IEC 61967-82023 RLV 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）工作频率持续攀升、集成度不断提高，电磁兼容（EMC）问题已成为制约电子系统可靠性与安全性的关键因素。辐射发射测量作为IC电磁兼容性评估的核心环节，对准确度、可重复性和标准化程度提出了更高要求。IEC61967-8:2023RLV作为国际电工委员会发布的集成电路电磁发射测量系列标准的重要组成部分，规定了采用IC带状线法进行辐射发射测量的完整技术方案。本报告系统梳理了该标准的编制背景、技术原理、核心内容及其与系列标准的协调关系，分析了其相较于此前版本的技术改进要点，并深入介绍了主要参与单位在标准研制中的技术贡献与组织作用。报告指出，该标准的发布实施为集成电路辐射发射测量提供了更加精确、高效的统一技术依据，对推动全球集成电路电磁兼容性能评价体系的完善、促进产业技术升级与国际贸易互认具有重要的基础性支撑作用。未来的标准化工作将朝着更高频段、更智能化测量及与系统级EMC标准深度衔接的方向持续演进。关键词：集成电路；电磁发射；辐射发射测量；IC带状线法；电磁兼容；IEC61967标准Keywords:IntegratedCircuits;ElectromagneticEmissions;RadiatedEmissionMeasurement;ICStriplineMethod;ElectromagneticCompatibility;IEC61967一、引言1.1研究背景集成电路是当代电子信息产业的核心基石。随着工艺节点不断缩小、工作频率持续提高、集成规模急剧扩大，集成电路的电磁发射（ElectromagneticEmission）问题日益凸显。高频时钟信号的切换、高速数据总线的传输以及电源分配网络中的瞬态电流变化，均可能通过芯片封装、引脚、内部走线等途径产生显著的电磁辐射。这些辐射不仅可能导致同一系统内不同功能模块之间的电磁干扰（EMI），影响系统正常运行，还可能对周围其他电子设备造成干扰，导致产品无法满足电磁兼容（EMC）法规要求，进而影响产品的市场准入。在此背景下，建立科学、统一、可重复的集成电路电磁发射测量方法，成为全球电磁兼容标准化领域的重要课题。国际电工委员会（IEC）第47A技术委员会（TC47A，集成电路）下属的WG9工作组长期致力于集成电路电磁兼容标准化工作，其制定的IEC61967系列标准已成为全球集成电路电磁发射测量领域最具权威性的技术文件之一。1.2标准编制依据IEC61967-8:2023RLV的编制严格遵循IEC导则规定的标准制定程序和编写规范，并依据以下关键技术文件和法规框架开展：-IECGuide108《横向产品标准与其他标准的关系》，确保标准在横向产品标准框架内的定位与协调；-IECGuide107《电磁兼容（EMC）标准编写指南》，确保EMC相关标准内容与通用EMC标准体系的兼容一致性；-IEC61967-1:2018《集成电路电磁发射的测量第1部分：通用条件和定义》，为系列标准提供统一的基础术语、测试条件和通用要求；-IEC62333系列标准《噪声抑制片》，为IC带状线法测量中的吸波材料选型与布置提供参考；-ISO/IEC17025《检测和校准实验室能力的通用要求》，为使用本标准开展检测工作的实验室在质量管理和能力验证方面提供规范依据。1.3标准的必要性分析在IEC61967-8标准制定之前，集成电路辐射发射测量主要依赖横电磁波小室（TEMCell）法和开域测试场法。然而，这些方法在实际应用中面临诸多挑战：-横电磁波小室法（IEC61967-2）对被测IC的尺寸和布局有严格限制，适用于频率范围和被测件尺寸的匹配性不足；-开域测试场法（IEC61967-9）受环境噪声和场地衰减特性影响显著，测量结果的重复性和可比性欠佳。IC带状线法作为一种替代性测量方案，具有结构简单、成本较低、频率范围宽、测量灵敏度高、对测量环境要求低等显著优势，尤其适用于IC级辐射发射的研发阶段评估和生产过程中的质量一致性检验。因此，制定专门的IEC61967-8标准，将IC带状线法规范化、统一化，对于完善IEC61967系列标准体系、满足产业界对IC电磁发射测量的多样化需求具有重要的现实意义。二、标准概述与范围2.1标准基本信息-标准全称：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-标准编号：IEC61967-8:2023RLV-英文名称：Integratedcircuits—Measurementofelectromagneticemissions—Part8:Measurementofradiatedemissions—ICstriplinemethod-发布日期：2023年5月3日-发布机构：国际电工委员会（IEC）-标准状态：现行有效-国别：国际组织-语言：英语-版本说明：RLV（RedlineVersion）版本，即在标注新增、修改和删除内容的红线版本基础上，附带完整清洁版本，便于用户快速识别技术变更。