CN101833594A - 用以预判及去除集成电路系统中电磁干扰特征的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用以预判及去除一集成电路系统中电磁干扰特征的方法，该方法包含有下列步骤：根据该集成电路系统的已转换原始数据来选择一频域范围以产生一区块频率分析结果，其中该已转换原始数据是通过一时频波形转换所产生；设定标准数据；比较该区块频率分析结果以及该标准数据来产生至少一比较结果；以及当一处理器判断所有比较结果皆通过时，产生一通过分析报告，否则，执行一电磁干扰设计时频分析。
Description
技术领域
本发明是有关于集成电路系统，尤指一种用以预判及去除一集成电路系统中电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)特征的方法以及相关的机器可读取媒体。
背景技术
近年来，电子信息产业蓬勃发展，相关的电子信息产品的各种应用也受到大众的喜爱。随着电子信息产品的尺寸变得越来越小，其内部系统中的间歇或连续电压也跟着快速的变化，因而产生相当大的噪声并严重地影响其内部每一个装置的功能。此类现象称为电磁干扰，而电磁干扰通常通过两种方式进入或存在于一电路中：辐射以及传导，其中辐射方式是从间隙(gap)、沟槽(groove)或装置外壳的其它开口泄漏出去，而传导方式则是通过电源、信号或是控制线来传导以产生干扰。因此，如何抑制或解决电磁干扰且确保电子及电器产品能在适当的电磁环境下运作，便是电子信息产业中重要的研究及发展议题。
印刷电路板(printed circuit board，PCB)或是集成电路(integratedcircuit，IC)是作为电子产品中电路元件的支撑体，并于电路元件之间提供所需的电气连接。随着电子产品目前的趋势朝向高频及小尺寸，印刷电路板/集成电路上的电路元件密度变得越来越高，因此电路元件之间的电磁干扰以及电磁兼容性(electromagnetic compatibility，EMC)的议题亦变得更加重要。所以，印刷电路板/集成电路的设计便影响着电子装置的反干扰能力，即使电路的设计是正确的，若印刷电路板/集成电路的布局设计不当，则电子产品的效能跟稳定性亦会蒙受不利的影响。
当电路集成(integration)的趋势是将整个系统压缩至异常高的电路密度时，电路中的频率亦持续增加。电磁干扰以及由电磁干扰所造成的信号耦合因而变成系统单芯片(System-on-a-chip，SoC)系统中一个重要的问题。因此，在电子信息产业中，考虑到产品的成本以及上市时机，需要在产品设计阶段尽早找出解决方法来应付或排除电磁干扰问题。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种用以预判及去除一集成电路系统中电磁干扰特征的方法以及相关的机器可读取媒体，以解决先前技术中的问题。
依据本发明的一实施例，其揭露一种用以预判及去除一集成电路系统中电磁干扰特征的方法。该方法包含有下列步骤：根据该集成电路系统的已转换原始数据来选择一频域范围以产生一区块频率分析结果，其中该已转换原始数据是通过一时频波形转换所产生；设定标准数据；比较该区块频率分析结果以及该标准数据来产生至少一比较结果；以及当一处理器判断所有比较结果皆通过时，产生一通过分析报告，否则，执行一电磁干扰设计时频分析。
依据本发明的另一实施例，其揭露一种机器可读取媒体。该机器可读取媒体用以储存程序码，当一处理器执行该些程序码时，会执行下列步骤：根据该集成电路系统的已转换原始数据来选择一频域范围以产生一区块频率分析结果，其中该已转换原始数据是通过一时频波形转换所产生；设定标准数据；比较该区块频率分析结果以及该标准数据来产生至少一比较结果；以及当一处理器判断所有比较结果皆通过时，产生一通过分析报告，否则，执行一电磁干扰设计时频分析。
附图说明
图1为本发明的一实施例中用以预判及去除一集成电路系统中电磁干扰特征的方法的流程图。
图2为本发明的一实施例中用以于一集成电路上执行该设计/侦错操作的方法的流程图。
图3为本发明的一实施例中用以预判及去除一集成电路中电磁干扰特征的方法的流程图。
