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Article

1 - GÉNÉRALITÉS

2 - MODÉLISATION DE L’ÉMISSION PARASITE

3 - ÉTAT D’AVANCEMENT DES TRAVAUX DES COMITÉS NORMATIFS

4 - ORIGINES DES ÉMISSIONS PARASITES DES CIRCUITS INTÉGRÉS

5 - MÉTHODES DE MESURE CEM DES CIRCUITS INTÉGRÉS

6 - VERS UN MODÈLE DES CIRCUITS INTÉGRÉS : ICEM

7 - SUSCEPTIBILITÉ DES CIRCUITS INTÉGRÉS

8 - CONCLUSION

| Réf : E2475 v1

État d’avancement des travaux des comités normatifs
La compatibilité électromagnétique dans les circuits intégrés

Auteur(s) : Mohamed RAMDANI, Étienne SICARD, Sonia BENDHIA, Sébastien CALVET, Stéphane BAFFREAU, Jean-Luc LEVANT

Date de publication : 10 août 2004

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RÉSUMÉ

La compatibilité magnétique s'applique aujourd'hui également au niveau des circuits et des composants mêmes. Cet article explicite les émissions produites par les circuits intégrés et leur susceptibilité. Il détaille les différentes méthodes de mesure de ces phénomènes, et présente un modèle, appelé ICEM pour Integrated Circuit Electromagnetic Model, permettant de simuler ces phénomènes. Enfin les éléments logiciels défensif, qui augmentent la robustesse du système, sont présentés.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

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Auteur(s)

  • Mohamed RAMDANI : Docteur de l’université Paul-Sabatier de Toulouse - Enseignant-Chercheur à l’École supérieure d’électronique de l’Ouest à Angers Membre de l’UTE

  • Étienne SICARD : Professeur à l’INSA de Toulouse, Docteur en microélectronique - Concours scientifique CEM composants à EADS-Corporate Research Center

  • Sonia BENDHIA : Ingénieur INSA de Toulouse, Docteur en microélectronique - Maître de conférence à l’INSA de Toulouse

  • Sébastien CALVET : Ingénieur INSA Toulouse, Physique des matériaux - microélectronique - Doctorant CIFRE à Motorola et au LESIA

  • Stéphane BAFFREAU : Docteur en conception des circuits microélectroniques et microsystèmes

  • Jean-Luc LEVANT : Expert technique analogique et CEM des circuits intégrés Atmel, Nantes - Membre de l’UTE

INTRODUCTION

La directive européenne définit la compatibilité électromagnétique (CEM) comme étant :

« L’aptitude d’un dispositif, d’un appareil ou d’un système à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon satisfaisante et sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques intolérables pour tout ce qui se trouve dans cet environnement ».

Depuis une dizaine d’années, les circuits intégrés et plus particulièrement le composant rejoignent les appareils et les systèmes dans le domaine de la CEM.

En effet, l’apparition des nouvelles matrices de portes logiques à haute densité (plusieurs centaines de milliers de portes à plusieurs millions de portes), les nouvelles technologies (0,25 µm, 0,18 µm, 0,12 µm et bientôt moins de 90 nm) et les méthodes de conception haut niveau de type SOC (System On Chip), autorisent une forte intégration de fonctions complexes et rapides tels que processeurs de signaux numériques spécialisés, chaînes de traitement de signal, séquenceurs complexes d’algorithme de télécommunications, etc. Cela ne reste pas sans conséquences : la commutation simultanée de milliers de bascules, des variations rapides de courant sur les différents rails d’alimentation, des variations de potentiel sur les alimentations internes et externes qui peuvent être de l’ordre de grandeur des seuils logiques des portes. On entre de plain-pied dans le domaine de la compatibilité électromagnétique des circuits intégrés.

