IEC 61967-82023 集成电路.电磁发射的测量.第8部分辐射发射的测量.IC带状线法标准立项发展报告

集成电路电磁发射的测量第8部分：辐射发射的测量IC带状线法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Integratedcircuits-Measurementofelectromagneticemissions-Part8:Measurementofradiatedemissions-ICstriplinemethod摘要随着集成电路（IC）技术的高速发展，芯片集成度不断提高、工作频率持续攀升，电磁兼容（EMC）问题日益成为制约电子系统可靠性与安全性的关键因素。IEC61967-8:2023作为国际电工委员会（IEC）发布的集成电路电磁发射测量系列标准的重要组成部分，为IC辐射发射的测量提供了统一的IC带状线法技术规范。本报告全面梳理了该标准的立项背景、技术内容、修订历程及应用价值，系统分析了IC带状线法的工作原理、测量装置要求、测试程序与频段适用范围（150kHz至3GHz），并对主要参与制定单位——IECTC47/SC47A/WG9工作组的技术组织架构和工作成果进行了详细介绍。报告指出，该标准在统一的辐射发射测量方法、完整的校准程序、严格的重复性与相关性验证机制等方面具有突出的技术先进性，为全球集成电路电磁兼容性能评估建立了权威的技术基准。展望未来，随着车规级芯片、5G/6G通信芯片及高性能计算芯片的快速发展，IEC61967-8将持续完善以适应更宽频段、更高灵敏度和更复杂封装形式的测量需求。关键词：集成电路；电磁发射；辐射发射；IC带状线法；电磁兼容；IEC61967Keywords:IntegratedCircuits;ElectromagneticEmission;RadiatedEmission;ICStriplineMethod;ElectromagneticCompatibility;IEC619671引言1.1研究背景集成电路是现代电子信息产业的核心基础，广泛应用于通信、汽车电子、航空航天、医疗设备和工业控制等关键领域。随着半导体工艺不断向纳米尺度演进，芯片的工作频率已进入GHz频段，信号的上升/下降沿达到亚纳秒量级，高速数字电路和射频电路产生的电磁辐射问题日益严峻。电磁干扰不仅影响系统自身的工作性能，还可能对周围电子设备造成有害影响，这在汽车电子、医疗电子等安全攸关领域尤为突出。在此背景下，建立统一的集成电路电磁发射测量方法，对于产品研发阶段的EMC设计验证、质量管控阶段的合格评定以及不同厂商产品之间的性能横向比对具有不可替代的作用。国际电工委员会IEC第47技术委员会（半导体器件）下属的SC47A分技术委员会（集成电路）专门成立了WG9工作组，负责制定集成电路电磁兼容测量系列标准，IEC61967-8即为其中的重要组成部分。1.2标准体系定位IEC61967标准系列聚焦于集成电路电磁发射的测量方法，其中：-IEC61967-1：通用条件和定义；-IEC61967-2：辐射发射的测量——TEM小室法；-IEC61967-3：辐射发射的测量——表面扫描法；-IEC61967-4：传导发射的测量——1Ω/150Ω直接耦合法；-IEC61967-5：传导发射的测量——法拉第笼WBFC法；-IEC61967-6：传导发射的测量——磁场探头法；-IEC61967-7：传导发射的测量——MEASUREMENTOFCONDUCTEDEMISSIONS；-IEC61967-8（本报告对象）：辐射发射的测量——IC带状线法。IC带状线法作为辐射发射测量的重要方法之一，与TEM小室法形成互补，特别适用于小型化封装IC（如QFP、QFN、BGA等）在较宽频段内的辐射发射特性评估。2标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61967-8:2023||英文名称|Integratedcircuits-Measurementofelectromagneticemissions-Part8:Measurementofradiatedemissions-ICstriplinemethod||中文名称|集成电路—电磁发射的测量—第8部分：辐射发射的测量—IC带状线法||发布机构|国际电工委员会（IEC）||分技术委员会|SC47A（集成电路）||发布日期|2023年5月3日||版本状态|现行（第二版，替代IEC61967-8:2011）||国别|国际组织||官方语言|英语、法语||分类号|集成电路、微电子学||国际分类号(ICS)|31.200（集成电路、微电子学）；33.100.10（发射）||适用范围|150kHz至3GHz频段IC辐射发射测量|2.2版本演进历程IEC61967-8标准的编制工作始于21世纪初。