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M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03

CMS ECAL STATUS REPORT

• PRODUZIONE CRISTALLI• COSTRUZIONE MODULI E SM NEI CR• ELETTRONICA • SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO• PROGRESSI E PROBLEMI• STATO IMPEGNI INFN• CONCLUSIONI


PRODUZIONE CRISTALLI/CONSEGNE

EB Crystal production

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

Date

# crystals

Planning 7500 7500 8000 8500 8700 8900 11700 14700 19800 26400 33000 39600 46200 52800 58600 62000Delivered jj-avr-aa 7500 7500 8000 8500 8700 8900 11700 14700 17700 0 20300Critical path 1700 5100 8500 11900 17000 20400 25500 30600 35700 42500 49300 54400 59500 62900

Q1 2001

Q2 2001

Q3 2001

Q4 2001

Q1 2002

Q2 2002

Q3 2002

Q4 2002

Q1 2003

Q2 2003

Q3 2003

Q4 2003

Q1 2004

Q2 2004

Q3 2004

Q4 2004

Q1 2005

Q2 2005

Q3 2005

Q4 2005

33%

05 Sept 03


PRODUZIONE CRISTALLI

• PROBLEMI TECNICI DI VARIA NATURA:IL NUOVO SCHEMA 2 ⇒1 NON E’ ANCORA IN PRODUZIONE (PREVISTO Q1 2003)ANNEALING/TAGLIO DEI LINGOTTI → YIELD INSUFFICIENTE

• PROBLEMI FINANZIARI:AUMENTO SOSTANZIALE DEL COSTO DELL’ELETTRICITA’ (RADDOPPIATO DAL 2001)A MAGGIO META’ DEI FORNI SONO STATI SPENTI!

RISULTATO: PROPOSTA DA BTCP NUOVA SCHEDULA “REALISTICA” CHE PREVEDELA FINE DELLA CONSEGNA DEI CRISTALLI DEL BARREL PER Q4 2005!


PRODUZIONE CRISTALLI

CERN-ISTC-BTCP Meeting9

DELIVERY SCHEDULES Given by BTCP

62000

62000

Total

Realistic17700Aggrsve17700

Delivered

Production period +25 additional furnaces

Large ingot mechanical processing technology installation

54005400

4500

5400

5700

5400

5700

4500

5700

3900

5700

3600

5400

3600

4500

4000

4000

3100

3100

4Q3Q2Q1Q4Q3Q2Q1Q4Q3Q

200520042003


PRODUZIONE DEI CRISTALLI/IMPATTO

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

RealisticAgrressive

Lower HB+ HB-

IN OGNI CASO C’E’ UNA COLLISIONE CON L’INSTALLAZIONE, BISOGNA FARE MEGLIO!


PRODUZIONE CRISTALLI/COSTI AGGIUNTIVI

• Cost increases (information given by BTCP)– Doubling of electricity costs since feb 2001 (main

cost driver). – Also important cost increases for Pt and manpower– Direct impact of these cost increases on the rest of

the barrel production is 2.5M$

• Cost borne by Bogoroditsk for any futher increase– Raw materials– Cost of labour

• ISTC is willing to contribute (for ‘innovation’ within1718 project)

(P. Lecoq - LHCC SETT 2003)


PRODUZIONE MODULI/COMPONENTI

APD Production

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

Date

# APDs

Planning 919 4541 13348 19263 24811 36673 55148 71410 89410 107410 125410 140000

Delivered jj-Jun-aa 919 4541 13348 19263 24811 36673 55148 67937 87306 104298

Critical path 68108 79459 94595 109730 121081 132432 140000

Q1 2001 Q2 2001 Q3 2001 Q4 2001 Q1 2002 Q2 2002 Q3 2002 Q4 2002 Q1 2003 Q2 2003 Q3 2003 Q4 2003 Q1 2004 Q2 2004 Q3 2004 Q4 2004 Q1 2005 Q2 2005 Q3 2005 Q4 2005

