

a y i m a g e

f

b u m p s , I Z M

b

n

d i n g : I Z M

C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s # h i t s

SLIDE 8

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 8

M

n
l

i t h i c H i g h

V
l

t a g e C M O S S e n s

r

s

E

v

l

u t i

n
f

M

n
l

i t h i c A c t i v e P i x e l S e n s

r

s ( M A P S )

E

l e c t r

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i c s a n d s e n s

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n

s a m e w a f e r

L
w

e r m a s s t h a n h y b r i d s , n

b

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b
n

d i n g

F

u l l y i n t e g r a t e d : a m p l i f i c a t i

n

& r e a d

u

t

G
a

l : C h a r g e c

l

l e c t i

n

t h r

u

g h d r i fu i n s t e a d

f

d i fg u s i

n
F

a s t c h a r g e c

l

l e c t i

n
L

a r g e r d e p l e t e d v

l

u m e , m

r

e c h a r g e c

l

l e c t e d

S

h i e l d e l e c t r

n

i c s v i a d e e p c

l

l e c t i

n

d i

d

e s u r r

u

n d i n g e l e c t r

n

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A

l l

w

s h i g h v

l

t a g e t

b

e a p p l i e d t

s

u b s t r a t e

C

h a l l e n g e s :

L

a r g e c

l

l e c t i

n

d i

d

e m e a n s l a r g e i n p u t c a p a c i t a n c e ( & i n c r e a s e d p

w

e r c

n

s u m p t i

n

, r e d u c e d S N R )

F

u l l d e p l e t i

n

h a s y e t t

b

e a c h i e v e d ( h i g h r e s i s t i v i t y s u b s t r a t e s a n d b a c k s i d e b i a s )

SLIDE 9

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 9

T h e A T L A S p i x P r

t
t

y p e ( A T L A S )

F

u l l y i n t e g r a t e d c h i p d e s i g n e d f

r

A T L A S I T k u p g r a d e

U

n d e r i n v e s t i g a t i

n

i n v i e w

f

C L I C t r a c k e r r e q u i r e m e n t s

A

M S 1 8 n m H V

C

M O S p r

c

e s s , s u b s t r a t e s w i t h 2

1

Ωcn c m

2

5 x 4 p i x e l s , 1 3 μn m x 4 μn m p i x e l p i t c h

C

h a r g e a m p l i f i e r , d i s c r i m i n a t

r

i n p i x e l , c h a r g e a n d a r r i v a l t i m e m e a s u r e m e n t i n p e r i p h e r y

P

r

m

i s i n g r e s u l t s f r

m

f i r s t b e a m t e s t s

O

n g

i

n g : b e a m t e s t s w i t h i m p r

v

e d r e a d

u

t s y s t e m t

c

h a r a c t e r i z e t i m i n g p e r f

r

m a n c e

E fg i c i e n c y ~ 9 9 . 5 % R e s

l

u t i

n

σ

S P

~ 1 3 μn m

C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s

SLIDE 10

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1

M

n
l

i t h i c H i g h

R

e s i s t i v i t y C M O S S e n s

r

s

A

l t e r n a t i v e t

H

V

C

M O S

E

l e c t r

n

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t s i d e c h a r g e

c
l

l e c t i

n

w e l l

S

m a l l c

l

l e c t i

n

d i

d

e r e d u c e s i n p u t c a p a c i t a n c e

F
r

m d e p l e t e d r e g i

n

b y u s i n g h i g h

r

e s i s t i v i t y s u b s t r a t e

N
s

p e c i a l H V d e s i g n r u l e s f

r

e l e c t r

n

i c s n e c e s s a r y

L
w

e r b i a s v

l

t a g e t h a n H V

C

M O S

A

v

i

d e l e c t r

n

i c s s h i e l d i n g t

c
m

p e t e w i t h c

l

l e c t i

n

d i

d

e

P

r

c

e s s m

d

i f i c a t i

n

s a l l

w

f u l l l a t e r a l d e p l e t i

n
H

i g h e r b a c k s i d e b i a s p

s

s i b l e d u e t

i

s

l

a t i

n
f

e l e c t r

n

i c s b y d e p l e t e d r e g i

n

SLIDE 11

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 1

T h e I n v e s t i g a t

r

P r

t
t

y p e C h i p ( A L I C E )