图4为设定图3中该组标准数据的方法的流程图。
图5为执行图3中电磁干扰设计时频分析的方法的流程图。
图6为执行图5中时频数据分析的方法的流程图。
图7为本发明一实施例中一机器可读取媒体以及一处理器的示意图。
[主要元件标号说明]
702机器可读取媒体
704处理器
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明的一实施例中用以预判及去除一集成电路系统中电磁干扰特征的方法的流程图，其中该集成电路系统包含有至少一集成电路以及一印刷电路板。该方法包含有(但不限于)下列所述的步骤。于步骤102，开始执行一计划。流程接着进行步骤104以及步骤106。步骤104是于一集成电路上执行一设计/侦错(design/debug)操作，接着流程跳至步骤108。步骤106是于一印刷电路板执行一设计/侦错操作以产生印刷电路板信号完整性/电源完整性(signal Integrity/power Integrity，SI/PI)分析数据，接着流程亦跳至步骤108。步骤108是于该集成电路上执行一测量/侦错(measure/debug)操作以产生电磁干扰、无线广域网络(wireless wide areanetwork，WWAN)、无线局域网络(wireless local area network，WLAN)、…、等测量结果以及系统测量时域原始数据。接着，步骤110于该集成电路上执行一电磁干扰测试操作。如果该集成电路系统没通过电磁干扰测试，流程会进行步骤112，否则，该计划结束。步骤112是接收该印刷电路板信号完整性/电源完整性分析数据、该些电磁干扰、无线广域网络、无线局域网络、…、等测量结果以及该系统测量时域原始数据，以及根据该印刷电路板信号完整性/电源完整性分析数据、该些电磁干扰、无线广域网络、无线局域网络、…、等测量结果以及该系统测量时域原始数据于该集成电路上执行一集成电路-电磁干扰(IC-EMI)分析。若该集成电路通过该集成电路-电磁干扰分析，则流程跳回至步骤106，否则，流程进行步骤114。在步骤114中，流程根据该集成电路系统/客户需求的设计建议报告来进行步骤104或步骤106。
请参考图2，图2为本发明的一实施例中用以于一集成电路上执行该设计/侦错操作的方法的流程图。更精确地说，图2为图1中的步骤104的细部流程图。该方法包含有(但不限于)下列所述的步骤。于步骤202，开始一集成电路电路设计。步骤204是于该集成电路上执行一布局前模拟(pre-simulation)以产生布局前仿真原始数据以及时域仿真波形，接着流程进行步骤206以及步骤208。步骤206是于该集成电路上执行一布局前仿真功能验证来确认该集成电路的功能是否是可用的。若是，则流程进行步骤210；若否，则流程跳回步骤204。步骤208是执行一集成电路布局工作，并据此产生第二代布局图形数据系统(graphic data system II，GDS II)文件。接着，流程进行步骤212。
步骤210是接收步骤204所产生的布局前仿真原始数据，并根据所接收到的布局前仿真原始数据于该集成电路上执行一集成电路-电磁干扰分析。若该集成电路通过该集成电路-电磁干扰分析，则流程进行步骤212，否则，流程跳回步骤204。步骤212是根据该第二代布局图形数据系统文件于该集成电路上执行一布局后模拟以产生布局后仿真原始数据。接着，流程进行步骤214，步骤214是于该集成电路上执行一布局后仿真功能验证，以确认该集成电路的功能是否是可用的。若是，则流程进行步骤216；若否，则流程跳回步骤204。步骤216是接收步骤212所产生的布局后仿真原始数据，并根据所接收到的布局后仿真原始数据于该集成电路上执行一集成电路-电磁干扰分析。若该集成电路通过该集成电路-电磁干扰分析，则流程进行步骤218，否则，流程跳回步骤204。当该集成电路于步骤216中通过该集成电路-电磁干扰分析时，步骤218是执行一下线(tape out，TO)审查以产生下线信息。
