本發(fā)明屬于電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成電路電磁輻射分析方法。

背景技術(shù)：

集成電路中包含高度集成的有源芯片、無源集總元件和不同封裝結(jié)構(gòu)的集成芯片。同時(shí)，集成電路中的工作頻率增加，電路結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。電路集成度的增加使得設(shè)備和板卡之間的耦合現(xiàn)象加重，電路工作過程中信號(hào)失真，串?dāng)_和電磁輻射等問題越來越嚴(yán)重。

另一方面，在印刷電路板(Printed Circuit Board，以下簡(jiǎn)稱PCB)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用高密度封裝，使得PCB與外殼間產(chǎn)生了更多的電磁干擾問題。當(dāng)芯片、器件和布線穿過不同層的板卡時(shí)，介質(zhì)的變化更是增加了設(shè)備電磁干擾(Electromagnetic Interference，以下簡(jiǎn)稱EMI)分析和電磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，以下簡(jiǎn)稱EMC)分析的難度。

上述這些因素都為對(duì)集成電路進(jìn)行精確地電磁輻射分析增加了不確定性的因素。

目前對(duì)集成電路的電磁兼容分析通常有微波暗室測(cè)試、近場(chǎng)測(cè)試、電磁兼容仿真軟件分析和利用計(jì)算電磁學(xué)方法進(jìn)行分析等幾種方法。

工程上對(duì)集成電路和電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性能測(cè)試的方法有在微波暗室中進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試。遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試關(guān)注于整個(gè)設(shè)備在某個(gè)頻率點(diǎn)處的電磁輻射值，并不對(duì)設(shè)備內(nèi)部設(shè)置的電路板中的具體位置處產(chǎn)生的電磁干擾進(jìn)行測(cè)量。但是，在很多時(shí)候設(shè)備電磁兼容測(cè)試不達(dá)標(biāo)的原因是因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)部設(shè)置的集成電路產(chǎn)生的電磁輻射過大。因此，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試不能準(zhǔn)確定位集成電路中干擾源的位置，也不能測(cè)量到準(zhǔn)確的干擾值。

對(duì)集成電路和電子設(shè)備的電磁兼容性能進(jìn)行測(cè)試的另一種方法是近場(chǎng)探頭診斷方式。根據(jù)電磁兼容分析儀或頻譜儀中顯示的所測(cè)得信號(hào)的幅頻特性曲線可以大致確定電路中電磁干擾較強(qiáng)的區(qū)域，但精確測(cè)量這個(gè)區(qū)域中產(chǎn)生的干擾值是很困難的，且目前還沒有形成近場(chǎng)干擾測(cè)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

另一方面，目前有多種電磁兼容仿真軟件可以使用。但仿真軟件的準(zhǔn)確性和效果差強(qiáng)人意。在不少情況下，甚至不能完成集成電路電磁兼容特性的預(yù)測(cè)。另外，電磁兼容仿真軟件需要電路板的器件組成、電路設(shè)計(jì)、布線規(guī)則、電路板要實(shí)現(xiàn)的功能等精確信息，存在泄露電路板中機(jī)密信息的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出一種集成電路電磁輻射分析方法。本發(fā)明提出的集成電路電磁輻射分析方法使用近場(chǎng)掃描技術(shù)和時(shí)域等效電偶極子相結(jié)合的方法，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模型運(yùn)算，建立可用于精確地進(jìn)行電磁兼容性能分析和預(yù)測(cè)的集成電路時(shí)域等效電偶極子模型，節(jié)省了測(cè)量時(shí)間和測(cè)量費(fèi)用，提高了分析和預(yù)測(cè)效率。

