Electronique et traitement

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Electronique et traitement du signal

• Introduction et évolution de lélectronique.
• Fonctionnement des laboratoires
• Évolution des métiers
• Évolution des chaînes dacquisition
• Avenir et évolution des technologies
• FPGAs
• Asics
• Blocs réutilisables
• Technologies durcies
• Logiciels de CAO
• Informatique temps réel
• Conclusion

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Evolution de lélectronique Des expériences
Évolution au niveau des réalisations Des
centaines de cartes différentes, de 2 à 12
couches ou plus. Des détecteurs à plusieurs
millions de voies. Des signaux à 1GHz sur les
pistes. Densité des BGA (5001000 billes) La
quasi totalité des laboratoires participe à la
conception dASICs. Plus de 20 ASICs
différents, 200 000 exemplaires, chacun provenant
de plusieurs voies de RD, ayant chacune réalisé
plusieurs ASICs prototypes. Un ASIC représente
une année de travail au moins. La durée de
réalisation dune carte complexe est à peu près
la même. Plusieurs itérations sont généralement
nécessaires.
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Evolution de lelectronique Des expériences
Évolution au niveau du suivi des projets Taille
et durée des projets Sous-traitance, qualité et
fiabilité demandent des compétences qui manquent
actuellement. Le dessin des circuits imprimés
modernes évolue (boîtier, lignes rapides,
modélisation, rétroaction avec le
concepteur) Chaque laboratoire dispose dun
service électronique (10-30 ITAs). Dont
certains spécialisés en microélectronique.
Efficacité du couplage physicien-ingénieur,
Garant du juste retour
dexpérience.
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Fonctionnement des laboratoires
De moins en moins de techniciens dans les
laboratoires Disparition de certains métiers
(câblage, maquettage ) Recours à la
sous-traitance, difficile, coûteuse et parfois
inefficace et chronophage. Risque de perte de
savoir faire, surtout pour les phases de
conception avec besoins de prototypage
rapide. Sans capacité locale de prototypage, il
deviendrait difficile de tester de nouvelles
technologies en amont des projets. Une
mutualisation de certains matériels lourds semble
logique (matériels de test de circuits intégrés)
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Evolution des chaînes dacquisition

• Augmentation de la taille et de la segmentation
  des détecteurs
• Ramener la numérisation au plus près du
  détecteur, juste après un conditionnement
  extrêmement miniaturisé.
• Pas de solution miracle.
• De plus en plus de circuits mixtes.
• De grand progrès sur les liens série électriques
  et optiques
• Systèmes très déportés.
• Moyens de caractérisations lourds.
• Progrès difficilement prévisibles.

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Avenir et évolution des technologies
Les FPGAs un bouleversement majeur.
Semblent les circuits idéaux pour les
expériences petites ou moyennes séries,
reconfigurabilité, outils CAO puissants et
accessibles, en constante progression (I/O, cœurs
de processeurs, familles RADTOL, filières bas
coût) Evolutions probables Méthodologie de
conception à très haut niveau. (co-design) Reconf
iguration dynamique partielle Intégration de
mémoires plus importantes Technologies et
architecture basse puissance
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Avenir et évolution des technologies
Les Asics Très bien établis en physique des
hautes énergies, sétend progressivement à la
physique nucléaire et à lastrophysique. Au
départ essentiellement analogique, ont évolués
vers le numérique, et maintenant vers le
mixte. Conséquence des progrès des FPGAs, les
dernières niches pour le numérique sont
probablement les circuits très durcis, les séries
importantes (coût des FPGAs et de leur boîtiers),
ou les performances. (vitesses, place du
boîtiers, E/S)
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Avenir et évolution des technologies
Les Asics De plus en plus mixtes
(re-)
configurabilité de paramètres
Intégration de la numérisation dans le
front-end Autocalibration/autocorrec
tion/auto-test Suppression de
zéro / compression dans le front-end Bientôt sans
doute Intégration dEEPROM, Intégration de
microcontrôleur Intégration de logique
programmable.
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Avenir et évolution des technologies
ADCs
Préamplis
Shapers
Systèmes de lecture
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Avenir et évolution des technologies

• Deux grandes familles dASICs
• Pour les détecteurs de traces
• Dynamique modérée, nombre de voies très élevé
• Tendance à choisir les technologies les plus
  fines, participer aux RD engagés avec le CERN
  (IBM 0.25 et 0.13 µm).Seule solution pour avoir
  accès aux information concernant les radiations
  et utiliser des bibliothèques durcies. Ces
  technologies sont des technologies numériques la
  conception des parties analogiques est à
  découvrir à chaque fois alors que le coût de
  prototypage est élevé.
• Réflexion sur la méthodologie de conception.