请参考图3，图3为本发明的一实施例中用以预判及去除一集成电路中电磁干扰特征的方法的流程图。更精确地说，图3为图2中的步骤210的细部流程图。该方法包含有(但不限于)下列所述的步骤。步骤302是接收该布局前仿真原始数据，并于该布局前仿真原始数据上执行一时频波形转换以产生已转换布局前仿真原始数据，其中该已转换布局前仿真原始数据包含有(但不限于)频率分析结果、EnMorlet分析结果、经验模态分解(Empirical ModeDecomposition，EMD)分析结果以及希尔伯特-黄转换(Hilbert HuangTransform，HHT)分析结果。步骤304选择该已转换布局前仿真原始数据的一频域范围(例如：EMI 30M-300M、EMI 300M-1G、全球移动通讯系统850(GlobalSystem for Mobile Communications，GSM)、全球移动通讯系统900、宽带码分多址(Wide band Code Division Multiple Access，WCDMA)、无线局域网络、全球定位系统(Global Position System，GPS)等)以产生区块频率分析结果。步骤306集成集成电路-电磁干扰以及印刷电路板的信息并设定一组标准数据(criteria data)来判断该集成电路是否通过该集成电路-电磁干扰分析。步骤308是比较该区块频率分析结果的峰值频率与通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)所转换的该标准数据的峰值频率，以产生一第一比较结果。步骤310是比较该区块频率分析结果的宽频带振幅(broadband amplitude)与通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)所转换的该标准数据的宽频带振幅，以产生一第二比较结果。在步骤312中，若一处理器判断该第一比较结果以及该第二比较结果皆通过，便产生一通过分析报告以及流程会进行步骤316，否则，流程进行步骤314。步骤314是接收该已转换布局前仿真原始数据并执行一电磁干扰设计时频分析以产生一时域故障分析报告。步骤316判断该集成电路是否有其它的频域仍需要分析。若是，则流程执行步骤304；若否，流程执行步骤318。若于步骤318中，所有选择的频域皆通过，则该集成电路通过该集成电路-电磁干扰分析；反之，该集成电路未通过该集成电路-电磁干扰分析。
请参考图4，图4为设定图3中该组标准数据的方法的流程图。更精确地说，图4为图3中的步骤306的细部流程图。该方法包含有(但不限于)下列所述的步骤。步骤402判断该集成电路系统中是否存有任何印刷电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据。若是，流程执行步骤404；若否，流程执行步骤414。步骤404转换印刷电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据，以形成可被一系统(例如一处理器执行储存于一机器可读取媒体中的程序码来实现本发明实施例所述的方法)接收并执行的已转换信号完整性/电源完整性数据。步骤406设定已转换信号完整性/电源完整性数据的频域范围来产生区块已转换信号完整性/电源完整性数据。步骤408是混合该区块已转换信号完整性/电源完整性数据以及该区块频率分析结果来产生一新的区块频率分析结果。步骤410判断是否应该以该新的区块频率分析结果来取代该区块频率分析结果。若是，则流程执行步骤412；若否，流程执行步骤414。步骤412是将该区块频率分析结果以该新的区块频率分析结果来取代。步骤414判断该集成电路系统中是否存有任何电磁干扰历史数据，其中电磁干扰历史数据包含有图1所述的电磁干扰、无线广域网络、无线局域网络、…、等测量结果。若是，则流程执行步骤416；若否，流程跳至步骤420。步骤416转换电磁干扰历史数据以形成已转换电磁干扰历史数据。步骤418根据步骤416所得到的已转换电磁干扰历史数据来建立该组标准数据。步骤420利用一用户定义的标准数据来建立该组标准数据。
