Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’obsolescence rapide des composants électroniques force les équipementiers à développer des stratégies pour éviter les ruptures d’approvisionnement. Cependant, ce problème a un impact majeur sur la qualification de la compatibilité électromagnétique (CEM) des équipements. Tout changement de composant doit s’accompagner d’une requalification CEM complète. Le coût important des essais de CEM oblige les équipementiers à rechercher des méthodes permettant de justifier la non-reprise des essais CEM sur équipement. Cet article présente les enjeux de l’obsolescence des composants sur la qualification CEM, illustre les différences électromagnétiques entre composants fonctionnellement équivalents, et décrit les approches existantes visant à optimiser la qualification CEM des équipements.
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The rapid obsolescence of electronic devices forces equipment manufacturers to develop management strategies to prevent component shortages. Besides, this problem has a major impact on the qualification of the electromagnetic compatibility (EMC) of equipments. Any component change must be validated by a complete EMC requalification. The significant cost of EMC tests forces equipment manufacturers to find methods aiming at justifying the avoidance of EMC requalification. This article presents the issues of the obsolescence of electronic components on EMC qualification, illustrates the electromagnetic differences between equivalent components and describes the existing approaches to optimize EMC qualification of equipments.
Auteur(s)
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Alexandre BOYER : Maître de conférences - INSA de Toulouse, LAAS-CNRS, Toulouse, France
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Marine STOJANOVIC : Expert CEM, ingénieur conception et expertise - Valeo Group, Créteil, France
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Kevin LOUDIÈRE : Ingénieur conception et expertise - Valeo Group, Créteil, France
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Frédéric LAFON : Master Expert CEM, Manager CEM Groupe - Valeo Groupe, Créteil, France
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Sébastien SERPAUD : Ingénieur de recherche et d’expertise en CEM - IRT Saint-Exupéry, Toulouse, France
INTRODUCTION
L’obsolescence des composants électroniques est un problème récurrent pour les fabricants d’équipements électroniques, qui peuvent intégrer des centaines de références différentes de composants. Cette obsolescence peut s’expliquer par les évolutions technologiques rapides du secteur, des changements dans la réglementation, des pénuries de matières premières, la saturation des moyens de production ou des événements exceptionnels. Si ce problème n’est pas anticipé, le risque est une rupture d’approvisionnement conduisant à un arrêt de la fabrication des équipements. Dans ce contexte, les équipementiers mettent en place des stratégies et des outils pour gérer l’obsolescence des composants, comme l’identification de plusieurs composants équivalents développés par des fabricants différents (multisourcing).
Au-delà du risque de rupture d’approvisionnement, l’obsolescence comme le multisourcing peuvent engendrer d’autres conséquences. Dans les domaines d’application critiques du point de vue de la sécurité et de la sûreté de fonctionnement (automobile, aéronautique, transport, énergie, armement), garantir la compatibilité électromagnétique (CEM) d’un équipement électronique est une contrainte essentielle et incontournable. Or, celle-ci doit être garantie quelle que soit la modification apportée dans la version initiale de l’équipement, comme le remplacement d’un composant obsolète ou l’utilisation d’une autre source. La qualification CEM d’un équipement, ainsi que la démonstration que ce changement de composant ne compromettra pas la CEM, passe actuellement par la réalisation d’essais de CEM normatifs, longs et très coûteux pour les équipementiers. Cette situation conduit les équipementiers à rechercher des méthodes de meilleure gestion de l’obsolescence des composants vis-à-vis de la CEM, c’est-à-dire des méthodes permettant de justifier la non-reprise ou la reprise partielle d’essais CEM.
Bien que les composants de remplacement soient équivalents aux composants initiaux (compatibles broche à broche, spécifications fonctionnelles identiques), leurs niveaux d’émission et d’immunité électromagnétique peuvent présenter de grandes disparités. L’expertise CEM, appuyée par des techniques de mesure au niveau du composant et la simulation électrique et électromagnétique, est alors indispensable pour évaluer le risque de régression de la CEM suite au changement d’un composant sans reprise des essais de CEM normatifs.
