設(shè)計非接觸式測試架構(gòu)

M3的解決方案如圖2所示，包括發(fā)電機，電源，LSI，測試電路，無線電波發(fā)射器和天線。正如Kamiya所說，該解決方案非常簡單，具有成本效益，并且需要少的準(zhǔn)備時間。該解決方案已經(jīng)在日本獲得了贈款，并已提交為PCT。

創(chuàng)新的LSI測試：一種非接觸式方法利用電磁輻射圖1：常規(guī)測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（源M3 Corporation）創(chuàng)新的LSI測試：一種非接觸式方法利用電磁輻射。

圖2：M3的解決方案（來源M3 Corporation）

該團(tuán)隊開發(fā)了一個5 mm×5 mm測試元素組（TEG），其三個組件設(shè)計為協(xié)同工作，如圖3的框圖所示。

圖3 LSI TEG的框圖（來源M3 Corporation）

載波發(fā)電機：通過環(huán)振蕩器的精度

選擇以簡單性和可調(diào)性而聞名的環(huán)振蕩器以生成載波。三階段的逆變器配置（奇數(shù)階段以確保振蕩）產(chǎn)生了基本頻率。

為了實現(xiàn)雙重頻率，團(tuán)隊在逆變器輸出處引入了電容載荷：

高頻模式（3.64 GHz模擬）：負(fù)載設(shè)計，僅寄生電容就決定了振蕩速度。

低頻模式（66 MHz模擬）：添加MOS柵極電容（1 pf）以減慢振蕩器。

振蕩器輸入的NAND門充當(dāng)啟用/禁用開關(guān)，從而可以選擇性激活配置。

阻抗匹配：橋接電路和天線

阻抗行進(jìn)電路旨在使用行李箱時鐘分布電路化電源傳遞到天線。在八個級聯(lián)的逆變器階段，這種方法將晶體管柵極寬度逐漸縮放為E≈2，從而呈指數(shù)降低輸出阻抗：z Final = z初始·e -n。

HSPICE模擬驗證了25.03Ω的終阻抗，這對于地減少天線界面的信號反射至關(guān)重要。該拓?fù)涞娜狈?biāo)準(zhǔn)化的單元格需要定制的并行細(xì)胞配置，從而強調(diào)了在約束布局中阻抗匹配的挑戰(zhàn)。

盤式天線：化輻射效率

優(yōu)化了蝕刻到頂部金屬層（0.99 ?m厚）的單極天線，以用于低頻共振。其長度為4400 ?m（靠近TEG的邊緣），寬度為35 ?m，平衡空間約束，并具有輻射效率。天線下方的接地平面和平行的GND線減少了寄生耦合，而天線的位置（以TEG為基于TEG）來自其他組件的干擾。 FEM模擬顯示16 GHz的共振頻率高于實驗靶標(biāo)，促使未來對微型天線設(shè)計的研究。

模擬：驗證理論框架

使用HSPICE的時間域分析

使用Synopsys Starrc進(jìn)行RC提取和HSPICE進(jìn)行瞬態(tài)分析，團(tuán)隊提取了電壓/電流波形和衍生功率輪廓。離散的傅立葉變換（DFT）分析證實了3.64 GHz（高）和66 MHz（低）的模擬頻率。模擬和實驗之間的差異（例如，3.64 GHz vs. 2.5 GHz）歸因于未建模的寄生抗性和過程變化，突出了理想模型與硅現(xiàn)實之間的差距。

“我們注意到仿真結(jié)果與實際測試結(jié)果之間存在差異。我們已經(jīng)預(yù)料到了這種差異的一些可能原因。這些包括模式電阻的準(zhǔn)確性，寄生能力以及環(huán)振蕩器中電容器的值。我們現(xiàn)在正在設(shè)計第二次攻擊，我們將在下一步中實施。”卡米亞說。

FEM模擬：天線性能見解

FEMTET軟件對天線的返回?fù)p失和輻射模式進(jìn)行了建模。 16 GHz時的-10 dB返回?fù)p失表明較強的共振，而3D輻射圖顯示出全向發(fā)射，橫向傳播增強。盡管具有較高的模擬共振，但天線的物理長度（在16 GHz時≈λ/4）提出了諧波操作，因此需要對較低的頻率進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。

實驗驗證：從理論到實踐

測試板集成了功率調(diào)節(jié)器，開關(guān)和LSI TEG，從而可以對振蕩器模式和阻抗配置進(jìn)行動態(tài)控制。使用Tektronix RSA306B頻譜分析儀和TBPS01 EMI探針，在屏蔽環(huán)境中捕獲了排放，以減輕環(huán)境噪聲。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)包括：

配置1（高頻 +阻抗匹配）：明確的2.5 GHz峰，比模擬低31％，但穩(wěn)定。

配置2（低頻 +阻抗匹配）：一個84 MHz信號，比模擬高27％，歸因于電容載荷不準(zhǔn)確。

配置3（無阻抗匹配）：無可檢測的排放，強調(diào)阻抗部分在信號完整性中的作用。

EMI探測器的定位（在TEG上方≈5毫米）和天線的近場優(yōu)勢強調(diào)了遠(yuǎn)場信號捕獲中的挑戰(zhàn)，這表明未來對接收器靈敏度的工作。