本發(fā)明提出的集成電路電磁輻射分析方法，包括以下步驟：獲取集成電路處于第一工作狀態(tài)時(shí)、距離集成電路表面距離為h₁的第一觀測(cè)平面上的m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms，其中，和分別是在第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處獲取的x方向和y方向的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位分量，1≤i≤m；確定時(shí)域等效電偶極子模型中等效電偶極子的數(shù)量為n，其中，n≤m；根據(jù)獲取的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms，求解該時(shí)域等效電偶極子模型中n個(gè)等效電偶極子的參數(shù)，該參數(shù)包括：電流表達(dá)式、幅值表達(dá)式、和相位表達(dá)式；具有該參數(shù)的n個(gè)等效電偶極子所組成的該時(shí)域等效電偶極子模型在該第一觀測(cè)平面上的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上所產(chǎn)生的計(jì)算切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^c與獲取的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms是相同的。

進(jìn)一步地，上述的集成電路電磁輻射分析方法中，該求解時(shí)域等效電偶極子模型中n個(gè)等效電偶極子的參數(shù)的步驟之后，還包括：確定當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型中電偶極子的數(shù)量N；計(jì)算該當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型中N個(gè)電偶極子的幅值，并確定最小幅值電偶極子；除外該最小幅值電偶極子，計(jì)算其它(N-1)個(gè)電偶極子所產(chǎn)生的簡(jiǎn)化切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)，并計(jì)算相對(duì)誤差；若相對(duì)誤差小于預(yù)先設(shè)定的誤差閾值，則得到具有該其它(N-1)個(gè)電偶極子的優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型，并將該優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型作為當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型，并返回該確定當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型中電偶極子的數(shù)量N的步驟；若相對(duì)誤差大于或等于預(yù)先設(shè)定的誤差閾值，則確定該當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型為最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型。

進(jìn)一步地，上述的集成電路電磁輻射分析方法，確定該最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型之后，還包括：利用該最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型，解算在集成電路處于第一工作狀態(tài)時(shí)、該距離集成電路表面距離為h₂的第二觀測(cè)平面上的p個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^p，以定位該集成電路表面的電磁干擾源。

進(jìn)一步地，上述的集成電路電磁輻射分析方法，該相對(duì)誤差由下式定義：

Error＝Error₁+Error₂，

${\mathrm{Error}}_2=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(H_{y,i}^{ms}-H_{y,i}^{\mathrm{mod}el})}^2}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\left(H_{y,i}^{ms}\right)}^2},$

其中，和分別是該簡(jiǎn)化切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)中在第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處的x方向和y方向的預(yù)測(cè)切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位分量。

進(jìn)一步地，上述的集成電路電磁輻射分析方法，該獲取集成電路處于第一工作狀態(tài)時(shí)、距離集成電路表面距離為h₁的第一觀測(cè)平面上的m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms的步驟包括：以集成電路所在平面為參考平面，確定位于該參考平面上方、距離集成電路表面距離為h₁的第一觀測(cè)平面，指定該第一觀測(cè)平面上均勻分布的m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，確定采樣時(shí)間間隔Δt和采樣點(diǎn)數(shù)A；利用近場(chǎng)掃描設(shè)備和近場(chǎng)探頭，逐點(diǎn)按照該采樣時(shí)間間隔Δt和采樣點(diǎn)數(shù)A獲取該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在x方向和y方向的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)和

進(jìn)一步地，上述的集成電路電磁輻射分析方法，該利用近場(chǎng)掃描設(shè)備和近場(chǎng)探頭，逐點(diǎn)獲取該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在x方向和y方向的切向磁場(chǎng)分量的步驟中，該近場(chǎng)掃描設(shè)備為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，該近場(chǎng)探頭包括參考探頭和測(cè)量探頭，該參考探頭和測(cè)量探頭的一端分別與該矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，該參考探頭的另一端放置在該參考平面上預(yù)先設(shè)置的參考點(diǎn)上；該測(cè)量探頭的另一端依次在該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量。

