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Enregistrement W4417471835 · doi:10.1109/nss/mic/rtsd57106.2025.11286741

In Array Time-to-Digital Converter with 10 ps LSB and 43 μM × 35 μM Area in TSMC 65 nm

2025· article· W4417471835 sur OpenAlexaffabout
Guillaume Théberge‐Dupuis, R. Scarpellini, Raffaele Aaron Giampaolo, N. Roy, T. Rossignol, Samuel Lavoie-Drainville, J.‐F. Pratte, Serge A. Charlebois

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langue
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Optical Sensing Technologies
Établissements canadiensInstitut interdisciplinaire d'innovation technologiqueUniversité de Sherbrooke
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTime-to-digital converterDetectorLyso-Vernier scaleDiodePhotonSilicon photomultiplierIntegral nonlinearityNuclear electronics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Many applications in nuclear science and medical imaging use scintillators to convert high-energy photons or particles into multiple photons that can be detected with silicon light detectors. For applications where the time of interaction matters, such as time-of-flight (ToF) positron emission tomography and ToF computed tomography, we need to timestamp the first photon detected. Unfortunately, single-photon detectors are subject to dark counts, which adds uncertainty to the measured timestamps. To better evaluate the time of interaction, we can use an estimator constructed on the first few timestamps. Thus, multiple time-to-digital converters (TDC) are required in the detector for the estimator to operate. Our team at the Universit'e de Sherbrooke is working on a 5 mm × 5 mm photon-to-digital converter (PDC). The detector is composed of 4096 single photon avalanche diodes (SPAD) 3D integrated with a TSMC 65 nm ASIC composed of an array of 4096 quenching circuits and 512 TDCs. As a stepping stone to the full-size PDC, we developed a test chip that includes 32 SPADs, 32 quenching circuits (QC), and 16 TDCs. The TDC is a 43 μm × 35 μm ring oscillator-based cascaded Vernier TDC with 2 stages. The TDC was characterised in multiple configurations: standalone, in group of 8, and in group of 16 running at the same time. Only a difference in the integral nonlinearity was observed at the target resolution of 10 ps. At this target resolution, we measured a precision of 4.1 ps rms, an average conversion time of 8.6 ns, and a power consumption of 28.6 μW at 1 Mcps. A test campaign will be done in Q3 2025 to evaluate the stability of the device and obtain a single photon timing resolution.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,012
Score d'incertitude au seuil0,040

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0120,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,004
Tête enseignante GPT0,216
Écart entre enseignants0,211 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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