2.2适用范围本标准适用于集成电路（含单片IC、多芯片模块等）在工作状态下的辐射电磁发射测量。其测量频段覆盖从几十MHz至数GHz的范围，具体取决于所使用的IC带状线装置的尺寸和设计。通过对IC带状线装置的结构设计、校准方法、被测IC的安装与布置、测量程序的规范化，本标准为电磁兼容工程师、IC设计验证人员、第三方检测实验室等提供了统一的测量技术依据。三、技术原理与关键内容3.1IC带状线法基本原理IC带状线法基于带状线（Stripline）传输线结构的基本电磁场理论。带状线是一种由中心导体带和两侧接地平面构成的平面传输线结构，其特征阻抗可通过几何尺寸精确设计和控制。将待测IC置于带状线的特定测试区域（通常为中心导带与接地板之间的耦合区域），IC工作所产生的辐射电磁场将与带状线结构发生电磁耦合，在带状线端口产生相应的电压或功率响应。通过测量该响应，可以量化IC的辐射发射水平。在实际测量中，通常将被测IC放置在测试印刷电路板（PCB）上，并将PCB安装于IC带状线装置的测试窗口下方。IC及其封装和PCB布局共同构成辐射源，其辐射能量耦合至带状线结构，最终在测量接收机（如频谱分析仪或EMI接收机）上显示。采用信号流方向切换（前向和反向测量）和矢量叠加，可以进一步区分IC辐射的共模和差模分量，为电磁干扰源的定位和抑制提供有价值的信息。3.2IC带状线装置的结构与设计要求IEC61967-8:2023对IC带状线装置的结构和电性能提出了详细的技术要求，主要内容包括：-带状线主体结构：规定了中心导带和接地平面的材料、厚度、间距等关键参数，以及带状线装置的整体尺寸与待测频率上限的关系。对于需要更高测量频段的场景，标准给出了缩小尺寸的设计原则，但要求用户对由此带来的灵敏度变化进行标定。-特性阻抗：IC带状线装置的特性阻抗应为50Ω，以保证与测量系统（如同轴电缆、接收机）之间的阻抗匹配，减小信号反射和测量不确定度。标准给出了基于几何参数计算特性阻抗的解析公式，并推荐了数值仿真验证方法。-测试端口：规定了射频连接器类型（如SMA、N型）、端口位置和接地方式，以及与测量仪器连接的电缆类型和长度限制。-端接方式：规定了在测量过程中对带状线远端进行50Ω端接或特定阻抗加载的条件和适用场景，以避免反射对测量结果的干扰。-校准要求：建立了IC带状线装置的传输特性校准方法，包括插入损耗、回波损耗、场均匀性等关键指标的测量方法和验收判据。校准所采用的参考件（referencedevice）也给出了具体定义和要求。3.3测量程序与方法标准详细规定了从测量准备到数据处理的全过程，主要包括以下步骤：1.测量环境准备：确认环境电磁噪声水平满足测量要求（一般要求环境噪声比规定限值至少低6dB），接地系统和电源质量符合规定。2.被测IC的安装：规定了IC在测试PCB上的安装方式（直接焊接或通过插座）、PCB布局设计指南（包括去耦电容位置、电源布线、地层设计等），以及对PCB板材和厚度的基本要求。3.测量设备设置：规定了频谱分析仪或EMI接收机的分辨率带宽（RBW）、视频带宽（VBW）、检波方式、扫描时间等参数。标准针对不同频段给出了推荐的测量接收机配置方案。4.数据采集：规定了频域扫描的起始频率、终止频率、步进方式，以及每个频点的驻留时间和测量次数。对于宽带信号和瞬态发射，标准建议了时域测量和峰值保持模式的使用方法。5.数据记录与分析：规定了测量数据的单位换算和结果表述格式，以及测量不确定度的评估方法。对于需要进行合规性判定的场景，标准给出了与限值比较的判据和余量要求。3.4测量不确定度测量不确定度评估是保障测量结果可信度的关键环节。IEC61967-8:2023引入了测量不确定度分析的整体框架，要求实验室在报告测量结果时，给出扩展不确定度（包含因子k=2，置信水平约95%）。标准识别了以下不确定度来源并要求予以量化：-装置校准不确定度：源自参考标准、校准链、环境条件波动等因素；-测量接收机不确定度：包括幅度线性度、频率响应、本底噪声等；-被测件安装重复性：不同安装位置、焊接质量、操作人员等引入的差异；-电缆和连接器损耗不确定度；-环境温度和湿度影响。3.5与IEC61967系列其他标准的协调IEC61967系列标准是关于集成电路电磁发射测量的系列标准，各部分的适用范围和定位如下：|标准编号|标准名称|适用范围与定位||---------|---------|--------------||IEC61967-1|通用条件和定义|系列标准的基础文件，规定通用测量条件、术语定义、测试板和测试程序的总要求||IEC61967-2|横电磁波小室法|利用TEMCell进行辐射发射测量，适用于尺寸较小、频率适中的IC||IEC61967-3|表面扫描法|近场扫描方式，用于IC表面电磁场分布测量，定位辐射源位置||IEC61967-4|传导发射测量（1Ω/150Ω直接耦合法）|通过1Ω阻抗（电流法）和150Ω阻抗（电压法）直接测量IC引脚上的传导发射||IEC61967-5|法拉第笼法|用于工作台架层面的辐射发射测量，适用于模块级评估||IEC61967-6|磁场探针法|利用近场磁场探针进行磁场发射测量||IEC61967-8|IC带状线法|利用IC带状线装置进行辐射发射测量，兼顾宽带特性和灵敏度||IEC61967-9|表面扫描法（射频）|扩展至射频范围的表面扫描方法|IEC61967-8与IEC61967-1（通用条件）和IEC61967-2（TEM小室法）之间的技术关系尤为密切。