Cet article décrit d’abord les enjeux posés par l’obsolescence et le multisourcing des composants sur la qualification CEM des équipements électroniques, et justifie le besoin de méthodes de l’obsolescence des composants pour optimiser la qualification CEM. Dans une seconde partie, l’article illustre la difficulté à anticiper l’impact du changement d’un composant sur la CEM d’un équipement, à travers plusieurs exemples de comparaison de l’émission et de l’immunité de composants équivalents. Dans la troisième partie, l’article présente les différentes approches existantes et publiées visant à optimiser la (re)qualification de la CEM des équipements électroniques.
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MOTS-CLÉS
Compatibilité électromagnétique (CEM) Obsolescence des composants électroniques qualification CEM multisourcing
KEYWORDS
Electromagnetic compatibility (EMC) | obsolescence of electronic devices | EMC qualification | multisourcing
DOI (Digital Object Identifier)
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Qualification CEM optimisée due à l’obsolescence des composants
En anglais
2. Exemples de régression CEM liée au changement de composants
Cette partie illustre concrètement la difficulté d’anticiper les risques de régression CEM lors de la sélection d’un composant de remplacement en ne se basant que sur les informations des fabricants issues de la datasheet. L’influence d’un composant sur la CEM dépend de nombreux paramètres, dont certains ne sont que peu voire pas renseignés par le fabricant. Cette absence rend très délicate la tâche de sélection et de validation d’un composant sur cette unique base.
Deux composants compatibles broche à broche et avec des spécifications identiques peuvent présenter suffisamment de différences de conception, non renseignées par les fabricants, pour induire d’importantes disparités sur les niveaux d’émission et de susceptibilité.
un même fabricant peut faire évoluer une référence de CI en utilisant une technologie de fabrication plus fine (technology shrinking), en modifiant l’attribution des broches d’alimentation et de masse, en ajoutant de la capacité on-chip supplémentaire, en revoyant la stratégie de protection ESD interne ou en modifiant l’assemblage de la puce dans le boîtier (utilisation de double ou triple fil de bonding au lieu d’un simple fil). Le CI répond toujours au même cahier des charges, mais l’émission et la susceptibilité sont très certainement affectées.
De même, plusieurs fabricants peuvent développer des CI similaires du point de vue de leurs spécifications fonctionnelles et électriques. Cependant, il existe nécessairement des différences de conception internes et de pratiques pour réduire l’émission EM et la susceptibilité aux perturbations RF et transitoires.
Le premier exemple présente une comparaison de l’émission EM produite par quatre références génériques d’une mémoire EEPROM 4 kbits avec liaison série, de type 24C04. Ces mémoires sont construites par quatre fabricants différents (mémoires A, B, C, D). Elles sont compatibles broche à broche et répondent aux mêmes spécifications électriques et fonctionnelles. Leur niveau d’émission conduite a été mesuré à l’aide du standard IEC 61967-4 (méthode dite « 1 Ω ») permettant la mesure du courant transitoire issu de la broche de masse du circuit sous test à travers une résistance de 1 Ω. La même...
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BIBLIOGRAPHIE
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Short Range Devices (SRD); Radio equipment to be used in the 1 GHz to 40 GHz frequency range; Harmonised Standard for access to radio spectrum, V2.2.1, European Telecommunications Standards Institute - ETSI EN 300 440 - 2018
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Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-4 : Testing and measurement techniques – Électrical fast transient/burst immunity test, International Electrotechnical Commission - IEC 61000-4-4 - 2012
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Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions – Part 1 : General conditions and definitions, International Electrotechnical Commission - IEC 61967-1 - 2018
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Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz – Part 2 : Measurement of radiated emissions – TEM cell and wideband TEM cell method, International Electrotechnical Commission - IEC 61967-2 - 2005
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Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions – Part 4 : Measurement of conducted emissions – 1 ohm/150 ohm direct coupling method, International Electrotechnical Commission - IEC 61967-4 - 2021
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Integrated circuits – Measurement of electromagnetic immunity 150 kHz to 1 GHz – Part 1 :...
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