為理化學研究所SPring-8開發次世代X光影像探測器「CITIUS」的FPGA數據處理基板

東京威力科創株式會社（總公司：東京都澀谷區，代表取締役社長：宮本 隆義，以下簡稱TED）與國立研究開發法人理化學研究所（以下簡稱理研）共同開發了FPGA基礎的數據處理板「Proximity board（以下簡稱PRB）」及「Data Framing Board（以下簡稱DFB）」，作為大型同步輻射設施SPring-8正在引進的次世代X光影像探測器「CITIUS（シティウス）」的數據處理基板。CITIUS是為應對現有同步輻射實驗以及未來SPring-8-II等次世代同步輻射設施的高亮度化而開發的新型探測器，其核心的數據收集系統由TED先進的電路板開發和FPGA韌體開發技術承擔。

TED自2023年度起已交付約400台PRB和約250台DFB，在配置於光束線的探測器系統中，支持龐大X光測量數據的高速、高信賴度擷取與處理。

**開發背景** SPring-8是利用世界最高水準亮度的同步輻射，在奈米尺度結構解析、物性研究、材料開發等廣泛的產業界與學術界領域中被活用的大型同步輻射設施。隨著未來預定的SPring-8-II等設施的高亮度化，單位時間內可獲得的數據量將進一步增大，對探測器和數據收集系統提出了以下要求： - 當場壓縮大量數據 - 針對高亮度光束的寬頻、大容量數據的即時擷取、保存、視覺化、分析功能 - 為對應奈米光束等極小光束尺寸實驗，需降低相機頭的功耗並實現小型化 - 不損害實驗現場操作性的小型、高信賴度硬體構成

其中難度特別高的是在探測到大量數據的當下即時進行壓縮的技術。此次理研報告指出，針對一週19PB的數據，系統實現了超過8,000倍的即時壓縮。TED對實現此高壓縮率做出了貢獻。 ※詳情請參閱4月3日發表的理研新聞稿 URL: https://www.riken.jp/press/2026/20260403_1/index.html

TED基於在FPGA基礎高速數據處理技術及影像處理板開發中所培養的高頻寬、低延遲、大容量、小型伺服器架構設計的實績，自2016年起與理研共同開發CITIUS的探測、數據收集系統。TED負責系統核心的數據處理基板，即FPGA基礎的數據處理板（PRB及DFB），並透過包含FPGA韌體設計知識在內的持續開發與評估，構築了能夠對應未來功能擴充及光束條件變更的架構。

**關於數據處理基板「PRB」、「DFB」** 作為CITIUS探測器核心的數據收集系統，TED開發了FPGA基礎的數據處理板「PRB」及「DFB」（以下統稱數據處理基板）。

本數據處理基板的主要特點如下： **寬頻大容量數據處理** - 設計用於以高吞吐量連續擷取、保存、視覺化、分析在高亮度同步輻射實驗中產生的寬頻且大容量的X光影像數據。 - 採用FPGA基礎設計，可靈活對應未來的光束條件或測量模式變更。 - 在FPGA上進行每個畫素的背景校正、雜訊去除的閾值處理、以及短時間內連續擷取的影像整合處理，以提取具科學意義的數據。