时间测量是高能物理实验中的两个基本测量(时间和能量测量)之一。核物理和粒子物理实验很多应用中要求高时间测量精度,在高速甄别结合时间-数字变换技术路线中,TDC(Time-to-Digital Converter,时间数字变换器)是其中的核心器件。在国家自然科学基金委的资助下,王坚课题组和美国南卫理工大学(SMU)开展了合作研究,为了提高测量的精度和稳定度,利用基于DLL的延时链进行了两版不同的设计。
在第一版中,利用Global Foundries的180 nm工艺来设计,测量精度为150 ps,范围可达1.19 us。已于2017年10月份流片,2018年3月份测试。
基于180 nm工艺的TDC的原理图和版图
在第二版中,使用了中芯国际的130 nm工艺,测量的精度高达12.5 ps。该TDC已于2018年5月流片,目前正在测试中。
基于130 nm工艺的TDC的原理图和版图
基于此方面工作的代表性学术成果以“A Time-to-Digital Converter Based on DLL with High Accuracy Measurement Using 130nm Technology”为题在国际学术会议PIXEL2018上报告,与国际同行进行交流。