中国科大自主研制的ASIC芯片 将用于LHAASO工程

PASC芯片是我校核探测与核电子学国家重点实验室自主研制的大动态范围读出ASIC（专用集成电路）芯片，也将是我国在大型宇宙线物理实验中首批使用的自主研制ASIC芯片。该成果将成功运用到“国家发改委十二五”规划 -- LHAASO （Large High Altitude Air Shower Observatory）项目的水契伦科夫探测器阵列（Water Cherenkov Detector Array，WCDA）读出中。

WCDA是LHAASO中的核心探测器之一，共包含三个水池，探测器总面积达8万平方米，共装配3120个大尺寸光电倍增管（Photo-Multiplier Tube，PMT），要求进行大动态范围内高精度的信号读出和测量，世界上尚无一款成熟芯片可直接应用于此实验中。针对此技术挑战，重点实验室安琪教授、赵雷教授团队进行了方案、原理样片和工程样片等阶段的设计和测试，并针对WCDA采用国产新型20’’ MCP PMT的新方案进行了优化设计，成功完成千倍量级大动态范围前端读出ASIC芯片的研制，并于今年进行了工程批的流片制作。

该ASIC芯片集成多通道放大、成形、甄别、驱动等电路，可以实现高精度的时间和电荷测量，并可取代由大量分立器件构建的复杂电路，全面满足LHAASO应用的各项性能指标，技术上实现突破。2019年9月20日，LHAASO工程经理部在稻城基地邀请专家组对基于此ASIC芯片的读出电子学方案进行了评审，专家组认为此方案简化了系统复杂度，降低了功耗并提高了可靠性，可以更好地满足即将展开建设的三号水池（WCDA近一半探测器系统）工程应用要求。基于专家组意见，LHAASO工程经理部正式批准将此芯片用于WCDA读出电子学中。

LHAASO（Large High Altitude Air Shower Observatory，大型高海拔空气簇射观测站）是国家重大科技基础设施建设项目，在国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》中被列为16个优先安排的重大项目之一。LHAASO瞄准世纪难题——宇宙线的起源，开展高能物理和天文学领域的前沿科学研究。LHAASO的建成将标志着我国在宇宙线物理研究领域跻身世界前列，成为世界最前沿三大研究基地之一。核探测与核电子学国家重点实验室研究团队目前已完成一、二号水池电子学的研制和工程实施，其中一号水池已成功进入科学观测阶段。作为LHAASO阵列的重要部分，由我国自主建设的WCDA在规模上将是世界上最大的同类探测器，探测灵敏度最高，运行取得数据可用于甚高能伽马天文研究。