74%

Cristalli: 33% APD: produzione/screening avanzati, completi Apr 04Capsules: 38% inizio Sett 03

Alveoli : 50% consegnati fine Q2-03, fine produzione <03 Tablets: 73% Giu 03


BareSM

M4CERN

Completed SM

M3Rome

M2Rome

M1CERN

SM18

SM17

SM16

SM15

SM14

SM13

SM12

SM11

SM10

SM9

SM8

SM7

SM6

SM5

SM4

SM3

SM2

SM1

SM0

Module Completed in RC

Module In progress

Module Completed & shipped to CERN/lab27Bare* Super-Module Completed

Super-Module In progress

PRODUZIONE MODULI E SM

ECAL-CMS goal for the end of 2003


PRODUZIONE SUPER MODULI


ELETTRONICA/RIASSUNTO

Stesso schemadel TP (1994)

• CAMBIO DI ARCHITETTURA FE (ESTATE 2002)PROTOTIPO TORRE DI TRIGGER PROVATO SU FASCIO2003, FUNZIONA!

• DECISIONE STUDIO SOLUZIONE BACKUP O,25µm PER SOSTITUIREBASELINE (FPPA+ADC AD) RISCHIOSA E COSTOSA (Q4 2002)

• CAMBIO TECNOLOGIA BASELINE O,25µm (ECAL WEEK LUG 2003)BASATO SU TEST DEI CHIP PRODOTTI NEL MPW RUN DI MAR 2003: YIELD DEI CHIP (MPGA/ADC) > 95%

• RIPENSAMENTO RAFFREDDAMENTO, INTEGRAZIONE E INGEGNERIZZAZIONEFINALE (DA Q4 2002): ELETTRONICA E RAFFREDDAMENTO “FATTORIZZATI”

Riduzione di un fattore 8 dei data link e semplificazione dell’elettronica off detectorDrastica riduzione del costo


ELETTRONICA/MPGA/ADC

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

linea

rity

[%]

6543210

signal amplitude [pC]

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

puls

e sh

ape

mat

chin

g [%

]

6543210

signal amplitude [pC]

MPGA FUNZIONA E PROBABILMENTE NON NECESSITA RITOCCHI:• NOISE (7850e) MEGLIO DELLE SPEC (10000e)• LINEARITA’ OK• PULSE SHAPE IN SPECIFICA • NUOVA FUNZIONE DI CALIB. RELATIVA OK

ADC FUNZIONA MA NECESSITA DI REVISIONE:• INIZIO LUGLIO 03 TEST SU CHIP FINITI• NUMERO DI BIT SOTTO LA SPECIFICA• DESIGN REVIEW SETTIMANA 22 SETT • NUOVA SOTTOMISSIONE DEL CHIP IN OTT 03

MPGA MPGA


ELETTRONICA/TORRE 0,25µm IN LAB

56 Mev

TEST OTTOBRE:• OPPORTUNITA’ 50 CANALI NUOVO SISTEMASU FASCIO CON SM1 (LIMITATO # ADC)

• 300 FPPA SU FASCIO CON SM0 E NUOVAARCHITETTURA (TEST MOLTE FE INSIEME)


ELETTRONICA/POSSIBILE STRATEGIA

PER POTER CALIBRARE NEL 2004 N>1 SM LA PRODUZIONE DEVE PARTIRE SUBITO DOPO LA REWIEV ESR 8/9 OTT 2003.

POSSIBILE STRATEGIA DI PRODUZIONE: Engineering run per tutti i tipi di chip OTT 03

6 Wafers MGPA/ADC/FENIX: pre-serie di circa 3 SMPre-serie per la fabbricazione delle schede GEN 04

Integrare 1 Modulo in Q1 2004 (SM0/M4)Integrare 1 SuperModule in Q2 2004 (SM1)

Ordine dei wafer per la produzione dei chip GEN 04Dopo il test e l’accettazione dei chip di pre-serie

Prod. delle schede dopo la validazione della pre-serie in SM0Elettronica di produzione Q2 2004

Integrazione dei successivi 3 SM al ritmo di 1/mese in Q3 2004Integrazione dei SM a regime in Q4 2004

SCHEDULA PRIVA DI CONTINGENZA, UN RITMO PIU’ BLANDO RIDUCE IL NUMERO N DI SUPER MODULI CALIBRABILI NEL 2004.


SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO

∆T ~ ± 0.05 0C su 3 volte il tempo di calibrazione.

∆T ~ 0.2 0C uniformità all’interno di un supermodulo.

2.5 W/canale devono essere prelevati direttamente sullecomponenti di elettronica, per evitare convezione.

Essenziale un buon contatto termico tra l’acqua raffreddamentoIl calore che passa, attraverso i cavi di kapton, sull’APD deveessere minimizzato.

Da M.Paganoni


INTEGRAZIONE RAFFREDDAMENTO/ELETTRONICA

Meccanica ed elettronica vanno montate separatamente.

La sostituzione di una scheda FE/VFE non deve richiederelo smontaggio del circuito di raffreddamento.

La meccanica deve rispettare la struttura a “torre ditrigger” (5 x 5 cristalli) per ottimizzare l’uso dello scarsospazio.

Le schede di elettronica devono essere fornite di un housing frontale (2 mm Al) per facilitarne la manipolazione.

Da M.Paganoni


BLOCCO ELETTRONICA/RAFFREDDAMENTO

Da M.Paganoni


Ultima barriera al calore di convezione prima della griglia (progettato quando la VFE era collegata direttamente sul connettore).Complessità costruttiva lo

rende molto costoso.Effetto negativo sulla

tenuta dei connettori.

SCHERMO TERMICO

Da M.Paganoni


Blocco di cooling montatosopra schermo termicoe mother boards

Montaggio delle carte VFE/LVR sulle barre di raffreddamentoCarta FE a chiusura della torre di trigger

Da M.Paganoni


Housing con gap pad Berquistultrasoft (1 mm). C = 1 W/K m

Carta Low Voltage Regulatorcon gap filler Berquist (dopo smontaggio)C = 2 W/K m

Mother Board montata sui supporti sopra lo schermo termico

Da M.Paganoni


COSTRUZIONE PRE-SERIE

2 sistemi di raffreddamento completi (tipo IV) sono stati costruiti ed installati in SM0 e SM1.

1 sistema di raffreddamento (tipo II) è stato costruito per il test termico su M0’.

2 sistemi di raffreddamento sono in fase di costruzione per completare 1 supermodulo entro 2003.

Da M.Paganoni


Test di integrazione su 400 canali.Validazione del sistema di cooling.Studio per semplificare lo schermo termico (costo

elevato ed aumento difficoltà di tenuta dei connettori SERTO).

M0’ con fake cards di dissipazione termica superiore del 30 % all’elettronica finale (75 w/torre trigger).

~ 50 sensori termici in varie posizioni sopra la griglia(AD590) e nei manifold dell’acqua (PT100).

lettura dei 40 termistori montati sui cristalli.

TEST RAFFREDDAMENTO SU M0’

Da M.Paganoni


TEST RAFFREDDAMENTO/1

3 posizioni di misura, per verificare gli effetti della convezione in CMS (ore 3,6,12).

A partire dal 15/8/03 fino al 30/9/03 sono in corso 3 campagne di misura:

- senza schermo termico, con cavalier di plastica- senza schermo termico e senza cavalier- con schermo termico

Da M.Paganoni


Nessun problema di integrazione.Sostituzione di una scheda di elettronica facile

(montaggio e smontaggio gap pad e gap filler veloci).Fondamentale che le componenti di elettronica

abbiano packaging speciale per dissipare verso l’housing e non verso la board … in caso contrario le LVR raggiungono 60 ºC e la convezione diviene rilevante !