A

n a l

g

p r

t
t

y p e – d i g i t i z a t i

n
fg
c

h i p

T

w

d

i fg e r e n t T

w

e r J a z z 1 8 n m p r

c

e s s e s

D

i fg e r e n t d

p

i n g p r

f

i l e s / d e p l e t i

n

a p p r

a

c h e s

F
r

2 8 x 2 8 μn m

2

p i t c h : 9 9 . 3 % e fg i c i e n c y , σ

t

< 5 n s , σ

S P

~ 4 μn m

G
d

s p a t i a l a n d t i m e r e s

l

u t i

n

a t v e r y l

w

t h r e s h

l

d

F

u t u r e p l a n s :

D

e s i g n

f

f u l l y i n t e g r a t e d c h i p f

r

C L I C t r a c k e r : C L I C T D

L
w

r e s

l

u t i

n

i n t e r e s t i n g f

r

C L I C v e r t e x ?

C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s

SLIDE 12

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 2

M

n
l

i t h i c S i l i c

n
n
I

n s u l a t

r

S e n s

r

s

M
n
l

i t h i c s e n s

r
n

s i n g l e w a f e r w i t h h i g h

r

e s i s t i v i t y s u b s t r a t e

S

e p a r a t e s e n s

r

/ e l e c t r

n

i c s b y i n s u l a t i

n
x

i d e l a y e r

C

r a c

w

S O I t e s t c h i p i n 2 n m L A P I S S O I p r

c

e s s , d i fg e r e n t p a r a m e t e r s : > = 3 μn m x 3 μn m p i t c h , s i n g l e

S

O I & d

u

b l e

S

O I , d i fg e r e n t r /

s

c h e m e s

F

i r s t t e s t b e a m r e s u l t s f

r

5 μn m t h i c k n e s s , 3 x 3 μn m

2

p i t c h : E fg i c i e n c y > 9 9 % , σ

S P

~ 2 μn m

O

n g

i

n g w

r

k :

A

n a l y s i s

f

p r

t
t

y p e t e s t

b

e a m d a t a

P

r

d

u c t i

n
f

v e r t e x t e s t c h i p C L I P S

C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s

SLIDE 13

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 3

C a p a c i t i v e l y C

u

p l e d D e t e c t

r

s

C
m

b i n a t i

n
f

“ t r a d i t i

n

a l ” r e a d

u

t c h i p a n d H V

C

M O S a c t i v e s e n s

r
O

n l y a n a l

g

p a r t ( a m p l i f i c a t i

n

) i n s e n s

r
A

d v a n t a g e s :

L

a r g e s i g n a l f r

m

a m p l i f i e r w h i l e r a t h e r s i m p l e c i r c u i t r y i n H V

C

M O S

C

a n u s e f u l l f e a t u r e s e t

f

r e a d

u

t c h i p C M O S p r

c

e s s

C

h i p s c a n b e g l u e d , a v

i

d s b u m p

b
n

d i n g

C

h a l l e n g e s :

G

l u i n g r e q u i r e s p r e c i s e a l i g n m e n t

M

a i n i n f l u e n c e : d i s t a n c e – g

d

u n i f

r

m i t y r e q u i r e d

SLIDE 14

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 4

C L I C p i x 2 + C 3 P D

T

w

g

e n e r a t i

n

s

f

a c t i v e s e n s

r

s ( C C P D v 3 , C 3 P D ) i n A M S 1 8 n m H V

C

M O S p r

c

e s s ,

1
1

Ωcn c m s u b s t r a t e s , 2 5 x 2 5 μn m

2

p i t c h

F

i r s t t e s t b e a m m e a s u r e m e n t s p e r f

r

m e d

E

fg i c i e n c y > 9 % , σ

t

~ 7μn n s , σ

S P

~ 8 μn m

F

i n i t e

e

l e m e n t s i m u l a t i

n
f

c a p a c i t i v e c

u

p l i n g

O

n g

i

n g w

r

k :