進(jìn)一步地，上述的集成電路電磁輻射分析方法，該確定時(shí)域等效電偶極子模型中等效電偶極子的數(shù)量為n的步驟，包括：根據(jù)該集成電路的尺寸和集成電路的工作狀態(tài)，確定時(shí)域等效電偶極子模型中等效電偶極子的數(shù)量和每個(gè)等效電偶極子的位置坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，上述的集成電路電磁輻射分析方法，該集成電路表面為該集成電路的正面或該集成電路的背面。

本發(fā)明提出的集成電路電磁輻射分析方法，利用近場(chǎng)掃描技術(shù)，獲取集成電路表面的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)；并根據(jù)獲取的該切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)，求解時(shí)域等效電偶極子模型中各等效電偶極子的參數(shù)，具有該參數(shù)的該時(shí)域等效電偶極子模型中的n個(gè)等效電偶極子在該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上所產(chǎn)生的計(jì)算切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^c與獲取的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms是相同的。

本發(fā)明提出的集成電路電磁輻射分析方法使用近場(chǎng)掃描技術(shù)和時(shí)域等效電偶極子相結(jié)合的方法，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模型運(yùn)算，建立可用于精確地進(jìn)行電磁兼容性能分析和預(yù)測(cè)的集成電路時(shí)域等效電偶極子模型，節(jié)省了測(cè)量時(shí)間和測(cè)量費(fèi)用，提高了分析和預(yù)測(cè)效率。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法的流程示意圖圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法的優(yōu)化迭代的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法的近場(chǎng)掃描的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法的原理示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法中電偶極子的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法中近場(chǎng)掃描示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；谝呀o出的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在未作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，包括以下步驟：

步驟S11：獲取集成電路處于第一工作狀態(tài)時(shí)、距離集成電路表面距離為h₁的第一觀測(cè)平面上的m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms，其中，和分別是在第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處獲取的x方向和y方向的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位分量，1≤i≤m；

步驟S12：確定時(shí)域等效電偶極子模型中等效電偶極子的數(shù)量為n，其中，n≤m；

步驟S13：根據(jù)獲取的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms，求解該時(shí)域等效電偶極子模型中n個(gè)等效電偶極子的參數(shù)，該參數(shù)包括：電流表達(dá)式、幅值表達(dá)式、和相位表達(dá)式；具有該參數(shù)的n個(gè)等效電偶極子所組成的該時(shí)域等效電偶極子模型在該第一觀測(cè)平面上的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上所產(chǎn)生的計(jì)算切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^c與獲取的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms是相同的。

本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，利用近場(chǎng)掃描技術(shù)，獲取集成電路表面的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)；并根據(jù)獲取的該切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)，求解時(shí)域等效電偶極子模型中各等效電偶極子的參數(shù)，具有該參數(shù)的該時(shí)域等效電偶極子模型中的n個(gè)等效電偶極子在該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上所產(chǎn)生的計(jì)算切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^c與獲取的該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms是相同的。

本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法使用近場(chǎng)掃描技術(shù)和時(shí)域等效電偶極子相結(jié)合的方法，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模型運(yùn)算，建立可用于精確地進(jìn)行電磁兼容性能分析和預(yù)測(cè)的集成電路時(shí)域等效電偶極子模型，節(jié)省了測(cè)量時(shí)間和測(cè)量費(fèi)用，提高了分析和預(yù)測(cè)效率。

需要說明的是，發(fā)明中所建立的時(shí)域等效電偶極子模型是針對(duì)電路在某一個(gè)工作狀態(tài)下的模型；不同的電路工作狀態(tài)需要建立不同的時(shí)域等效電偶極子。

如圖2所示，具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，該求解時(shí)域等效電偶極子模型中n個(gè)等效電偶極子的參數(shù)的步驟之后，還可以包括：

步驟S21：確定當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型中電偶極子的數(shù)量N；

步驟S22：計(jì)算該當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型中N個(gè)電偶極子的幅值，并確定最小幅值電偶極子；除外該最小幅值電偶極子，計(jì)算其它(N-1)個(gè)電偶極子所產(chǎn)生的簡(jiǎn)化切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)，并計(jì)算相對(duì)誤差；