TEST RAFFREDDAMENTO/2

Da M.Paganoni


TEST RAFFREDDAMENTO/ON-OFF ELETTRONICA

ACQUA IN

ACQUA OUT

T GRIGLIA

on off

on

Da M.Paganoni


SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO

Effetto della convezione <0.02ºC>

ore 6ore 12

w/o cavalier w/o cavalier

Variazione di (TAPD-Tacqua) nell’accensione/spegnimento dell’elettronica: < 0.1 ºC (no schermo termico)

Da M.Paganoni


TEST RAFFREDDAMENTO/GRADIENTE ORE 12

Water in

senza schermo termicoDa M.Paganoni


TEST RAFFREDDAMENTO/GRADIENTE ORE 3

Water in

down

up

senza schermo termico

Da M.Paganoni


TEST BEAM 2003

PRIMO PERIODO : AGO- SET SM0100 FPPA-2002 MA NUOVA ARCHITETTURA READ OUT DUE SISTEMI LASER (FINALI CMS), 4 λ: 440, 520, 700, 800 nm VERSIONE PROTOTIPO DCS with PVSS2 NUOVA UNITA’ DI COOLING (2SM) PROTOTIPO CMS FINALE REVISIONE E RIORGANIZZAZIONE RADICALE DEL SOFTWARE

OBIETTIVI: TEST NUOVA ARCHITETTURA. VALIDARE LE SOMME DI TRIGGER CON

IL FENIX PREPARAZIONE PRE-CALIBRAZIONE STUDI DI RADIATION HARDNESS CON DIVERSE LUNGHEZZE D’ONDA

DEL LASER

SECONDO PERIODO: 3W OTT SM0+SM1(?)50 CANALI ELETTRONICA FINALE


TEST BEAM 2004/PIANO TENTATIVO

Nº Task Name Début Fin Durée264 SM 1 Mer 07/02/01 Jeu 28/10/04 934 j265 Crystals delivery Mer 07/02/01 Mer 07/02/01 1 j266 SM1 capsules delive Lun 25/03/02 Mar 28/05/02 45 j267 Assembly modules S Mer 27/03/02 Mer 20/11/02 169 j268 Mechanical assembl Ven 25/04/03 Mar 29/07/03 67 j269 Rear cooling installa Lun 01/03/04 Lun 26/04/04 40 j270 Elect. installation SM Mar 27/04/04 Mer 07/07/04 50 j271 Commissioning SM1 Sam 17/07/04 Lun 16/08/04 31 j272 Calibration SM1 (1st Mar 17/08/04 Jeu 16/09/04 31 j273 Calibration SM1 (2nd Ven 15/10/04 Jeu 28/10/04 14 j274 SM 2 Mer 07/02/01 Jeu 23/09/04 909 j275 Crystals delivery Mer 07/02/01 Mer 07/02/01 1 j276 SM2 Capsules Mar 28/05/02 Ven 28/06/02 24 j277 Assembly modules S Lun 03/06/02 Jeu 12/12/02 139 j278 Mechanical assembl Lun 04/08/03 Mer 03/09/03 23 j279 Rear cooling installa Lun 24/05/04 Lun 21/06/04 20 j280 Elect. installation SM Mar 22/06/04 Mer 21/07/04 22 j281 Calibration SM2 Ven 17/09/04 Jeu 23/09/04 7 j282 SM 3 Lun 30/07/01 Jeu 30/09/04 794 j283 Crystals delivery Lun 30/07/01 Lun 30/07/01 1 j284 SM3 Capsules Mar 03/09/02 Mar 03/09/02 0 j285 Assembly modules S Mer 24/07/02 Mer 05/02/03 131 j286 Mechanical assemb Mer 10/09/03 Ven 10/10/03 23 j287 Rear cooling installa Mer 30/06/04 Mer 21/07/04 16 j288 Elect. installation SM Jeu 22/07/04 Jeu 19/08/04 22 j289 Calibration SM3 Ven 24/09/04 Jeu 30/09/04 7 j290 SM 4 Ven 05/07/02 Jeu 07/10/04 566 j291 Crystals delivery Ven 05/07/02 Ven 05/07/02 1 j292 SM4 Capsules Mar 10/09/02 Mar 10/09/02 1 j293 Assembly modules S Ven 20/09/02 Jeu 01/05/03 149 j294 Mechanical assembl Mer 01/10/03 Ven 31/10/03 23 j295 Rear cooling installa Jeu 22/07/04 Mer 11/08/04 16 j296 Elect. installation SM Ven 20/08/04 Lun 20/09/04 22 j297 Calibration SM4 Ven 01/10/04 Jeu 07/10/04 7 j298 SM 5 Ven 16/08/02 Jeu 14/10/04 541 j299 Crystals delivery Ven 16/08/02 Ven 16/08/02 1 j300 SM5 Capsules Mar 15/10/02 Mar 15/10/02 1 j301 Assembly modules S Lun 18/11/02 Lun 21/07/03 164 j302 Mechanical assembl Mer 22/10/03 Ven 21/11/03 23 j303 Rear cooling installa Jeu 12/08/04 Lun 23/08/04 8 j304 Elect. installation SM Mar 07/09/04 Mer 22/09/04 12 j305 Calibration SM5 Ven 08/10/04 Jeu 14/10/04 7 j

