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集成电路测试论文低碳科技论文集成电路电磁兼容测试技术概述摘要随着电子工业的发展，集成电路的功能要求日趋多样化，内部结构日趋复杂化，越来越多的功能，甚至是一个完整的片上系统都能够被集成到单个芯片之中，包含模拟、数字等多种形式的工作电路于一体。这种发展趋势使得芯片级的电磁兼容问题显得尤为突出。主要介绍集成电路电磁发射测量技术的发展状况。 关键词集成电路 电磁兼容 测试 一、引言 随着电子技术的快速发展，各类电子电器设备已经广泛应用于人们的日常生活之中。这些电子设备在提高人们生活品质的同时，也带来了大量的电磁污染。过去，集成电路生产商关心的重点是研究集成电路的设计技术、研制和生产成本、应用领域和使用性能，几乎很少需要考虑电磁兼容的问题。但是现在，集成电路设计技术的发展使得电磁兼容性问题越来越突出，直接影响芯片功能的实现，因此也越来越受到重视。 集成电路的电磁兼容性能有两方面考虑：一、集成电路器件在预定工作场所的电磁环境下工作时，不会影响临近其他器件的工作；二、自身工作性能也不会被其他器件所影响。这样，才能认为该器件满足此电磁环境下的电磁兼容性要求。目前，世界上众多国家和国际王媛媛许琼童军 （西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054） 组织已经针对电子电气产品制定出相应的EMC（Electromagnetic Compatibility）标准。电磁兼容性要求已成为系统工作可靠性的重要考察内容。 二、集成电路的电磁兼容标准制定机构 由于集成电路的电磁兼容是一个相对较新的学科，尽管对于电子设备及子系统已经有了较详细的电磁兼容标准，但对于集成电路来说其测试标准却相对滞后。国际电工委员会第47A技术分委会(IEC SC47A)早在1990年就开始专注于集成电路的电磁兼容标准研究。此外，北美的汽车工程协会也开始制定自己的集成电路电磁兼容测试标准SAE J 1752，主要是发射测试的部分。1997年，IEC SC47A下属的第九工作组WG9成立，专门负责集成电路电磁兼容测试方法的研究，参考了各国的建议，至今相继出版了150kHz1GHz的集成电路电磁发射测试标准IEC61967和集成电路电磁抗扰度标准IEC62132。 三、集成电路的电磁兼容测试方法 目前，IEC61967标准用于频率为150kHz到1GHz的集成电路电磁发射测试，包括以下七个部分，下面将逐一介绍。 （一）IEC61967-1：通用条件和定义(参考SAE J1752.1) IEC61967-1首先规定了该标准的通用信息和要求，适用于标准涵盖的所有测试方法。其次，标准对集成电路测量中必须使用的PCB测试装置的电路图和布局图做出了详尽的规定，确保由不同的设计者和生产商引起的测试装置的性能差异达到最小化，实现测量方法和测量结果的可重复性。最后，数字集成电路在测试电磁发射时，需要运行特定的软件，使被测IC在各种可能造成电磁发射的模式下工作。由于集成电路的种类繁多，因此标准仅对测试软件作了通用定义，但报告中也必须包含该软件的内容。特别要说明，对于可编程集成电路，测试软件应编制成循环程序，且必须包含典型应用代码或最坏应用代码，例如使集成电路工作于最大时钟频率、测试内部地址和数据总线、测试芯片外围设备、打开芯片内部所有的时钟源并能随时监测程序运行是否正确。 （二）IEC61967-2：辐射发射测量方法TEM小室法(参考SAE J1752.3) 该测试方法用于集成电路辐射发射的测量。集成电路被安装在EMC测试装置上，放置于TEM小室或GTEM小室中，至少需要对产品的两个不同朝向作测试。集成电路的设计、工作模式、封装形式以及封装管脚都对集成电路的电磁辐射水平有影响。该测试方法非常适用于集成电路制造商评估芯片管芯设计和封装对电磁辐射发射的影响。 （三）IEC61967-3：辐射发射测量方法表面扫描法(参考SAE J1752.2) IEC61967-3描述了一种评估集成电路表面的近电场和近磁场分布的方法。这种方法适用的频率范围为10MHz3GHz。为了测量这些场的分布状态，测试中可以使用电场探针、磁场探针或电磁场探针，机械地移过集成电路的表面，实现扫描测量。运用该方法可以非常准确地定位集成电路封装内电磁辐射量过大的区域，为芯片设计、封装形式的选择提供参考信息。 （四）IEC61967-4：传导发射测量方法1/150直接耦合法 IEC61967-4用于集成电路的电源管脚和信号管脚射频电压传导发射的测量。芯片电源管脚的传导发射可以采用和信号管脚相同的测量方法：使用150/50阻抗匹配网络来测量射频电压，这种网络是在IEC61000-4-6标准中有详细说明的。电源管脚传导发射也可以采用这种方法测量：在电源回线上串接1电阻，采用标准中定义的探头来获取测量值。离开芯片的射频电流汇流到集成电路的电源回线管脚，因此对该管脚射频电流的测量可较好地反映集成电路的电磁骚扰大小。采用1的电阻串联在地回路中，既取得地环路的射频电流；又可实现测试设备与接地引脚端的阻抗匹配。这种测量方法对于芯片制造商和应用设计工程师来说都是非常有用的。 （五）IEC61967-5：传导发射测量方法法拉第笼法WFC(workbench faraday cage) 该方法通过共模传导电磁发射的测量，间接评估集成电路互联电缆引起的辐射发射水平。集成电路的输入输出信号线和电源线都要经过共模滤波，然后再在标准规定的PCB板的特定位置进行测量。该方法侧重于对PCB电路的整体性能作出评估，因此，对于集成电路应用设计师是非常有用的。 （六）IEC61967-6：传导发射测量方法磁场探头法 IEC61967-6方法采用磁场探头测量集成电路的PCB板引线的磁场，计算出集成电路管脚的传导电磁发射。标准要求集成电路必须安装在专用测试板上，并对测试板的排版设计等做出严格规定，以实现测试的可重复性。由于高短路电流与高动态转换电流可以引起较高的磁场辐射，故具有较高磁场辐射的管脚通常是集成电路的电源管脚和负载输出管脚。整个集成电路的电磁辐射主要集中在这些管脚上，它也是电磁兼容性测量的主要对象。 （七）IEC61967-7：模式搅拌室 模式搅拌混响室在使用前，应对其电磁场空间分布特性作校准。由于混响室的反射效应非常明显，所以测试精度相对较低。优点就是提供了集成电路各种电场模式下，辐射幅度的变化。对于设计师，应避免将集成电路使用于最大辐射模式下。 四、结语 在工程实践中，电子设备的设计者以及半导体生产商应谨慎地选择最符合其自身需求的测量方法。利用这些方法，对芯片级集成电路的电磁兼容性能作出定量的测量，以及系统级电磁兼容测量，以保证整个电子系统的电磁兼容特性满足要求。 参考文献： 1IEC 61967-1Integrated circuitsMeasurement of electromagnetic emissions, 150kHz to 1GHzPart 1: General conditions and definitions, International Electrotechnical Commission, 2002. 2IEC 61967-2Integrated circuitsMeasurement of electromagnetic emissions, 150kHz to 1GHzPart 2: Measurement of radiated emissions, TEM-cell and Wideband TEM-cell method, International Electrotechnical Commission, 2001. 3IEC 61967-3Integrated circuitsMeasurement of electromagnetic emissions, 150kHz to 1GHzPart 3: Measurement of radiated emissions, Surface scan method, International Electrotechnical Commission, 2001. 4IEC 61967-4Integrated circuitsMeasurement of electromagnetic emissions, 150kHz to 1GHzPart 4:1/150 direct coupling method, International Electrotechnical Commission, 2002. 5IEC 61967-5Integrated circuitsMeasurement of electromagnetic emissions, 150kHz to 1GHzPart 5:Workbench Faraday cage method, International Electrot