E

v a l u a t i

n
f

h i g h

r

e s i s t i v i t y s e n s

r

s f

r

l a r g e r d e p l e t i

n

z

n

e

G

l u e

p

r

c

e s s

p

t i m i z a t i

n

2 5 μn m

C L I C p i x 2 C 3 P D

SLIDE 15

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 5

E n h a n c e d L a t e r a l D r i fu D e t e c t

r

s

P
s

i t i

n

r e s

l

u t i

n

i n t h i n s e n s

r

s l i m i t e d t

p

i t c h / √ 1 2 ( a l m

s

t n

c

h a r g e s h a r i n g )

N

e w s e n s

r

c

n

c e p t : e n h a n c e c h a r g e s h a r i n g E n h a n c e d L A t e r a l D r i fu s e n s

r

s ( E L A D )

C

l

s

e t

t

h e

r

e t i c a l

p

t i m u m : l i n e a r c h a r g e s h a r i n g

D

e e p i m p l a n t a t i

n

s t

a

l t e r t h e e l e c t r i c f i e l d

L

a t e r a l s p r e a d

f

c h a r g e s d u r i n g d r i fu , c l u s t e r s i z e ~ 2

I

m p r

v

e d r e s

l

u t i

n

f

r

s a m e p i t c h

C

h a l l e n g e s :

C
m

p l e x p r

d

u c t i

n

p r

c

e s s , a d d s c

s

t

H

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a

v

i

d l

w
f

i e l d r e g i

n

s ( r e c

m

b i n a t i

n

)

S

i m u l a t i

n

s

n

g

i

n g : i m p l a n t a t i

n

p r

c

e s s , s e n s

r

p e r f

r

m a n c e

F

i r s t p r

d

u c t i

n

i n 2 1 8 : t e s t s t r u c t u r e s , s t r i p s a n d t e s t s e n s

r

s w i t h T i m e p i x 3 f

t

p r i n t ( 5 5 μn m p i t c h )

M I P p

s

i t i

n

I n t e g r a t e d c h a r g e

SLIDE 16

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

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e c h n

l
g

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r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 6

P r

t
t

y p e S i m u l a t i

n

SLIDE 17

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

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r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 7μn

S i m u l a t i

n
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D e t e c t

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P r

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y p e s : A l l p i x S q u a r e d

P
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t

l

s r e q u i r e d t

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n d e r s t a n d p r

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t

y p e s a n d

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t i m i z e d e s i g n s

M
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p l e m e n t a r y t

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e l i n g l i k e T C A D

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e s s e s : h i g h s t a t i s t i c s s a m p l e s

S

i m u l a t e f u l l s e t u p ( p

t

e n t i a l l y m u l t i p l e d e t e c t

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C
m

b i n e t

l

s : G e a n t 4 + T C A D f i e l d s + F r

n

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m

a i n d e t e c t

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c h a r a c t e r i s t i c s ( r e s

l

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, e fg i c i e n c y …)

I

m p l e m e n t s d r i fu

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m

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i n s e n s

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i m u l a t i

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t r a n s i e n t e fg e c t s f

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t i m i n g u n d e r d e v e l

p

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d r i fu a n i m a t i

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e l e c t r

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s / h

l

e s t h r

u

g h a p l a n a r s i l i c

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s e n s

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SLIDE 18

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

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l
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r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 8

V e r i f i c a t i

n

W i t h T e s t B e a m D a t a

C

L I C d p T i m e p i x 3 T e l e s c

p

e + D U T : 5 μn m p l a n a r s e n s

r
S

i m u l a t e d e v i c e

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l y w i t h f e w p a r a m e t e r s t a k e n f r

m

d a t a

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i m e n s i

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s , b i a s / d e p l e t i

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v

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t a g e s , t e m p e r a t u r e , t h r e s h

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s t r u c t i

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w i t h s a m e c u t s & c

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s

V

e r y g

d

a g r e e m e n t b e t w e e n d a t a a n d s i m u l a t i

n

SLIDE 19

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

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r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 1 9

