Étude d'architectures de lecture asynchrone intégrée pour capteurs à pixels CMOS

Les capteurs monolithiques à pixels CMOS sont exploités pour la trajectométrie des particules chargées en physique subatomique. Ils offrent une excellente résolution spatiale et un traitement rapide de l’information. L’évolution des expériences exige une augmentation de la vitesse de traitement tout en imposant des limites sur la consommation des capteurs. Cette thèse développe une architecture de lecture d’une matrice de pixels exploitant une logique asynchrone avec une réaction rapide et une dissipation minimale d’énergie. L’algorithme s’appuie sur la cascade de contrôleurs asynchrones qui arbitrent la transmission du signal de N entrées vers une seule sortie. Plusieurs configurations sont étudiées pour des pixels de taille variant de 18 à 30 μm et des contrôleurs de taille variant de 2 :1 à 1024 :1. Les simulations sur des signaux physiques réalistes correspondant à des taux de 100 MHz/cm2 ou plus, démontrent la possibilité de reconstruire les positions sur la matrice et les temps d’arrivée en moins de 20 nanosecondes pour une consommation inférieure à 10 mW/cm². La conception d’un premier prototype est également présentée.