请参考图5，图5为执行图3中电磁干扰设计时频分析的方法的流程图。更精确地说，图5为图3中的步骤314的细部流程图。该方法包含有(但不限于)下列所述的步骤。步骤502设定系统信息以及集成电路信息以产生系统频率验证数据。步骤504接收该集成电路的已转换布局前仿真原始数据，以及设定该已转换布局前仿真原始数据的频域范围。步骤506根据前述的第一比较结果以及第二比较结果来确认该集成电路系统中是否发生一宽频带问题。若是，则流程执行步骤510；若否，流程跳回步骤508。步骤508根据该第一比较结果以及该第二比较结果来确认该集成电路系统中是否发生一峰值问题。若是，则流程执行步骤510；若否，流程执行步骤512。步骤510确认该集成电路系统中是否有发生一特定频率(例如谐波频率)问题。若是，则将该特定频率的信息记录于一设计时间分析结果中。步骤512集成通过对该集成电路执行一布局前模拟而产生的时域模拟波形、该第一比较结果以及该第二比较结果来产生已集成仿真数据；根据该已集成仿真数据来执行一时频数据分析(time-frequency data analysis)以产生一时频数据分析结果；以及将该时频数据分析结果记录于该设计时间分析结果中。步骤514是根据该设计时间分析结果来产生一时域故障分析报告。
请参考图6，图6为执行图5中时频数据分析的方法的流程图。更精确地说，图6为图5中的步骤512的细部流程图。该方法包含有(但不限于)下列所述的步骤。步骤602合并该已集成仿真数据以及该EnMorlet分析结果来产生EnMorlet合并仿真数据。步骤604比较该第一比较结果以及该第二比较结果来判断一特定频率，以及根据该EnMorlet合并仿真数据来确认该特定频率的一发生时间范围(occurrence time range)，并将其记录于该设计时间分析结果中。步骤606判断电磁干扰特征在设计时间分析结果中是否可被识别出来。若电磁干扰特征在设计时间分析结果中无法被识别出来，则流程执行步骤608。步骤608会合并该已集成仿真数据以及该经验模态分解分析结果来产生经验模态分解合并仿真数据。接着，步骤610判断该经验模态分解合并仿真数据中的经验模态分解波形是否可被识别出来，以及根据该经验模态分解合并仿真数据来确认该特定频率的一发生时间范围并将其记录于该设计时间分析结果中。步骤612合并该已集成仿真数据以及该希尔伯特-黄转换分析结果来产生希尔伯特-黄转换合并仿真数据。步骤614根据该希尔伯特-黄转换合并仿真数据来确认该特定频率的一发生时间范围并将其记录于该设计时间分析结果中，接着，流程回到步骤606。
在步骤604、步骤608以及步骤614中，该特定频率是通过比较该第一比较结果以及该第二比较结果而判断出来，以及该特定频率的发生时间亦是根据该EnMorlet合并仿真数据、该经验模态分解合并仿真数据以及该希尔伯特-黄转换合并仿真数据而确认出来，因此，具有电磁干扰特征且运作于该特定频率的发生时间的异常电路便可被识别出来。
上述流程图中的步骤仅是作为范例说明，并非本发明的限制。本发明所述方法的流程图中的步骤不一定遵照此排序来连续执行，亦即，其它的步骤亦可插入其中，这些变化均属本发明的范畴。
请注意，在本发明的另一实施例中，图7所示的机器可读取媒体702储存有程序码INS，而当处理器704执行程序码INS时，会使处理器704执行上述实施例中的方法以及步骤。由于本发明所属技术领域中具有通常知识者于阅读上述图1至图6中的步骤之后应可轻易地了解处理器704的运作方式，故进一步的说明于此便不另赘述。
请注意，上述的实施例仅是用来方便说明本发明的精神，并非本发明的限制。综上所述，本发明提供一种用以预判及去除一集成电路系统中电磁干扰特征的方法，通过重复执行电磁干扰设计时频分析以及时频数据分析，集成电路系统中的电磁干扰特征便可被识别出来。因此，电磁干扰问题可在产品设计阶段便被及早的应付或排除掉，故电子产品的效能跟稳定性便不会受到严重的电磁干扰所影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (20)
1.一种用以预判及去除集成电路系统中电磁干扰特征的方法，包含有：
根据该集成电路系统的已转换原始数据来选择一频域范围以产生一区块频率分析结果，其中该已转换原始数据是通过一时频波形转换而产生；
设定标准数据；
比较该区块频率分析结果以及该标准数据来产生至少一比较结果；以及
当一处理器判断所有比较结果皆通过时，产生一通过分析报告，否则，执行一电磁干扰设计时频分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
