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Accès ouvert déclaré 2024 conference-paper

Smart Pixels: In-pixel AI for on-sensor data filtering

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7Institutions déclarées
1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

We present a smart pixel prototype readout integrated circuit (ROIC) designed in CMOS 28 nm bulk process, with in-pixel implementation of an artificial intelligence (AI) /machine learning (ML) based data filtering algorithm designed as proof-of-principle for a Phase III upgrade at the LargeHadron Collider (LHC) pixel detector. The first version of the ROIC consists of two matrices of 256 smart pixels, each $25 \times 25 \mu \mathrm{m} 2$ in size. Each pixel consists of a charge-sensitive preamplifier with leakage current compensation and three auto-zero comparators for a 2-bit flash-type ADC. The frontend is capable of synchronously digitizing the sensor charge within 25 ns. Measurement results show an equivalent noise charge (ENC) of $\sim 30 \mathrm{e}$ - and a total dispersion of $\sim 100 \mathrm{e}$ - The second version of the ROIC uses a fully connected two-layer neural network (NN) to process information from a cluster of 256 pixels to determine if the pattern corresponds to highly desirable high-momentum particle tracks for selection and readout. The digital NN is embedded in-between analog signal processing regions of the 256 pixels without increasing the pixel size and is implemented as fully combinatorial digital logic to minimize power consumption and eliminate clock distribution, and is active only in the presence of an input signal. The total power consumption of the neural network is $\sim 300 \mu \mathrm{W}$. The NN performs momentum classification based on the generated cluster patterns and even with a modest momentum threshold, it is capable of 54.4%-75.4% total data rejection total data rejection, opening the possibility of using the pixel information at 40 MHz for the trigger. The total power consumption of analog and digital functions per pixel is $\sim 6 \mu \mathrm{W}$ per pixel, which corresponds to $\sim 1 \mathrm{~W} / \mathrm{cm} 2$ staying within the experimental constraints.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Smart Pixels: In-pixel AI for on-sensor data filtering
Date Crossref
26/10/2024
Éditeur
IEEE
Type
proceedings-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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