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Avenir et évolution des technologies

• Deux grandes familles dASICs
• Pour les calorimètres.
• Dynamique élevée, nombre de voies (moins) élevé
• Les technologies cible sont moins fines,
  orientées analogique. Leur pérennité plus
  importante.
  Elles supportent des tensions dalimentation plus
  élevées.
• Le coût du prototypage est moins élevé.
• Elle sont plus éprouvées et mieux caractérisées
  pour lanalogique.

Pour ces deux axes il est souhaitable que les
laboratoires coordonnent leur
développement, échangent leurs résultats
et harmonisent les technologies employées.
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Blocs réutilisables
Sappliquent pour le numérique comme pour
lanalogique, même si leur mise en pratique est
plus simple pour le numérique. Utilisés
couramment dans lindustrie. Mal adaptés pour nos
applications (boite noire) Chaque
expérience présente ses contraintes propres
il faut adapter les blocs existants. Les
blocs doivent être identifiés, documentés au sens
de ladaptabilité. (sinon ils sont une sorte de
perte)
Une telle démarche existe avec la RD 0.35 animée
par Ch. De la Taille.
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Technologie durcies
Disparition de DMILL il nexiste plus de
technologie dédiée. Utilisation de technologies
commerciales durcies intrinsèquement ou par
dessin. Nécessité de qualifier ces technologies
et les bibliothèques. Les applications à faible
dose, type spaciale, sont clairement dans notre
domaine de compétence. Les applications à fortes
doses nécessitent le développement de
bibliothèques et de caractérisations demandant de
lourds moyens matériels et humains.
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Logiciels de CAO
Pour le PCB Garder les compétences en interne,
proches des concepteurs pour être capable de
produire des prototypes rapidement.
La simulation au niveau carte (A.ou N.) manque
de modèles. Le développement de
bibliothèques pourrait être mutualisé. Pour les
ASICs Nous sommes en dépendance totale vis à vis
de Cadence. Risque de ne plus disposer
des logiciels permettant la conception de
circuits dans des technologies modernes.
Il est vital de tout mettre en œuvre pour obtenir
laccès aux logiciels qui nous sont nécessaires.
La mutualisation de ces logiciels avec les
universités peut être une solution ?
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Informatique temps réel
Laccroissement du flux de données impose une
augmentation de la bande passante et des
capacités des E/S. Nouvelles normes de bus
(PCIMAG3.0, PCI_X). Noyaux PowerPCs dans les
FPGAs. Réseaux informatiques efficaces. Linformat
ique temps réel a échappé aux électroniciens ?
Les gros projets multi laboratoires imposeront de
la rigueur dans les tests et la documentation.
Des normes et des outils correspondant devront
être utilisés
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Conclusion
Ne pas perdre ni négliger lexistant
prototypage, routage Nouvelles technologies,
nouveaux moyens matériels et humains. Les
compétences manquantes mais nécessaires ne
pourront être obtenues que par des créations de
postes ou des formations. Les moyens lourds
peuvent être mutualisés Tests des circuits
intégrés Bibliothèques de modèles de
simulation Bibliothèques spécifique à nos
applications Logiciels très coûteux et rarement
utilisés Pour les autres les laboratoires
devront suivrent Liaisons optiques et matériels
de test FPGAs Logiciels, boîtiers, circuits
imprimés etc Dessins, routages et simulation de
circuits imprimés. Accès aux ASICs, maintiens
des Kits fondeur
Certitude davoir toujours un accès fiable aux
logiciels de CAO