中國科大自主研制的ASIC芯片 將用于LHAASO工程

PASC芯片是我校核探測與核電子學國家重點實驗室自主研制的大動態(tài)范圍讀出ASIC（專用集成電路）芯片，也將是我國在大型宇宙線物理實驗中首批使用的自主研制ASIC芯片。該成果將成功運用到“國家發(fā)改委十二五”規(guī)劃 -- LHAASO （Large High Altitude Air Shower Observatory）項目的水契倫科夫探測器陣列（Water Cherenkov Detector Array，WCDA）讀出中。

WCDA是LHAASO中的核心探測器之一，共包含三個水池，探測器總面積達8萬平方米，共裝配3120個大尺寸光電倍增管（Photo-Multiplier Tube，PMT），要求進行大動態(tài)范圍內高精度的信號讀出和測量，世界上尚無一款成熟芯片可直接應用于此實驗中。針對此技術挑戰(zhàn)，重點實驗室安琪教授、趙雷教授團隊進行了方案、原理樣片和工程樣片等階段的設計和測試，并針對WCDA采用國產(chǎn)新型20’’ MCP PMT的新方案進行了優(yōu)化設計，成功完成千倍量級大動態(tài)范圍前端讀出ASIC芯片的研制，并于今年進行了工程批的流片制作。

該ASIC芯片集成多通道放大、成形、甄別、驅動等電路，可以實現(xiàn)高精度的時間和電荷測量，并可取代由大量分立器件構建的復雜電路，全面滿足LHAASO應用的各項性能指標，技術上實現(xiàn)突破。2019年9月20日，LHAASO工程經(jīng)理部在稻城基地邀請專家組對基于此ASIC芯片的讀出電子學方案進行了評審，專家組認為此方案簡化了系統(tǒng)復雜度，降低了功耗并提高了可靠性，可以更好地滿足即將展開建設的三號水池（WCDA近一半探測器系統(tǒng)）工程應用要求?；趯＜医M意見，LHAASO工程經(jīng)理部正式批準將此芯片用于WCDA讀出電子學中。

LHAASO（Large High Altitude Air Shower Observatory，大型高海拔空氣簇射觀測站）是國家重大科技基礎設施建設項目，在國務院發(fā)布的《國家重大科技基礎設施建設中長期規(guī)劃（2012-2030年）》中被列為16個優(yōu)先安排的重大項目之一。LHAASO瞄準世紀難題——宇宙線的起源，開展高能物理和天文學領域的前沿科學研究。LHAASO的建成將標志著我國在宇宙線物理研究領域躋身世界前列，成為世界最前沿三大研究基地之一。核探測與核電子學國家重點實驗室研究團隊目前已完成一、二號水池電子學的研制和工程實施，其中一號水池已成功進入科學觀測階段。作為LHAASO陣列的重要部分，由我國自主建設的WCDA在規(guī)模上將是世界上最大的同類探測器，探測靈敏度最高，運行取得數(shù)據(jù)可用于甚高能伽馬天文研究。