Perturbation électromagnétique

• Perturbation électromagnétique : Phénomène électromagnétique susceptible de créer des troubles de fonctionnement d'un dispositif, d'un appareil, ou d'un système ou d'affecter défavorablement la matière vivante ou inerte. Une perturbation électromagnétique peut être un bruit, un signal non désiré ou une modification du milieu de propagation lui-même.

• compatibilité électromagnétique (CEM) : est l'aptitude d'un appareil ou d'un système électrique, ou électronique, à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon satisfaisante, sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques intolérables pour tout ce qui se trouve dans cet environnement.

Une bonne compatibilité électromagnétique décrit un état de « bon voisinage électromagnétique » :

• limiter le niveau des émissions non désirées provenant de l'appareil, afin de ne pas perturber la réception radio ou les autres équipements ;

• être suffisamment immunisé contre les perturbations provenant des autres équipements, ou plus généralement de l'environnement.

Les bruits électromagnétiques et radioélectriques sont le résultat de tous les courants électriques induisant une multitude de champs et signaux parasites.

Les diverses réglementations requièrent un niveau de compatibilité électromagnétique à respecter (directives européennes, FCC pour les États-Unis...). Elles ont donc établi des méthodes d'évaluation des perturbations, ainsi que des limites de niveau de perturbation à ne pas dépasser ou à supporter dans un environnement donné.

• lois de Moore: sont des lois empiriques qui ont trait à l'évolution de la puissance des ordinateurs et de la complexité du matériel informatique. Au sens strict, on ne devrait pas parler de lois de Moore mais de conjectures de Moore puisque les énoncés de Moore ne sont en fait que des suppositions.

La course effrénée à la performance en microélectronique se traduit par des efforts technologiques colossaux permettant de doubler les performances des circuits intégrés tous les trois ans. Les microprocesseurs et mémoires sont les principaux responsables de ce phénomène.

Durant ces dernières années, les progrès en lithogravure ont principalement affecté les dimensions des dispositifs actifs et les interconnexions. En 2004, la lithographie industrielle la plus utilisée correspond à une dimension minimale de 90 nm, avec des recherches sur des dispositifs aussi petits que 5 nm.

En parallèle à la réduction des dimensions des dispositifs, le nombre de circuits élémentaires intégrables sur une même puce n’a cessé de croître. Ainsi, il est possible, en 2004, d’intégrer près de 500 millions de transistors en 90 nm, et l’on estime que l’on pourra atteindre 10 milliards de portes dans quelques années. Un document incontournable détaillant les avancées technologiques et projetant leurs évolutions d’ici 5, 10 et 15 ans est régulièrement mis à jour par l’association internationale des fabricants de semi- conducteurs.

ORIGINES DES ÉMISSIONS PARASITES DES CIRCUITS INTÉGRÉS :

Dans le secteur de l’électronique embarquée, à application automobile ou aéronautique, les besoins en puissance de calcul nécessitent l’utilisation de processeurs de plus en plus complexes et puissants. L’utilisation de microcontrôleurs 32 bits, cadencés à 500 MHz, intégrant des protocoles de communication de haute performance tend à se généraliser. L’augmentation de la puissance de calcul et du débit de communication s’accompagne de multiples problèmes d’intégrité de signal. Les processeurs, essentiellement synchrones, se comportent en commutateurs de courants internes pouvant atteindre des valeurs considérables (plusieurs ampères par nanoseconde), dont les conséquences peuvent être le parasitage de certaines bandes de fréquence.

Les circuits intégrés sont composés généralement d’un grand nombre de transistors, variant selon la finesse de gravure ou longueur de canal (actuellement 25 nm en recherche) et le fonctionnement du circuit. Les transistors des circuits intégrés numériques, tels que les microprocesseurs ou les microcontrôleurs, se comportent comme des commutateurs de courant internes, où les variations temporelles de courant peuvent atteindre plusieurs ampères par nanoseconde sur les lignes d’alimentation [108]. La forme de pollution électromagnétique produite par le circuit peut être conduite ou rayonnée. On peut distinguer trois origines pour cette pollution :

– le courant consommé lors de la commutation des portes logiques est la principale source de l’émission parasite au travers des rails d’alimentation Vdd et Vss.

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