步驟S23：判斷相對(duì)誤差是否小于預(yù)先設(shè)定的誤差閾值，若“是”，則執(zhí)行步驟S24；若“否”，則執(zhí)行步驟S25；

步驟S24：得到具有該其它(N-1)個(gè)電偶極子的優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型，并將該優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型作為當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型，并返回步驟S21；

步驟S25：確定該當(dāng)前的時(shí)域等效電偶極子模型為最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型。

本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，對(duì)求出的時(shí)域等效電偶極子模型進(jìn)行優(yōu)化，通過減少時(shí)域等效電偶極子模型中電偶極子的個(gè)數(shù)，在保證建模精度的前提下，減少了建模復(fù)雜度，提高了計(jì)算速度。

具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，確定該最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型之后，還包括：

利用該最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型，解算在集成電路處于第一工作狀態(tài)時(shí)、該距離集成電路表面距離為h₂的第二觀測(cè)平面上的p個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^p，以定位該集成電路表面的電磁干擾源。

電磁場(chǎng)是由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。而電磁兼容則需要衡量電磁場(chǎng)綜合因素。在近場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同存在，其強(qiáng)度不構(gòu)成固定關(guān)系。以電場(chǎng)為主還是磁場(chǎng)為主，主要是由發(fā)射源的類型決定的。簡(jiǎn)而言之，在高電壓，低電流的區(qū)域，電場(chǎng)大于磁場(chǎng)。高電流，低電壓的區(qū)域，磁場(chǎng)大于電場(chǎng)。同時(shí)在主要的EMI測(cè)試頻段，磁場(chǎng)隨著距離的變化要快于電場(chǎng)。

盡管近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)中觀測(cè)的是磁場(chǎng)的強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)，但是根據(jù)觀測(cè)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)建立的時(shí)域等效電偶極子模型能夠進(jìn)行電磁場(chǎng)解算和預(yù)測(cè)。

通常，時(shí)域等效電偶極子模型預(yù)測(cè)的內(nèi)容是集成電路在某一個(gè)工作狀態(tài)下工作時(shí)，其表面的電磁輻射值。預(yù)測(cè)時(shí)，針對(duì)不同尺寸，不同工作狀態(tài)下的集成電路，時(shí)域等效電偶極子模型的數(shù)目、坐標(biāo)，以及每個(gè)電偶極子的各種參數(shù)可能都需要改變。也即針對(duì)不同集成電路的不同的工作狀態(tài)，需要分別建立一個(gè)新的時(shí)域等效電偶極子模型來進(jìn)行電磁輻射的預(yù)測(cè)。

本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，利用建立的集成電路的電磁干擾等效輻射模型，分析集成電路在工作時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射，在電路設(shè)計(jì)完成的初期可以及時(shí)分析電磁輻射性能，以達(dá)到集成電路電磁兼容性能分析和預(yù)測(cè)的目的。

具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，該迭代優(yōu)化步驟中的相對(duì)誤差由下式定義：

Error＝Error₁+Error₂，

${\mathrm{Error}}_2=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(H_{y,i}^{ms}-H_{y,i}^{\mathrm{mod}el})}^2}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{\left(H_{y,i}^{ms}\right)}^2},$

其中，

其中，和分別是該簡(jiǎn)化切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)中在第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處的x方向和y方向的預(yù)測(cè)切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位分量。

如圖3所示，具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，該獲取集成電路處于第一工作狀態(tài)時(shí)、距離集成電路表面距離為h₁的第一觀測(cè)平面上的m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)H^ms的步驟包括：

步驟S31：以集成電路所在平面為參考平面，確定位于該參考平面上方、距離集成電路表面距離為h₁的第一觀測(cè)平面，指定該第一觀測(cè)平面上均勻分布的m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，確定采樣時(shí)間間隔Δt和采樣點(diǎn)數(shù)A；