I n a n u t s h e l l …

SLIDE 20

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

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l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2

S u m m a r y & O u t l

k
P

r

p
s

e d C L I C l i n e a r e + e

c
l

l i d e r p

s

e s c h a l l e n g e s t

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d e t e c t

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s

… e x c e l l e n t s p a t i a l a n d t e m p

r

a l r e s

l

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, m i n i m u m m a t e r i a l … a m b i t i

u

s d e t e c t

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p r e h e n s i v e R & D p r

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C L I C s i l i c

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d e t e c t

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M

a n y t e c h n

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c e p t s u n d e r i n v e s t i g a t i

n
M
s

t i n i t i a l r e q u i r e m e n t s s h

w

n t

b

e a c h i e v a b l e , 3 μn m r e s

l

u t i

n

s t i l l t

b

e r e a c h e d

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e w a n d v a l i d a t e d s i m u l a t i

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t

l

s h e l p R & D a n d p r

t
t

y p i n g

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n g

i

n g d e v e l

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m e n t s :

N

e w H R

C

M O S c h i p f

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t r a c k e r : C L I C T D

N

e w S O I c h i p f

r

v e r t e x : C L I P S

P

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d

u c t i

n

a n d t e s t i n g

f

a f i r s t E L A D s i l i c

n

s e n s

r

SLIDE 21

SLIDE 22

2013 - 2019 Development Phase Development of a Project Plan for a staged CLIC implementation in line with LHC results; technical developments with industry, performance studies for accelerator parts and systems, detector technology demonstrators 2020 - 2025 Preparation Phase Finalisation of implementation parameters, preparation for industrial procurement, Drive Beam Facility and other system verifications, Technical Proposal of the experiment, site authorisation 2025 Construction Start Ready for construction; start of excavations 2035 First Beams Getting ready for data taking by the time the LHC programme reaches completion 2019 - 2020 Decisions Update of the European Strategy for Particle Physics; decision towards a next CERN project at the energy frontier (e.g. CLIC, FCC) 2026 - 2034 Construction Phase Construction of the first CLIC accelerator stage compatible with implementation of further stages; construction of the experiment; hardware commissioning

SLIDE 23

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2 3

C L I C A c c e l e r a t

r

C

m

p l e x

SLIDE 24

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2 4

C L I C D e t e c t

r

C

n

c e p t

SLIDE 25

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

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l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2 5

E x p e r i m e n t a l C

n

d i t i

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s a t C L I C

C

L I C b e a m s t r u c t u r e d r i v e s d e s i g n

S

p a c i n g b e t w e e n b u n c h e s : . 5 n s

T

r a i n s

f

3 1 2 b u n c h e s , 5 H z r e p e t i t i

n

r a t e

T

r a n s v e r s e b e a m s i z e ~ n m

I

n t e r a c t i

n

s b e t w e e n b u n c h e s

L

a r g e e x p e r i m e n t a l b a c k g r

u

n d : γ γ → h a d r

n

s / e + e

(

b e a m s t r a h l u n g ) : ~ 1 p a r t i c l e s / B X w i t h i n a c c e p t a n c e @ 3 T e V

M
s

t l y i n f

r

w a r d d i r e c t i

n
L
w

r a d i a t i

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e n v i r

n

m e n t

F

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r

1

4

l

w

e r t h a n a t L H C

SLIDE 26

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2 6

T h e C L I C d p T i m e p i x 3 T e l e s c

p

e

B

e a m t e l e s c

p

e w i t h 7μn T i m e p i x 3 p l a n e s

O

p e r a t e d i n S P S H 6 , t y p i c a l l y 1 2 G e V p i

n

s

T

i m e p i x 3 a s s e m b l i e s : 3 μn m t h i c k , 5 5 μn m p i t c h

R

e s

l

u t i

n
n

D U T : s p a t i a l ~ 2 μn m , t i m i n g ~ 1 n s

H

i g h r a t e , c a p a b l e

f

> 1 × 1

6

T r a c k s / s p i l l

x

/ y l i n e a r m

v

e m e n t + r

t

a t i

n

s t a g e f

r

t h e D U T

3

s c i n t i l l a t

r

t r i g g e r s i n c

i

n c i d e n c e ( f

r

D U T )