Dans cet article, on tentera d’expliquer l’origine des phénomènes majeurs qui ont lieu dans un circuit intégré, à savoir l’émission (conduite et rayonnée) et la susceptibilité. Les méthodes de mesure aussi bien pour l’émission que la susceptibilité seront décrites. On présentera le modèle permettant de simuler, voire prédire, l’émission des circuits intégrés, appelé ICEM (Integrated Circuit Electromagnetic Model), actuellement en cours de normalisation. Enfin, on décrira l’approche de logiciel « défensif », ensemble de techniques utilisées pour renforcer la robustesse d’un système.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e2475


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3. État d’avancement des travaux des comités normatifs

Avant de décrire les moyens de mesure utilisés pour l’émission et la susceptibilité, il est important de passer en revue les différentes normes existantes ou en cours de standardisation.

Les travaux de normalisation sont essentiels pour les fabricants et les utilisateurs de circuits intégrés. Les fabricants de circuits intégrés ont besoin d’avoir des méthodes reproductibles et précises pour l’évaluation, la caractérisation, la comparaison et la validation de leurs technologies. Les utilisateurs de circuits intégrés ont besoin de se référer à des méthodes fiables et dont la mise en œuvre permet de définir des règles de conception sur équipements pour respecter leurs cahiers des charges.

Il existe ainsi deux groupes de travaux internationaux travaillant sur les propositions suivantes :

  • IEC 61967 : Méthodes de mesure des émissions des circuits intégrés (CI).

  • IEC 62132 : Méthodes de mesure de la susceptibilité des CI.

  • IEC 62014 : Méthode de modélisation CEM des CI (ICEM).

    Le groupe de travail français, représenté par l’UTE (Union technique de l’électricité et de la communication) analyse, commente, propose et valide ces méthodes de mesures. Ce groupe de travail est formé par des concepteurs de circuits intégrés (ST Microelectronics, Motorola, Atmel et Texas Instrument), des équipementiers utilisateurs de circuits intégrés [EADS-CRC (European Aeronautic Defence and Space Company-Corporate Research Center ), Siemens VDO et Airbus], et des instituts de recherche [INSA Toulouse, écoles d’ingénieurs de Bordeaux (ENSEIRB) et d’Angers (ESEO)].

    L’analyse par ce groupe des différentes méthodes proposées a fait l’objet de documents regroupant des commentaires techniques et éditoriaux sur les méthodes en émission, en susceptibilité et sur les méthodes de modélisation des circuits intégrés. Ces documents sont émis à travers l’UTE.

    Chaque proposition de norme comporte plusieurs parties qui vivent indépendamment. Certaines seront retenues et d’autres seront abandonnées. Voici l’état d’aujourd’hui de ces différentes propositions :

  • IEC 61967 : Circuits intégrés. Mesure des émissions électromagnétiques, 150 kHz...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PFAFF (W.R.) -   Application independent evaluation of electromagnetic emission for Ics by the measurement of conducted signal.  -  Proceedings of the IEEE International Symposium on EMC, p. 219-224 (1998).

  • (2) - FIORI (F.), PIGNARI (S.) -   Analysis of a test set-up for the characterization of IC electromagnetic emission.  -  Proceedings of the IEEE EMC Symposium, p. 375-378 (2000).

  • (3) - MUCCIOLI (J.P.), NORTH (T.), SLATTERY (K.) -   Investigations of the theoretical basis for using a 1 GHz TEM cell to evaluate the radiated emissions from integrated circuits.  -  In Proceedings of the IEEE international Symposium on Electromagnetic Compatibility, p. 63-67 (1996).

  • (4) - MUCCIOLI (J.P.), NORTH (T.), SLATTERY (K.) -   Characterization of the RF emissions from a family of microprocessors using a 1 GHz TEM cell.  -  In Proceedings of the IEEE EMC Symposium, Austin (1997).

  • (5) -   *  -  International Electro-technical Commission IEC 61967 : Integrated Circuits, Measurements of Conducted and Radiated Electromagnetic Emission, IEC standard (1999).

  • ...

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