步驟S32：利用近場(chǎng)掃描設(shè)備和近場(chǎng)探頭，逐點(diǎn)按照該采樣時(shí)間間隔Δt和采樣點(diǎn)數(shù)A獲取該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在x方向和y方向的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)和

作為配合頻譜分析儀查找干擾源的設(shè)備，近場(chǎng)探頭可能為磁場(chǎng)探頭和/或電場(chǎng)探頭。選擇近場(chǎng)探頭往往要考慮以下重要因素：分辨率、靈敏度和頻率響應(yīng)等。

通常針對(duì)某種電路工作狀態(tài)，建立時(shí)域等效電偶極子模型時(shí)，對(duì)一個(gè)觀測(cè)平面進(jìn)行近場(chǎng)測(cè)量獲取電磁場(chǎng)輻射數(shù)據(jù)就可以了。優(yōu)選地，觀測(cè)平面距離測(cè)量參考平面的距離不大于該集成電路板的厚度。

建立時(shí)域等效電偶極子模型是為了對(duì)集成電路表面的電磁干擾進(jìn)行預(yù)測(cè)，也即需要預(yù)測(cè)距離集成電路表面一定高度范圍以內(nèi)，不同高度處的電磁輻射情況。在大于該集成電路板的厚度之外的高度進(jìn)行近場(chǎng)測(cè)量時(shí)，因?yàn)橛^測(cè)平面距離參考平面(也即集成電路所在平面)已經(jīng)較遠(yuǎn)，則在這個(gè)觀測(cè)平面上獲取的電磁場(chǎng)輻射測(cè)量值中不僅包含目標(biāo)集成電路產(chǎn)生的電磁輻射，還有周圍環(huán)境中以及周圍其它電路中產(chǎn)生的EMI。鑒于時(shí)域等效電偶極子模型的計(jì)算結(jié)果僅包含該集成電路產(chǎn)生的電磁輻射，因此，會(huì)導(dǎo)致因?yàn)闇y(cè)量值偏離真實(shí)情況太多，而導(dǎo)致依據(jù)該測(cè)量值得出的等效模型偏離真實(shí)情況太大，而失去建模的意義。

具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，該利用近場(chǎng)掃描設(shè)備和近場(chǎng)探頭，逐點(diǎn)獲取該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在x方向和y方向的切向磁場(chǎng)分量的步驟中，該近場(chǎng)掃描設(shè)備為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，該近場(chǎng)探頭包括參考探頭和測(cè)量探頭，該參考探頭和測(cè)量探頭的一端分別與該矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，該參考探頭的另一端放置在該參考平面上預(yù)先設(shè)置的參考點(diǎn)上；該測(cè)量探頭的另一端依次在該m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以同時(shí)測(cè)量信號(hào)的幅值和相位，因此是近場(chǎng)掃描技術(shù)中最常用的分析儀器。

具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，該確定時(shí)域等效電偶極子模型中等效電偶極子的數(shù)量為n的步驟，包括：根據(jù)該集成電路的尺寸和集成電路的工作狀態(tài)，確定時(shí)域等效電偶極子模型中等效電偶極子的數(shù)量和每個(gè)等效電偶極子的位置坐標(biāo)。

具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法，該集成電路表面為該集成電路的正面或該集成電路的背面。

鑒于集成電路的屏蔽效應(yīng)，針對(duì)正面建模，獲得的等效電偶極子模型只能針對(duì)與正面鄰近的空間進(jìn)行電磁輻射預(yù)測(cè)；如果需要對(duì)背面進(jìn)行預(yù)測(cè)，則需要針對(duì)背面再次采用近場(chǎng)掃描技術(shù)，建立針對(duì)背面的等效電偶極子模型。

以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例使用從時(shí)域中近場(chǎng)掃描得到的集成電路表面的切向磁場(chǎng)H_x(t),H_y(t)推導(dǎo)得出的等效電偶極子模型，對(duì)集成電路表面的輻射電磁場(chǎng)進(jìn)行建模。