T1 T2 T3 T4 T12004

SM1 (1700 crystals fully equipped) A. Precalibration & Studies : 31 daysB. Precalibration Recheck: 14 days

SM2 (1700 crystals fully equipped) Precalibration : 7 days




SM0 (1700 crystals w/400 channels MGPA) Procedure validation & detailed studies : 30 days

2004 Draft Test beam schedule: 2004 Draft Test beam schedule: SPS start:SPS start: 3 May3 May to to end of run:end of run: 1 November1 November


IMPEGNI INFN

• PRODUZIONE GRIGLIE (RM): TERMINATA 05/03 (36X4=144 PEZZI)• PRODUZIONE SUPER BASKETS (RM) AVVIATA: CONSEGNATI 10SB - TEST OK

TERMINE PRODUZIONE (36 SB) < MAR 04• PRODUZIONE ALIMENTATORI HV APD (RM): CONSEGNATI 10 CRATES - TEST IN CORSO

TERMINE PRODUZIONE (18 CRT) < DIC 03• GARA CAVI HV (RM): CONCLUSA NEL BUDGET ALLOCATO. PRATICHE BUROCRATICHE

IN CORSO

• SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO (MI): PRODOTTO PROTOTIPO(I) INGEGNERIZZATO(I)TEST RAFFREDDAMENTO OK

RICHIESTA SBLOCCO SOLDI GARA GRI SET 03

• NUOVO ELEMENTO MOTHERBOARD: POSSIBILE IMPEGNO TO (CONTENUTO IN 4.9MCHF ACCORDATI A ECAL) SOGGETTO AD APPROVAZIONE GRI


CONCLUSIONI

• I PROGRESSI NELL'ELETTRONICA DI VFE/FE RAPPRESENTANO CERTAMENTEUN IMPORTANTE PASSO AVANTI DEL PROGETTO.

• LA PRODUZIONE DEI CRISTALLI RAPPRESENTA ATTUALMENTE IL PUNTOCRITICO DEL PROGETTO. CERTAMENTE CI SARA'UN COSTO AGGIUNTIVONON TRASCURABILE. NON E'CHIARO SE LA ATTUALE CAPACITA' DI PRODUZIONE SIA COMPATIBILE CON LA SCHEDULA DI CMS. E’ALLOSTUDIO LA POSSIBILITA’ DI INSTALLARE ALCUNI SM DOPO IL TRACKER.

• L’IMPEGNO DI MILANO PER IL TEST DEL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO QUESTA ESTATE HA PORTATO OTTIMI RISULTATI CHE RAPPRESENTANO UNFORTE PROGRESSO PER ECAL ED UN SUCCESSO PER L'INFN.

• LO SFORZO DI CALIBRAZIONE NEL 2004 SARA’ CRUCIALE, PER QUESTOINTENDIAMO COME INFN ASSUMERE UN RUOLO TRAINANTE (NE ABBIAMO LACOMPETENZA, LA FORZA E LA VOGLIA).

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