在集成电路EMC标准化需求日益迫切的背景下，IECSC47A/WG9工作组启动了辐射发射测量方法的系列标准制定工作。IC带状线法方案的论证历经多轮实验室比对和工程验证，正式草案于2011年发布了第一版（IEC61967-8:2011）。随着集成电路技术的快速发展和电磁兼容测量技术的进步，WG9工作组在第一版实施经验的基础上启动了修订工作。在修订过程中，工作组重点针对以下技术问题进行了深入研究：-测量频段是否应向上扩展以适应更高工作频率的IC；-小型化封装器件的夹具适配性问题；-测量结果在不同实验室之间的复现性问题；-与CISPR相关标准的协调一致性。2023年5月，经过多轮草案审议和正式投票，IEC正式发布了第二版IEC61967-8:2023。相较于2011年版，新版标准在匹配网络设计、校准程序、不确定度分析等方面进行了系统性的技术更新和完善。3核心技术内容3.1IC带状线法基本原理IC带状线法是一种用于测量集成电路辐射发射的专用方法。其核心原理是将待测IC安装在一块专用的测试印制电路板上，并将该测试板置于一个特征阻抗为50Ω的带状线结构（stripline）之内。IC工作时产生的电磁能量通过电场和磁场耦合到带状线的信号导体上，在带状线输出端口产生可测量的射频电压信号，再通过频谱分析仪或EMI接收机进行测量。该方法的物理基础是电磁场理论与传输线理论的结合。当IC作为辐射源置于带状线的均匀场区域中时，其辐射能量在带状线中激励起TEM模传播，从而在终端负载上建立起与IC辐射强度成正比的信号电平。通过校准程序获得的传输系数，可以定量评估IC的辐射发射水平。3.2测量装置与夹具要求标准对IC带状线测量装置提出了明确的技术要求：带状线主体结构：-特性阻抗：50Ω±5Ω；-带宽范围：150kHz至3GHz（新版标准对上限频率的扩展做出了明确规定）；-结构形式：采用对称的平板传输线结构，确保场分布的均匀性；-端口配置：标准的SMA或N型射频连接器。测试板（PCB）设计：-板材选择：对介质损耗和介电常数一致性提出要求（推荐使用高频板材）；-走线设计：遵循标准的IC引脚分配和去耦配置，确保测量的代表性；-地平面设计：提供完整的地平面以保证参考电位的稳定性。匹配网络与终端：-输入/输出端的匹配网络应确保在整个测量频段内的电压驻波比（VSWR）优于1.5:1；-终端负载精度要求为50Ω±1%。3.3测试程序标准规定的测量程序主要包括以下步骤：1.测试准备：环境条件检查（温度23℃±5℃，相对湿度不超过80%）、设备预热与自检；2.校准：使用标准信号源对测量系统进行校准，建立传输系数基准；3.待测IC安装：按照标准规定的引脚配置将IC安装在测试板上，确保接触可靠；4.工作条件设置：依据IC的数据手册设置工作电压、时钟频率、负载条件等参数；5.扫描测量：在规定的频段内进行扫描测量，记录辐射发射频谱；6.数据处理：对测量数据进行修正（扣除校准系数、环境底噪等），给出最终发射电平。3.4测量不确定度IEC61967-8:2023对测量不确定度的来源进行了系统分析，包括：-带状线夹具的传输系数不确定度；-频谱分析仪/接收机的幅度精度；-校准源的不确定度；-测试板制造公差引起的重复性差异；-环境电磁噪声的影响。标准要求在测试报告中给出完整的测量不确定度评估结果，以确保测试结果的可比性和可信度。4标准的技术先进性与应用价值4.1统一的测量标准和可重复性IEC61967-8:2023为IC辐射发射测量提供了一种标准化的统一方法。其突出的技术优势在于：-测量可重复性：通过严格规定夹具结构、测试板设计准则和校准流程，显著提高了同一实验室内的测量重复性；-实验室间可比性：在标准附录中提供了实验室间比对的方法建议，为不同测试机构之间的结果互认创造了条件；-频段覆盖面广：覆盖150kHz至3GHz，适用于当前绝大多数商用集成电路的辐射发射特性评估需求。4.2与相关EMC标准的良好协同该标准与以下标准体系形成良好的协同关系：-CISPR系列标准：与CISPR16（射频骚扰测量设备及方法）的测量接收机指标要求保持一致性；-IEC61967系列：与其他电磁发射测量方法（TEM小室法、表面扫描法等）互为补充，设计人员可根据实际需求选择适当的测量方法；-IEC62132系列：与IC抗扰度测量系列标准形成配套体系，共同构成完整的ICEMC评估方案；-AEC-Q100：汽车电子委员会可靠性测试规范中引用了IEC61967系列作为IC辐射发射的测量依据。4.3工业应用价值在实际工业应用中，IEC61967-8:2023的价值主要体现在以下方面：-芯片设计阶段的EMC评估：设计工程师可在芯片流片后通过标准测量方法获取辐射发射数据，指导后续版本的EMC优化设计；-系统级EMC预测试：在系统设计早期，利用IC级别的辐射发射数据预测系统级EMC性能，减少后期整改成本；-供应商质量管控：采购方可依据统一的IEC测量方法对IC供应商进行辐射发射性能比对和考核；-电磁兼容认证支持：IEC61967-8作为IC级EMC测量方法，为相关产品认证和法规遵从提供技术支持。