Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Étienne SICARD : Professeur, INSA de Toulouse
-
Frédéric LAFON : Senior Expert CEM - Responsable de l'activité d'expertise CEM à VALEO
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article, reprenant et mettant à jour les éléments publiés dans [E 2 475], comprend un approfondissement des notions de sources de bruit et de leur modélisation introduites dans [E 1 302]. L'évolution des technologies de fabrication vers les dimensions nanométriques est détaillée au paragraphe 1 du point de vue de différentes grandeurs physiques et électriques en lien direct avec la compatibilité électromagnétique (CEM) des composants. Nous dressons au paragraphe 2 un état de l'art des méthodes de mesure normalisées applicables aux composants, ainsi que des propositions de normes en matière de modélisation de l'émission et de l'immunité des circuits intégrés. Pour illustrer les aspects modélisation et simulation, nous détaillons aux paragraphes 3 et 4 des cas d'étude concernant l'émission conduite d'un microcontrôleur, l'émission rayonnée d'un amplificateur intégré, ainsi que l'immunité conduite d'un transistor discret et d'un régulateur de tension. L'étude de la susceptibilité présente aussi les notions de comportement « in-band », « out-band » et décrit les différents mécanismes de dégradation de comportement.
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- Version courante de mai 2016 par Frédéric LAFON
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Méthodes de mesure normalisées1. Technologie des composants
1.1 Évolution vers les échelles nanométriques
L'évolution des technologies de composants se caractérise par l'introduction tous les deux ans d'un nouveau « nœud » technologique dont la dimension des dispositifs est réduite d'un facteur 0,7 environ, ce qui se traduit par la multiplication par deux de la densité d'intégration. En trente ans, les dimensions des dispositifs ont été réduites d'un facteur 100, et le nombre de portes logiques par mm2 a été multiplié ainsi par un facteur 10 000. Le point mémoire statique était implémenté dans un espace de 0,1 mm2 en 2011. Après une réduction significative dans les années 1990, l'alimentation des portes logiques s'est stabilisée à 1,0 V environ, tandis que le pic de courant par porte et la capacité intrinsèque n'ont cessé de diminuer (tableau 1).
Les données présentées au tableau 1 sont loin d'être des données absolues. Selon le type d'application visée (figure 1), un même nœud technologique, grâce à des options spécifiques, peut adresser des applications très différentes. De plus, chaque nœud technologique est décliné selon les constructeurs avec de grandes disparités de paramètres, donnant encore plus de flou dans les frontières entre les nœuds technologiques.
Du point de vue compatibilité électromagnétique, trois grandeurs sont significatives :
-
la marge de bruit des signaux numériques, qui est autour de 100 mV en technologies nanométriques ;
-
le courant pic à chaque transition d'horloge, évalué dans la colonne « courant pic » du tableau 1, montrant un accroissement considérable de cette grandeur, induisant une augmentation potentielle du bruit de commutation (plus de 100 A pic en 32 nm) ;
-
la capacité intrinsèque du circuit intégré qui, par son augmentation significative, joue cette fois en faveur d'une réduction de la susceptibilité et de l'émission parasite, grâce à son rôle de découplage sur puce.
Pour les calculs de courant, nous avons appliqué un ensemble de coefficients empiriques : seulement 10 % des portes logiques sont supposées commuter à chaque front d'horloge, le...
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Technologie des composants
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SICARD (E.), BOYER (A.) - IC-EMC User's manual version 2.5. - ISBN 978-2-87649-056-7 INSA de Toulouse, France (2011).
-
(2) - BOYER (A.), BEN DHIA (S.), SICARD (E.) - Characterization of the electromagnetic susceptibility of integrated circuits using a near field scan. - Electronics Letters, the IEE society, vol. 43, Issue 1, p. 15-16 (2007).
-
(3) - LAFON (F.) - Développement de techniques et de méthodologies pour la prise en compte des contraintes CEM dans la conception d'équipements du domaine automobile. Étude de l'immunité du composant à l'équipement. - Mémoire de thèse de l'INSA, Rennes (2011).
-
(4) - BEN DHIA (S.), RAMDANI (M.), SICARD (E.) - EMC of Ics : techniques for low emission and susceptibility. - Springer, ISBN : 0-387-26600-3, USA (2006).
-
(5) - NDOYE (A.C.), SICARD (E.), LAFON (F.) - Méthodologie prédictive de l'immunité conduite d'un circuit intégré non linéaire. - Colloque CEM2010, Limoges (2010).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
INSA Toulouse, octobre 2011, IC-EMC (version pour Windows XP, 7), 135 Av. de Rangueil, 31077 Toulouse, France, logiciel en téléchargement libre sur http://www.ic-emc.org
Sigrity, Campbell, Californie, USA, Logiciel PowerSI, version 10, 2010 (version pour Windows XP), plus d'information sur http://www.sigrity.com
HAUT DE PAGE
Site de l'IEC (International Électrotechnical Commission) : http://www.iec.ch
On y trouve des spécifications des différentes normes modélisation composants (projet IEC 62433), méthodes de mesure en émission (IEC 61967) et immunité (IEC 62132). Voir détails dans la rubrique « Normes et standards » ci-après.
Site de l'ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors), version 2009 http://www.itrs.net
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Le workshop international EMC Compo a lieu tous les deux ans. Le workshop s'est tenu en novembre 2011 à Dubrovnik ...
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