通過近場(chǎng)掃描，獲取靠近且平行于集成電路表面一側(cè)，距離集成電路表面為h的平面上的m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處的m組切向磁場(chǎng)分量H_x,y(t)。

等效電偶極子分析方法可實(shí)現(xiàn)所建立的等效電偶極子模型產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)與集成電路工作時(shí)產(chǎn)生的近場(chǎng)輻射電磁場(chǎng)相同。

根據(jù)輻射電磁場(chǎng)相同的原理，可以列出方程，該方程左側(cè)為n個(gè)等效電偶極子模型在m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)，該方程右側(cè)為通過近場(chǎng)掃描獲得的集成電路工作時(shí)在m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)。

如圖5所示，在笛卡爾坐標(biāo)系中，記集成電路表面為一xy平面，記集成電路向與其表面平行的xy平面上的點(diǎn)(x，y)處輻射的切向磁場(chǎng)分別為H_x(t),H_y(t)。

具體應(yīng)用時(shí)，將近場(chǎng)掃描獲得的集成電路表面的切向磁場(chǎng)信息代入方程右側(cè)，對(duì)方程進(jìn)行求解，從而獲得方程左側(cè)中每個(gè)等效電偶極子的幅值表達(dá)式、相位表達(dá)式、和電流表達(dá)式。

在利用時(shí)域等效電偶極子模型對(duì)集成電路近場(chǎng)的電磁場(chǎng)進(jìn)行建模時(shí)，各電偶極子的位置坐標(biāo)是在求解之前預(yù)先設(shè)定的，并不需結(jié)合實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)再進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。

另一方面，鑒于若任一電偶極子的位置坐標(biāo)與實(shí)際測(cè)量點(diǎn)的位置坐標(biāo)重合，將會(huì)導(dǎo)致方程無解，在方程求解之前為各電偶極子指定位置坐標(biāo)時(shí)，務(wù)必注意這個(gè)禁忌準(zhǔn)則。

在笛卡爾坐標(biāo)系中，將每個(gè)電偶極子采用一個(gè)D_x(t),D_y(t),D_z(t)三元素的高維矩陣來表示，則放置在參考平面上(x₀,y₀,z₀)處的電偶極子D_x,y,z(t)向三維空間中坐標(biāo)位置為(x,y,z)處的觀測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式如式(1)和式(2)所示：

在式(1)和式(2)中，是電偶極子所在位置到觀測(cè)點(diǎn)的距離，c為電磁波在空氣介質(zhì)中的傳播速度，r/c項(xiàng)為場(chǎng)源和觀測(cè)點(diǎn)之間的遲滯時(shí)間。

進(jìn)一步地，每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處的輻射電磁場(chǎng)是來自所有n個(gè)電偶極子產(chǎn)生的電磁場(chǎng)疊加后的結(jié)果。

從m個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處實(shí)際測(cè)量集成電路的輻射電磁場(chǎng)，從而獲取被測(cè)集成電路產(chǎn)生的切向磁場(chǎng)的二維矩陣，則得到了式(1)和式(2)左側(cè)的值H_x(t),H_y(t)。

采用n個(gè)電偶極子組成等效電偶極子矩陣，得到式(1)和式(2)右側(cè)的表達(dá)式。

利用近場(chǎng)掃描獲得的數(shù)據(jù)H_x(t),H_y(t)求解式(1)和式(2)的逆問題，從而可分別求解出n個(gè)電偶極子的三個(gè)分量D_x(t),D_y(t),D_z(t)。

求解式(1)和式(2)的逆問題時(shí)，采樣時(shí)間間隔Δt決定了時(shí)域等效電偶極子系數(shù)矩陣是否有解。

觀測(cè)所跨的時(shí)間區(qū)間，也成為觀測(cè)周期，必須能夠覆蓋該集成電路的至少一個(gè)工作循環(huán)。若該集成電路不存在工作循環(huán)，則需要通過反復(fù)試驗(yàn)，來確定該集成電路工作時(shí)，輻射電磁場(chǎng)變化的模式，或者對(duì)該集成電路的工作剖面進(jìn)行足夠多的采樣。

