Conception de building block en technologie CMOS adapté au détecteur

Stage numéro : Ingenieur-1920-EL-01
Laboratoire :Centre de Physique des Particules de Marseille Case 902
 163 avenue de Luminy - 13288 Marseille Cedex 9
Directeur :Cristinel Diaconu - 04.91.82.72.01 - diaconu@cppm.in2p3.fr
Correspondant :William Gillard - 04.91.82.72.67 - gillard@cppm.in2p3.fr
Groupe d'accueil :Electronique
Chef de groupe :Patrick Pangaud - 04.91.82.72.64 - pangaud@cppm.in2p3.fr
Responsable de stage :Frederic Hachon - 04 91 82 76 71 - hachon@cppm.in2p3.fr

Thématique : Electronique

Le Centre de physique des particules de Marseille, CPPM, est une unité mixte de recherche (UMR 7346) qui relève de l’IN2P3 : institut regroupant les activités de physique des particules et de

physique nucléaire au sein du CNRS et d’Aix-Marseille Université. ATLAS est l’un des grands détecteurs polyvalents du grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN. Il a été conçu et construit pour mettre en évidence le boson de Higgs, tester de nouveaux modèles de physique et rechercher les signatures de nouvelles particules. Le détecteur ATLAS est le détecteur de particules le plus

volumineux jamais construit. Il mesure 46 m de long, 25 m de haut et 25 m de large. Il pèse 7000 tonnes et se situe dans une caverne, à 100 m sous terre. Au CPPM, un groupe d’une trentaine de physiciens, ingénieurs et techniciens est impliqué dans le projet ATLAS et s’intéresse en particulier au développement du détecteur de vertex, détecteur interne le plus proche du point d’interaction.

Ce détecteur de traces (trajectographe) est destiné à suivre le passage des particules dès leur formation.

La brique élémentaire du trajectographe est un circuit intégré spécifique (ASIC) matriciel de plusieurs millions de transistors. Ce circuit opère comme un appareil photo, qui doit prendre une image de la détection des particules, toutes les 25 ns. Plusieurs contraintes de conception sont imposées sur l’électronique, comme la surface, la rapidité, la consommation et la précision. Afin de fonctionner en toute autonomie, le circuit a besoin de fonctions générales, comme un « bandgap reference », un capteur de température, un buffer analogique et son ADC, des circuits numériques de décisions et

mémoires, ou encore un système de distribution des alimentations ou polarisations des étages. Des étages d’entrée/ sortie à hautes vitesses comme les standards LVDS ou CML seront aussi intégrés.

Activité principale :

Dans un premier temps, le ou la stagiaire devra mener une recherche bibliographique détaillée sur une

des fonctions générales. Ensuite, il ou elle devra proposer et concevoir une des fonctions qui soit le

mieux adaptée à l’application selon le cahier des charges fourni.

En fonction de l’avancement du projet, le ou la stagiaire aidera l’équipe de conception à finaliser le

circuit ASIC, pour une fabrication courant 2020.


- Etude bibliographique sur les architectures de la fonction.


- Conception, simulation sous Cadence


- Dessin des masques (Layout)


- Simulation post-layout


- Des tests sur d’anciens circuits sont à prévoir.

Connaissances requises :


- Bonnes connaissances en conception de circuits intégrés en technologie CMOS


- Connaissance dans la manipulation d’instruments de mesure

Contact : CV + lettre de motivation avec la référence « ATLAS_Asic » à

Frédéric HACHON, Ingénieur de Recherche CPPM

Tél : 04 91 82 76 71 email : hachon @cppm.in2p3.fr