Speaker
伟 张
(武汉纺织大学)
Description
飞行时间正电子发射断层成像（Time-of-Flight Positron Emission Tomography, TOF-PET）是一种重要的核医学成像技术。为推动国产超快微通道板光电倍增管（Ultra-fast Timing Photomultiplier Tube, FPMT）在TOF-PET系统中的工程化应用，本研究围绕其读出电路中的时间数字转换器（Time-to-Digital Converter, TDC），开展了专用集成电路（ASIC）的研发工作。本研究基于SMIC 55 nm CMOS工艺，提出一种采用内插差分环形延迟链结构的TDC架构，该架构突破了工艺最小门延迟的限制，显著提升了时间分辨率与测量精度，采用系统时钟实现对延迟链的实时校准，进一步保障了测量的稳定性。第一版芯片于2025年8月完成性能测试，实测结果表明：该TDC的时间分辨率为13.35 ps，时间测量精度为42.4 ps，动态范围覆盖23.7 ns，积分非线性为±1.9 LSB，动态功耗为20.5 mW。系统测试结果证实该TDC能够满足FPMT在TOF-PET系统中的应用需求。为进一步提升其性能，对TDC的数据采样时钟对与编码逻辑进行迭代优化，完成了第二版芯片设计并于2026年4月提交流片，预计2026年8月开展测试工作。