假設(shè)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中記錄的數(shù)據(jù)僅可以在一個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)被近似，在這種假設(shè)下遲滯時(shí)間r/c可以近似為采樣時(shí)間間隔Δt的整數(shù)倍，即有式(3)，其中j為整數(shù)。

jΔt＝r/c式(3)

電偶極子對(duì)時(shí)間的偏導(dǎo)可以近似為如下的差分方程：

將式(3)和式(4)帶入到式(1)中可以得出式(5)：

將式(5)簡(jiǎn)化為式(6)：

H_x(t)＝[η_x,a(x,y)][D(t-j_x,yΔt)]+[η_x,b(x,y)][D(t-j_x,yΔt-1)]式(6)

其中j_x,y為坐標(biāo)位置為(x,y,z)處的觀測(cè)點(diǎn)的延遲時(shí)間系數(shù)；D(t)＝[D_x(t),D_y(t),D_z(t)]^T，η_x,a和η_x,b中的非零項(xiàng)可以從式(5)中得出。

類似的，將式(3)和式(4)帶入到式(2)中可以得出式(7)：

H_y(t)＝[η_y,a(x,y)][D(t-j_x,yΔt)]+[η_y,b(x,y)][D(t-j_x,yΔt-1)]式(7)

同樣的，η_y,a和η_y,b也可以推理出來。

在近場(chǎng)掃描中將n_x×n_y個(gè)磁場(chǎng)掃描結(jié)果以矩陣形式存放到H_x,y(t)中，有式(8)，其中m與n_x×n_y相等：

則所測(cè)集成電路表面坐標(biāo)位置為(x,y,z)處的觀測(cè)點(diǎn)的切向磁場(chǎng)分量和n個(gè)電偶極子之間的關(guān)系可以表示為式(9):

其中D(t)＝[D_x(t),D_y(t),D_z(t)]^T,

l取決于該觀測(cè)點(diǎn)(x,y,z)與距離最遠(yuǎn)的電偶極子之間的最長(zhǎng)遲滯時(shí)間，且有l(wèi)_max＝j(luò)_max+1；

ξ_i和η矩陣之間的關(guān)系如式(10)所示：

在每個(gè)時(shí)間步Δt中，電偶極子分量D(t)＝[D_x(t),D_y(t),D_z(t)]^T分別可以從式(11)中解出：

[D(t)]＝[ξ₁]^-1([H_x,y(t)]-[ξ₂][D(t-Δt)]+...-[ξ_l][D(t-lΔt)])式(11)

將測(cè)量得到的t時(shí)刻的切向磁場(chǎng)和之前所有時(shí)間步中求得的[D(t-lΔt)]帶入到式(11)中，可逐時(shí)間步得到在每一個(gè)時(shí)間步中的等效電偶極子D(t-r/c)。

為了確保D(t-r/c)的唯一解，必須保證電偶極子的數(shù)量n不大于觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)目m，即n≤m。

由于建立時(shí)域等效電偶極子模型需要采集不同時(shí)刻的PCB表面的切向磁場(chǎng)，在等效電偶極子建模過程中需要不同時(shí)刻的電偶極子。這導(dǎo)致電偶極子矩陣中元素個(gè)數(shù)過多，在計(jì)算時(shí)需要占用大量的計(jì)算機(jī)資源，導(dǎo)致計(jì)算速度慢，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)。

在具體應(yīng)用時(shí)，為提高運(yùn)算速度計(jì)算，保證快速性，需要進(jìn)一步對(duì)求出的電偶極子矩陣進(jìn)行優(yōu)化。