比较该区块频率分析结果以及该标准数据的步骤包含有：
比较该区块频率分析结果的一峰值频率与该标准数据，以产生一第一比较结果；以及
比较将该区块频率分析结果的一宽频带振幅与该标准数据，以产生一第二比较结果；以及
该通过分析报告是于该处理器判断该第一比较结果以及该第二比较结果皆通过时产生。
3.根据权利要求2所述的方法，其中执行该电磁干扰设计时频分析的步骤包含有：
根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生一宽频带问题。
4.根据权利要求3所述的方法，其中根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生该宽频带问题的步骤包含有：
当该集成电路系统中没有发生该宽频带问题时，根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生一峰值问题；以及
当该集成电路系统中发生该宽频带问题时，执行一时频数据分析步骤来集成该第一比较结果、该第二比较结果以及该集成电路系统的时域仿真波形以产生已集成仿真数据，以及依据该已集成仿真数据来执行一时频数据分析以产生一时频数据分析结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其中根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生该峰值问题的步骤包含有：
当该集成电路系统中发生该峰值问题时，确认该集成电路系统中是否发生一特定频率问题，并执行该时频数据分析步骤；以及
当该集成电路系统中未发生该峰值问题时，执行该时频数据分析步骤。
6.根据权利要求2所述的方法，其中执行该电磁干扰设计时频分析的步骤包含有：
集成该第一比较结果、该第二比较结果以及该集成电路系统的时域仿真波形来产生已集成仿真数据，以及依据该已集成仿真数据来执行一时频数据分析以产生一时频数据分析结果。
7.根据权利要求6所述的方法，其中依据该已集成仿真数据来执行该时频数据分析的步骤包含有：
根据该已集成仿真数据以及该集成电路系统的已转换原始数据来产生合并仿真数据；
比较该第一比较结果以及该第二比较结果来判断一特定频率；
根据该合并仿真数据来确认该特定频率的一发生时间范围，并将该发生时间范围记录于该设计时间分析结果中；以及
判断该些电磁干扰特征在设计时间分析结果中是否可被识别出来。
8.根据权利要求1所述的方法，还包含有：
当该集成电路系统中的电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据不可获得时，保持该区块频率分析结果不变；以及
当该集成电路系统中的该电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据可获得时，根据该电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据来选择性地调整该区块频率分析结果。
9.根据权利要求8所述的方法，其中选择性地调整该区块频率分析结果的步骤包含有：
将该印刷电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据转换为已转换信号完整性/电源完整性数据；
设定该已转换信号完整性/电源完整性数据的频域范围来产生区块已转换信号完整性/电源完整性数据；
混合该区块已转换信号完整性/电源完整性数据以及该区块频率分析结果来产生一新的区块频率分析结果；以及
根据该新的区块频率分析结果来选择性地取代该区块频率分析结果。
10.根据权利要求1所述的方法，其中设定该标准数据的步骤包含有：
当电磁干扰历史数据可获得时，转换该电磁干扰历史数据来建立该标准数据，否则，使用一用户定义的标准数据。
11.一种机器可读取媒体，用以储存程序码，当一处理器执行该些程序码时，会使该处理器执行下列步骤：
根据该集成电路系统的已转换原始数据来选择一频域范围以产生一区块频率分析结果，其中该已转换原始数据是通过一时频波形转换所产生；
