东京威力科创株式会社(总公司:东京都涩谷区,代表取缔役社长:宫本 隆义,以下简称TED)与国立研究开发法人理化学研究所(以下简称理研)共同开发了FPGA基础的数据处理板「Proximity board(以下简称PRB)」及「Data Framing Board(以下简称DFB)」,作为大型同步辐射设施SPring-8正在引进的次世代X光影像探测器「CITIUS(シティウス)」的数据处理基板。CITIUS是为应对现有同步辐射实验以及未来SPring-8-II等次世代同步辐射设施的高亮度化而开发的新型探测器,其内核的数据收集系统由TED先进的电路板开发和FPGA固件开发技术承担。 TED自2023年度起已交付约400台PRB和约250台DFB,在配置于光束线的探测器系统中,支持庞大X光测量数据的高速、高信赖度截取与处理。 **开发背景** SPring-8是利用世界最高水准亮度的同步辐射,在纳米尺度结构解析、物性研究、材料开发等广泛的产业界与学术界领域中被活用的大型同步辐射设施。随着未来预定的SPring-8-II等设施的高亮度化,单位时间内可获得的数据量将进一步增大,对探测器和数据收集系统提出了以下要求: - 当场压缩大量数据 - 针对高亮度光束的宽带、大容量数据的即时截取、保存、可视化、分析功能 - 为对应纳米光束等极小光束尺寸实验,需降低相机头的功耗并实现小型化 - 不损害实验现场操作性的小型、高信赖度硬件构成 其中难度特别高的是在探测到大量数据的当下即时进行压缩的技术。此次理研报告指出,针对一周19PB的数据,系统实现了超过8,000倍的即时压缩。TED对实现此高压缩率做出了贡献。 ※详情请参阅4月3日发表的理研新闻稿 URL: https://www.riken.jp/press/2026/20260403_1/index.html TED基于在FPGA基础高速数据处理技术及影像处理板开发中所培养的高带宽、低延迟、大容量、小型服务器架构设计的实绩,自2016年起与理研共同开发CITIUS的探测・数据收集系统。TED负责系统内核的数据处理基板,即FPGA基础的数据处理板(PRB及DFB),并通过包含FPGA固件设计知识在内的持续开发与评估,构筑了能够对应未来功能扩充及光束条件变更的架构。 **关于数据处理基板「PRB」、「DFB」** 作为CITIUS探测器内核的数据收集系统,TED开发了FPGA基础的数据处理板「PRB」及「DFB」(以下统称数据处理基板)。 本数据处理基板的主要特点如下: **宽带大容量数据处理** - 设计用于以高吞吐量连续截取、保存、可视化、分析在高亮度同步辐射实验中产生的宽带且大容量的X光影像数据。 - 采用FPGA基础设计,可灵活对应未来的光束条件或测量模式变更。 - 在FPGA上进行每个像素的背景校正、杂讯去除的阈值处理、以及短时间内连续截取的影像集成处理,以提取具科学意义的数据。