等效電偶極子矩陣優(yōu)化的基本思想是利用迭代法對(duì)電偶極子矩陣進(jìn)行重建。步驟如下：對(duì)于含有N個(gè)電偶極子的矩陣，在每一個(gè)迭代步驟中，去掉幅值最小的電偶極子，然后計(jì)算出電偶極子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的相對(duì)誤差Error。相對(duì)誤差Error包括x方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度誤差Error₁和y方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度誤差Error₂。當(dāng)相對(duì)誤差Error大于預(yù)先定義的閾值誤差Error_max時(shí)迭代停止，此時(shí)得到的時(shí)域電偶極子矩陣就是經(jīng)過迭代優(yōu)化后的最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型。

靠前的多個(gè)觀測(cè)時(shí)刻或采樣點(diǎn)處的電偶極子模型是為了推導(dǎo)出最后觀測(cè)時(shí)刻或采樣點(diǎn)處的等效電偶極子模型。在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，也是以最后觀測(cè)時(shí)刻或采樣點(diǎn)處的時(shí)域等效偶極子模型產(chǎn)生的輻射場(chǎng)作為最后的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

需要說明的是，在優(yōu)化時(shí)，每個(gè)迭代步驟的目的是減少等效電偶極子集合中的偶極子的個(gè)數(shù)。其手段是從當(dāng)前的等效電偶極子集合中剔除出具有最小幅值的那一個(gè)電偶極子。具體的，是對(duì)全部電偶極子在最后采樣點(diǎn)處的電磁場(chǎng)幅值進(jìn)行對(duì)比，確定出具有最小幅值的那個(gè)電偶極子的。

Error_max為無量綱常數(shù)，根據(jù)不同的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)確定。

Error＝Error₁+Error₂式(12)

和是在第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)處測(cè)得的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)值，和是由所有N個(gè)電偶極子產(chǎn)生的第i個(gè)點(diǎn)處的磁場(chǎng)分量值。

下一步，可以利用最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

為了推導(dǎo)出電偶極子模型，需要對(duì)待測(cè)集成電路進(jìn)行近場(chǎng)掃描以獲得其表面的磁場(chǎng)分布，獲得集成電路所在平面上方的近場(chǎng)切向磁場(chǎng)H_x(t),H_y(t)的幅值和相位。近場(chǎng)掃描的原理如圖6所示，步驟如下：

確定近場(chǎng)掃描的高度h，掃描尺寸和掃描點(diǎn)數(shù)p×q＝m及掃描點(diǎn)數(shù)A；

利用近場(chǎng)探頭和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀組成的掃描系統(tǒng)按照上述確定的參數(shù)進(jìn)行掃描，掃描過程中參考探頭的位置保持在參考點(diǎn)上；逐點(diǎn)移動(dòng)測(cè)量探頭，采集測(cè)量點(diǎn)處磁場(chǎng)的幅值與相位，并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中；

在不同時(shí)刻，重復(fù)步驟S32，從而獲取每個(gè)測(cè)量點(diǎn)處不同時(shí)刻的磁場(chǎng)幅值與相位，并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。

獲取了集成電路所在平面上部的近場(chǎng)切向磁場(chǎng)H_x(t),H_y(t)的幅值和相位后，按照前述方法就可以獲得時(shí)域等效電偶極子模型及優(yōu)化后的最終優(yōu)化時(shí)域等效電偶極子模型。

本發(fā)明實(shí)施例集成電路電磁輻射分析方法使用近場(chǎng)掃描技術(shù)和時(shí)域等效電偶極子相結(jié)合的方法，建立集成電路的等效輻射模型，分析集成電路在工作時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射，在電路設(shè)計(jì)完成的初期可以及時(shí)分析電磁輻射性能，以達(dá)到集成電路電磁兼容性能分析和預(yù)測(cè)的目的。

以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各實(shí)施例的原理、實(shí)際應(yīng)用或?qū)κ袌?chǎng)中的技術(shù)的改進(jìn)，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實(shí)施例。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的公開后，將容易想到本公開的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。