设定标准数据；
比较该区块频率分析结果以及该标准数据来产生至少一比较结果；以及
当一处理器判断所有比较结果皆通过时，产生一通过分析报告，否则，执行一电磁干扰设计时频分析。
12.根据权利要求11所述的机器可读取媒体，其中：
比较该区块频率分析结果以及该标准数据的步骤包含有：
比较该区块频率分析结果的一峰值频率与该标准数据，以产生一第一比较结果；以及
比较该区块频率分析结果的一宽频带振幅与该标准数据，以产生一第二比较结果；以及
该通过分析报告是于该处理器判断该第一比较结果以及该第二比较结果皆通过时产生。
13.根据权利要求12所述的机器可读取媒体，其中执行该电磁干扰设计时频分析的步骤包含有：
根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生一宽频带问题。
14.根据权利要求13所述的机器可读取媒体，其中根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生该宽频带问题的步骤包含有：
当该集成电路系统中没发生该宽频带问题时，根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生一峰值问题；以及
当该集成电路系统中发生该宽频带问题时，执行一时频数据分析步骤来集成该第一比较结果、该第二比较结果以及该集成电路系统的时域仿真波形以产生已集成仿真数据，以及依据该已集成仿真数据来执行一时频数据分析以产生一时频数据分析结果。
15.根据权利要求14所述的机器可读取媒体，其中根据该第一比较结果以及该第二比较结果来判断该集成电路系统中是否发生该峰值问题的步骤包含有：
当该集成电路系统中发生该峰值问题时，确认该集成电路系统中是否发生一特定频率问题，并执行该时频数据分析步骤；以及
当该集成电路系统中没发生该峰值问题时，执行该时频数据分析步骤。
16.根据权利要求12所述的机器可读取媒体，其中执行该电磁干扰设计时频分析的步骤包含有：
集成该第一比较结果、该第二比较结果以及该集成电路系统的时域仿真波形来产生已集成仿真数据，以及依据该已集成仿真数据来执行一时频数据分析以产生一时频数据分析结果。
17.根据权利要求16所述的机器可读取媒体，其中依据该已集成仿真数据来执行该时频数据分析的步骤包含有：
根据该已集成仿真数据以及该集成电路系统的已转换原始数据来产生合并仿真数据；
比较该第一比较结果以及该第二比较结果来判断一特定频率；
根据该合并仿真数据来确认该特定频率的一发生时间范围，并将该发生时间范围记录于该设计时间分析结果中；以及
判断该些电磁干扰特征在设计时间分析结果中是否可被识别出来。
18.根据权利要求11所述的机器可读取媒体，当该处理器执行该些程序码时，会使该处理器另执行下列步骤：
当该集成电路系统中的电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据不可获得时，保持该区块频率分析结果不变；以及
当该集成电路系统中的该电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据可获得时，根据该电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据来选择性地调整该区块频率分析结果。
19.根据权利要求18所述的机器可读取媒体，其中选择性地调整该区块频率分析结果的步骤包含有：
将该印刷电路板信号完整性/电源完整性频率分析数据转换为已转换信号完整性/电源完整性数据；
设定该已转换信号完整性/电源完整性数据的频域范围来产生区块已转换信号完整性/电源完整性数据；
混合该区块已转换信号完整性/电源完整性数据以及该区块频率分析结果来产生一新的区块频率分析结果；以及
根据该新的区块频率分析结果来选择性地取代该区块频率分析结果。
20.根据权利要求11所述的机器可读取媒体，其中设定该标准数据的步骤包含有：
当电磁干扰历史数据可获得时，转换该电磁干扰历史数据来建立该标准数据，否则，使用一用户定义的标准数据。
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