M
t

i

n

s t a g e f

r

t h e f u l l t e l e s c

p

e , a l l

w

s t

p

e r a t e p a r a s i t i c a l l y t

t

h e r u s e r s i n t h e s a m e b e a m l i n e

SLIDE 27

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

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l
g

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r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2 7μn

H R

C

M O S : S t a n d a r d / M

d

i f i e d P r

c

e s s

SLIDE 28

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

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r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2 8

P e r f

r

m a n c e

f

T h i n P l a n a r S e n s

r

s

T

e s t b e a m s t u d i e s : p e r f

r

m a n c e

f

t h i n s e n s

r

s

C

L I C T i m e p i x 3 t e l e s c

p

e f

r

r e f e r e n c e , 2 μn m r e s

l

u t i

n
T

i me p i x / T i me p i x 3 A S I C s , 5 5 μn m p i t c h

H

i g h d e t e c t i

n

e fg i c i e n c y e v e n f

r

5 μn m s e n s

r

@ n

r

m a l

p

e r a t i n g c

n

d i t i

n

s

R

e s

l

u t i

n

l i m i t e d b y c h a r g e s h a r i n g / c l u s t e r s i z e

C L I C d p w

r

k i n p r

g

r e s s

M i c r

n

/ I Z M : 1 μn m s e n s

r
n

1 μn m T i m e p i x

1 4 m m

SLIDE 29

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 2 9

C a r i b

u

– M u l t i

c

h i p m

d

u l a r D A Q s y s t e m

V

a r i e t y

f

D A Q s y s t e m s f

r

p i x e l d e t e c t

r

p r

t
t

y p e s

R

e q u i r e m e n t s v e r y s i m i l a r

N
t

v e r y i n n

v

a t i v e f r

m

f u n c t i

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a l p

i

n t

f

v i e w

R

e p e a t e d i n t e g r a t i

n

e fg

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t i n t

(

t e s t b e a m ) D A Q

S
l

u t i

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: v e r s a t i l e , m

d

u l a r r e a d

u

t s y s t e m

C
l

l e c t i v e e fg

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m a i n t e n a n c e a n d e x t e n s i

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S

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w i d e r a n g e

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c u r r e n t & f u t u r e p r

t
t

y p e s

S

u i t e d f

r

l a b

r

a t

r

y a n d t e s t b e a m m e a s u r e m e n t s

SLIDE 30

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3

C a r i b

u

– M u l t i

c

h i p m

d

u l a r D A Q s y s t e m

Z

y n q S y s t e m

n
C

h i p p l a t f

r

m : F P G A + A R M C

r

t e x A 9 + …

R

u n L i n u x O S + D A Q s

fu

w a r e d i r e c t l y

n

t h e b

a

r d

A

c c e s s t h r

u

g h n e t w

r

k ( 1 / 1 G b i t E T H / S F P + )

S
C

a l s

c
n

t a i n s ( h a r d w a r e ) p e r i p h e r y : I 2 C , S P I m

d

u l e s , . . .

F

M C c a b l e a l l

w

s t

p

l a c e m a i n b

a

r d i n s a f e d i s t a n c e t

b

e a m

X i l i n x Z C

7μn

6 + (

p

t i

n

a l ) F M C + i n t e r f a c e b

a

r d + c h i p b

a

r d

SLIDE 31

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 1

C a r i b

u

– T h e C a R i n t e r f a c e b

a

r d

F

M C m e z z a n i n e b

a

r d

H
s

t s : p

w

e r s u p p l i e s , A D C s , c u r r e n t / v

l

t a g e r e g u l a t

r

s , c l

c

k g e n e r a t

r

, p u l s e i n j e c t

r

s , S E R D E S l i n k s

R

J 4 5 c

n

n e c t

r

t

i

n t e r f a c e T L U

S

E A F c

n

n e c t

r

t

c

h i p b

a

r d

D

e s i g n e d f

r

r e

u

s a b i l i t y : c

n

t a i n s a l l f u n c t i

n

a l i t y & a l l e x p e n s i v e c

m

p

n

e n t s

SLIDE 32

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 2

C a r i b

u

– A p p l i c a t i

n
s

p e c i f i c c h i p b

a

r d

B
a

r d w i t h m i n i m u m f u n c t i

n

a l i t y

R
u

t i n g b e t w e e n S E A F c

n

n e c t

r

a n d f r

n

t

e

n d

S

p e c i a l b u fg e r s ( L V D S

C

M L …)

