Développement de capteurs CMOS pixelisés avec réseau de neurone artificiel intégré

Development of a CMOS pixel sensor with on-chip artificial neural networks

• Auteur / Autrice : Ruiguang Zhao
• Direction : Yann Hu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, microélectronique, photonique
• Date : Soutenance le 20/12/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Courtin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Prigent, Auguste Besson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe de La Taille, François Berry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux neuronaux (informatique)

Détecteurs à semiconducteurs

Capteurs d'images CMOS

Collisionneurs linéaires

Mots clés libres

Physique des Hautes Energies

Capteurs à Pixels CMOS

Réseaux Neuronaux artificiels

FPGA

Recherche de Cluster

High Energy Physics

CMOS Pixel Sensors

Artificial Neural Networks

FPGA

Cluster Search

Résumé

Dans le détecteur de vertex de l'ILC (International Linear Collider), un nombre élevé d'impacts supplémentaires seront générés par des électrons résultant de processus liés au bruit de fond des faisceaux. Leur impulsion se trouve typiquement est inférieure à celle des particules issues d'événements associés à des processus physiques. Notre groupe à l'IPHC a proposé d'explorer le concept d'un capteur à pixels CMOS avec des ANNs intégrés pour marquer et supprimer les pixels touchés (hits) générés par ces électrons.Au cours de ma thèse de doctorat, je me suis concentré sur l'étude d'un capteur à pixels CMOS avec des ANNs intégrés portant sur les aspects suivants :1. L'implémentation de modules de prétraitement et d'un ANN dans un composant FPGA pour l'étude de faisabilité ; 2. Un algorithme pour la recherche de clusters, qui fait partie des modules de prétraitement, a été proposé en vue d'être intégré dans la conception de l'ASIC.

In the vertex detector of the ILC (International Linear Collider), a large number of extra hits will be generated by electrons coming from the beam background. Momenta of these background electrons typically are lower than particles coming from physics events. Our group in IPHC has proposed the concept of a CMOS pixel sensor with on-chip ANNs to tag and remove hits generated by background particles.During my PhD thesis, I focused on the study of a CMOS pixel sensor with on-chip ANNs from the following aspects :1. The implementation of preprocessing modules and an ANN in an FPGA device for the feasibility study ;2. An on-chip algorithm for cluster search which is a part of preprocessing modules has been proposed to integrate into the ASIC design.