IEC61967-1提供了系列标准的共同基础，如测试PCB的通用设计和制备要求、环境条件等；IEC61967-2与IEC61967-8在测量原理上存在一定的互补性，前者适用于尺寸较小、频率范围适中的IC测量，后者则在更宽的频带内和更高的灵敏度方面提供优势。实践中，用户可根据被测IC的具体特性（尺寸、频率范围、辐射强度、封装类型等）和可用测试设施选择合适的方法。四、主要修订内容与技术进展IEC61967-8:2023RLV（RedlineVersion）是在IEC61967-8:2011版本基础上的系统修订。与前一版本相比，主要修订内容和技术进展包括：4.1频段的扩展与精细划分旧版标准的频率适用范围相对有限，而新版标准结合近年来IC技术频率提升趋势，对测量频段进行了扩展和更精细的划分，增加了高频段测量时对装置设计和校准要求的专门规定，提高了标准的前瞻性和实用覆盖面。4.2校准方法的优化在测量不确定度控制方面，新版标准对IC带状线装置的校准方法进行了优化，引入了更具可操作性的校准流程，增加了对装置插入损耗平坦度、隔离度的量化指标要求，并提供了采用矢量网络分析仪进行全频段S参数测量的推荐方案。4.3测量结果可重复性和再现性要求的增强针对测量结果的实验室间可比性问题，新版标准对测量程序的规范性做出了更严格的约束，明确了安装扭矩、连接器紧固扭矩的推荐值，提供了操作人员培训建议，以降低人为因素对测量结果的离散性影响。4.4编辑性和结构性的完善按照IEC导则关于标准结构和表述规范的最新要求，新版标准对各章条进行了重新编排和文字优化，增加了术语和定义条目、图表标注的规范性、参考文献的更新等，整体提升了标准的可读性和使用便利性。RLV版本增加的红线标记功能帮助用户直观比对技术变更内容，降低版本切换的理解成本。五、主要参与单位及其技术贡献IEC61967-8:2023RLV的制定汇聚了全球电磁兼容领域众多权威机构和专家的智慧与经验。其中，德国罗伯特·博世有限公司（RobertBoschGmbH）作为IECTC47A/WG9工作组的重要成员单位，在该标准的修订过程中发挥了突出作用。5.1单位简介罗伯特·博世有限公司总部位于德国斯图加特，是全球领先的技术与服务供应商，业务涵盖汽车与智能交通技术、工业技术、消费品以及能源与建筑技术四大领域。博世在汽车电子、微机电系统（MEMS）传感器、功率半导体和嵌入式系统等方面拥有深厚的技术积累，其半导体和电子控制单元（ECU）产品对电磁兼容性能有着极为严苛的要求。博世是IEC、ISO、CISPR等国际标准化组织的长期积极成员，在电磁兼容标准化领域拥有丰富的专业经验和广泛的影响力。5.2在标准研制中的技术贡献博世作为IEC61967-8标准修订的主要贡献单位之一，在以下方面提供了关键的技术支撑：-测量装置设计的工程验证：博世EMC实验室基于其丰富的IC级电磁发射测量经验，对IC带状线装置的物理结构参数、频率响应特性和灵敏度指标开展了系统性的实验验证，为标准的修订提供了大量可靠的实测数据和工程判断依据。-不确定度分析方法的实践：博世在内部电磁兼容实验室中实施并完善了测量不确定度的系统评估方法，为标准中测量不确定度分析框架的建立与完善提供了实践经验。-汽车电子应用场景的输入：博世从汽车电子整机企业对IC电磁发射限值的实际需求出发，将汽车行业对电磁兼容的高可靠性和高一致性要求融入标准修订讨论中，推动了标准在工业界适用性的提升。-标准文本修订的专家贡献：博世委派具有丰富标准化经验的电磁兼容专家参与IECTC47A/WG9工作组的会议和技术讨论，承担了部分章节的技术起草和文字编辑工作，并积极协调与其他国际标准组织（如ISO11452系列车辆电磁兼容测试标准）之间的技术协调。5.3其他重要参与组织除博世外，该标准的制定还有来自以下组织和机构的积极参与：-NXP半导体（NXPSemiconductors，荷兰）：从半导体设计角度对IC带状线法的测试板布局和芯片安装方式提出了实践建议；-InfineonTechnologies（德国）：在功率器件和高频IC的辐射发射特性方面提供了丰富的实测数据和工程经验；-STMicroelectronics（意法半导体，法国/意大利）：参与了测量程序优化和频段扩展方案的讨论与验证；-Rohde&Schwarz（罗德与施瓦茨，德国）：从测量仪器制造商角度对接收机设置和校准方法提出了建议；-国内相关单位：中国电子技术标准化研究院、工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室