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RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de rappeler et de fournir les fondamentaux théoriques et pratiques sur la compatibilité électromagnétique (CEM). Sont ainsi abordées les définitions et les descriptions des principales interactions électromagnétiques, depuis les interactions conduites, de champ proche, aux interactions rayonnées en champ lointain. Les mécanismes fondamentaux à la base des interactions entre des particules chargées et des composants, ainsi que les mécanismes de base qui permettent de comprendre les bruits engendrés par les circuits électroniques numériques de grandes tailles, sont détaillés.
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Olivier MAURICE : Directeur de la recherche et du laboratoire - ESIGELEC – IRSEEM EA4353, Saint-Étienne du Rouvray, France
INTRODUCTION
Cet article a pour objet le rappel de notions fondamentales pour la CEM, qui pourront être utilisées dans l’ensemble des articles traitant de la CEM de projets. Des renvois sont effectués lorsque les notions rejoignent celles des cours d’électromagnétisme pour l’ingénieur. On s’attache ici à rappeler des notions plus spécifiques au métier de la compatibilité électromagnétique. On aborde tout d’abord les principes qui prévalent aux interactions conduites ou de champs proches (interactions électrostatiques, magnétostatiques). Puis on aborde les interactions d’ondes guidées ou rayonnées. Une méthode de calcul dite « méthode de Kron » est présentée dans le paragraphe 3, qui permet de calculer rapidement de nombreux problèmes et d’une façon très efficace. Cette méthode permettra à tout ingénieur d’évaluer des problèmes de CEM déjà complexes et qui ne seraient pas, ou très difficilement, calculables par l’intermédiaire des outils disponibles sur le marché. Comme la méthode est utilisée dans divers paragraphes comme exemple et support d’exercices, nous la présentons en premier. Enfin nous abordons les effets des particules sur les composants et les approches « CEM » de ces derniers. Il faut bien discerner l’exercice de simulation d’un problème de CEM, qui exploite des schémas numériques s’appuyant sur des maillages et réalisant par là des expériences virtuelles, de l’exercice d’analyse théorique du problème qui s’appuie sur une description faite par l’ingénieur du système traité. La notion de démonstration se raccroche à l’accord entre une prédiction théorique et une expérience, qu’elle soit réelle ou virtuelle, dès lors que les schémas employés dans l’expérience virtuelle sont en adéquation avec la précision et la pertinence recherchées vis-à-vis du problème réel et de la maîtrise que l’on a de ses paramètres et phénomènes physiques.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2011 par Olivier MAURICE, Alain REINEIX, Etienne SICARD, Guillaume HUBERT
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7. Sources de bruit dans les circuits intégrés
Ce chapitre, reprenant et mettant à jour les éléments publiés dans [E2475], comprend une déclinaison de l’évolution des technologies de fabrication des composants sur les aspects CEM, et une description des mécanismes principaux de couplage magnétique, en mettant en avant le rôle important du boîtier.
7.1 Évolution des technologies
La course effrénée à la performance des circuits intégrés se traduit par des efforts technologiques colossaux permettant de doubler les performances des circuits intégrés tous les trois ans, ciblant en particulier les microprocesseurs et les mémoires, pour des applications telles que les objets communicants. Depuis les années 1970, les progrès constants en procédés de lithogravure ont permis une réduction des dimensions des dispositifs actifs et interconnexions, afin d’accroître les vitesses de communication, de concevoir des systèmes intégrés plus complexes, tout en réduisant la consommation [E2475]. En 2011, la lithogravure industrielle la plus utilisée correspondait à une dimension minimale des dispositifs de l’ordre de 22 nm [14][15], avec des recherches sur des dispositifs à l’échelle de 5 nm. En parallèle à la réduction des dimensions des dispositifs, le nombre de fonctions élémentaires intégrables sur une même puce n’a cessé de croître. Ainsi, il était possible d’intégrer plus d’un milliard de transistors en 22 nm. Un document incontournable détaillant les avancées technologiques et projetant leur évolution d’ici 5, 10 et 15 ans est régulièrement mis à jour par l’Association internationale des fabricants de semi-conducteurs (Site ITRS) voir adresse en [doc.E1302]. (tableau 1).
HAUT DE PAGE7.2 Conséquences sur la CEM
Du point de vue de la compatibilité électromagnétique, l’augmentation...
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Sources de bruit dans les circuits intégrés
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRON - Tensorial Analysis of Networks - (1939).
-
(2) - MAURICE (O.) - La compatibilité électromagnétique des systèmes complexes. - Hermès-Lavoisier (2007).
-
(3) - ANGOT (A.) - Compléments de mathématiques pour l'ingénieur. - Masson (1957).
-
(4) - * - http://www.scilab.org
-
(5) - NOUGIER (J.P.) - Méthode de calcul numérique. - Hermès-Lavoisier (2001).
-
(6) - PAUL (C.R.) - Electromagnetics for Engineer, - Wiley ( ).
-
(7) - VABRE...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Ibis Spécifications des différentes normes IBIS sur http://www.eda.org/ibis/home/specs/specs.htm (page consultée le 28/10/10)
IEC Spécifications des différentes normes modélisation composants (projet IEC 62433), méthodes de mesure en émission (IEC 61967) et immunité (IEC 62132) sur http://www.iec.ch. Voir détails dans la section « Normes et standards » ci-après (page consultée le 28/10/10)
ITRS The International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), http://www.itrs.net, version 2009 (page consultée le 28/10/10)
HAUT DE PAGE
International Electrotechnical Commission IEC http://www.iec.ch/
IEC 62433 ((2010)), EMC IC modelling – Part 1 : General modelling framework IEC 62 433-1 47A/840/DTS.
IEC 61967-1 ((2002-03)), Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz – Part 1 : General conditions and definitions IEC 61967-1
IEC 61967-1-1 ((2010)), Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions – Part 1-1 : General conditions and definitions – Near-field scan data exchange format IEC/TR 61967-1-1
IEC 61967-1-1 ((2005)), Integrated circuits – Measurement of electromagnetic emissions,...
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