5主要编制单位介绍5.1IECTC47/SC47A/WG9工作组IEC61967-8:2023由国际电工委员会第47技术委员会（半导体器件）下属的SC47A分技术委员会（集成电路）中WG9工作组（集成电路电磁兼容工作组）组织制定和修订。工作组的组织使命：WG9工作组成立于20世纪90年代末期，是IEC框架下专门从事集成电路电磁兼容标准化研究的专家工作组，负责IEC61967（发射测量）和IEC62132（抗扰度测量）两个系列标准的维护与更新。其长期目标是建立一套完整的、技术先进的ICEMC测量标准体系，为全球集成电路产业提供统一的EMC性能评估准则。工作组成员构成：WG9工作组汇集了来自全球主要工业国家和地区的电磁兼容领域权威专家，成员包括：-来自德国、日本、美国、法国、中国、韩国等国家的国家委员会代表；-来自恩智浦（NXP）、意法半导体（ST）、英飞凌（Infineon）、瑞萨（Renesas）等全球领先半导体企业的技术专家；-来自罗德与施瓦茨（Rohde&Schwarz）、是德科技（Keysight）等专业测试仪器制造商的技术专家；-来自知名科研机构和高校的电磁兼容学者；-来自汽车电子、通信设备等下游应用领域的企业代表。工作组的核心技术贡献：-主导开发了多种ICEMC测量方法，形成了IEC61967和IEC62132系列标准；-建立了ICEMC测量方法的实验室间验证体系；-推动了ICEMC测量技术与系统级EMC标准的协调与融合。5.2其他重要贡献单位除了WG9工作组外，以下机构在IEC61967-8:2023的制定过程中也发挥了重要作用：德国联邦物理技术研究院（PTB）：作为德国国家计量机构，PTB在带状线法的计量学特性研究方面提供了理论支撑，参与了该方法不确定度分析框架的建立。日本VCCI协会：在亚洲地区推广ICEMC测量标准方面发挥了积极作用，促进了该标准在日本及亚太地区半导体产业中的广泛应用。中国电子技术标准化研究院（CESI）：代表中国参与该标准的制定和修订工作，推动国内集成电路产业对该标准的采纳实施，并同步开展了国家标准转化工作。6标准应用现状与发展趋势6.1国际应用现状IEC61967-8:2023作为国际通用的IC电磁发射测量方法标准，已被全球主要半导体企业和电子产品制造商广泛采用。在实际应用中呈现以下特征：-汽车电子领域应用最广：随着智能网联汽车和新能源汽车的快速发展，车规级芯片的EMC性能要求日益严格，IEC61967-8成为车规芯片辐射发射评估的主流方法之一；-消费电子与通信领域：在智能手机、物联网设备等终端产品的IC选型过程中，芯片的IEC61967-8测量数据被作为重要的EMC性能指标参考；-第三方检测认证机构：国际知名的第三方检测认证机构（如TÜV、SGS、UL等）已将IEC61967-8纳入其ICEMC测试服务能力范围。6.2中国标准化情况在中国，全国半导体器件标准化技术委员会（SAC/TC78）负责对口IEC/TC47的工作。IEC61967-8已被转化为中国国家标准：-GB/T35003-2018《集成电路电磁发射的测量第8部分：辐射发射的测量IC带状线法》基于IEC61967-8:2011版。随着IEC新版标准的发布，国内正在积极开展对应的标准更新工作。该标准在国内的推广实施，对于提升我国集成电路EMC设计水平和产品质量具有重要意义，也为我国集成电路产品参与国际市场竞争提供了标准支撑。6.3未来发展趋势面向未来，IEC61967-8标准的持续演进将呈现以下趋势：频段扩展需求：随着毫米波通信、汽车雷达等应用的发展，IC工作频率将持续攀升，现有3GHz的上限频率可能面临扩展需求，标准将考虑向更高频段延伸（如6GHz或更高）。复杂封装兼容性：先进封装技术（如2.5D/3D封装、扇出型晶圆级封装等）的发展对辐射发射测量方法提出了新的挑战，标准需适应不同封装形式的测量需求。测量效率提升：随着自动化测试技术和人工智能算法的发展，测量数据后处理和分析的效率将得到显著提升，标准在数据采集与自动化处理方面可能增设更多指导性条款。与其他标准的深度融合：IC级EMC测量与系统级EMC预测之间的关联性研究将进一步深化，标准可能增加基于IC辐射模型进行系统级EMC仿真预测的方法性指导。7结论IEC61967-8:2023《集成电路电磁发射的测量第8部分：辐射发射的测量IC带状线法》是国际电工委员会在集成电路电磁兼容测量领域的一项重要标准化成果。该标准为IC辐射发射的测量提供了一种准确、可重复且具有良好实验室间一致性的技术方法，填补了IC级辐射发射标准化测量方法的重要技术空白。通过IC带状线法，电子产品设计工程师可以在芯片级获得关键的辐射发射数据，并将其应用于系统EMC设计预测和优化，从而显著降低产品开发成本和上市周期。该标准与IEC61967系列其他测量方法以及I