L
w

p r

d

u c t i

n

c

s

t , s i m p l e d e s i g n

SLIDE 33

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 3

C a r i b

u

– S y s t e m

n
c

h i p l a y

u

t

Periphery I2C SPI ETH SD Card ... FPGA Registers DMA SerDes receivers Custom components ... ARM Cortex A9 “peary” distribution Custom Linux drivers peary DAQ software DDR RAM Memory Controller AXI4 Interface Front-end chip

a p p l i c a t i

n

s p e c i f i c

SLIDE 34

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 4

C a r i b

u

– S

fu

w a r e a r c h i t e c t u r e

DAQ Client Lab Testing CLI user space kernel drivers system I2C SPI ... ... C3PD CLICpix2 caribouHAL caribouDevice Configuration, Logging etc. DAQ library caribouDeviceMgr

SLIDE 35

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 5

T h e A l l p i x S q u a r e d F r a m e w

r

k

W

r i t t e n i n m

d

e r n C + +

P

r

v

. c e n t r a l c

m

p

n

e n t s

C
n

v e n i e n t u s e r i n t e r f a c e

L
g

g i n g , c

n

f i g u r a t i

n
G

e

m

e t r y a n d t r a n s f

r

m a t i

n

s

I

m p l e m e n t p h y s i c s i n i n d e p e n d e n t m

d

u l e s

P

l u g & p l a y c

n

c e p t

I

O u s i n g R O O T T T r e e s

L
a

d i n g l i b , p a r a l l e l i z a t i

n

. . .

SLIDE 36

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 6

D e t e c t

r

M

d

e l s

D

i fg e r e n t d e t e c t

r

t y p e s a v a i l a b l e

M
n
l

i t h i c d e t e c t

r

s

H

y b r i d d e t e c t

r

s w / b u m p b

n

d s

E

a s y c

n

f i g u r a t i

n

t h r

u

g h m

d

e l f i l e s

G

i v e i t a n a m e , d e c i d e

n

t h e t y p e

S

e t d e t e c t

r

p a r a m e t e r s

S
m

e m

d

e l f i l e s a l r e a d y s h i p p e d w i t h t h e f r a m e w

r

k , a t t h e m

m

e n t :

A T L A S F E

I

3 , F E

I

4 , C M S P S I 4 6 / d i g , M e d i p i x 3 , T i m e p i x 3 , C L I C p i x , C L I C p i x 2 , M i m

s

a 2 3 , M i m

s

a 2 6

a T i m e p i x 3 w i t h i t s c a r r i e r b

a

r d

SLIDE 37

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 7μn

D

c

u m e n t a t i

n

& M a n u a l s

E

x t e n s i v e U s e r M a n u a l ~ 1 1 5 p a g e s ( P D F / T e X )

W

e l l

d
c

u m e n t e d c

d

e ( D

x

y g e n )

M
d

u l e d

c

u m e n t a t i

n

( M a r k d

w

n )

SLIDE 38

2 9 / 5 / 2 1 8 S i m

n

S p a n n a g e l

T

e c h n

l
g

i e s f

r

V e r t e x & T r a c k i n g a t C L I C 3 8

A c t i v e

E

d g e S e n s

r

s : G u a r d R i n g L a y

u

t s

D

i fg e r e n t g u a r d r i n g l a y

u

t s i m p l e m e n t e d

N
g

u a r d r i n g s , f l

a

t i n g g u a r d r i n g s

G

r

u

n d e d g u a r d r i n g s , v i a a d d i t i

n

a l r

w
f

b u m p b

n

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