嵌入式片上CMOS电磁干扰检测微探针传感阵列集成电路的研究

本项目旨在研究高频数模混合信号集成电路芯片级电磁干扰（EMI）现象中磁物理量的微区检测和物理机理分析，为设计低电磁辐射和高抗干扰度的集成电路提供设计方法。本项目采用高灵敏度的分裂漏磁敏NMOS器件和高有效几何因子的磁敏PMOS负载器件组成互补型磁敏传感器（C-MAGFET），同时研究与上述磁敏传感器匹配的具有自校正功能和差分检测功能的CMOS磁敏检测电路。该传感器及其信号检测电路的几何尺寸小，可以嵌入到集成电路EMI源的适当位置，并采用分布式的时序检测，用于对芯片表面垂直的静态磁场和瞬态变化磁场进行分布式的检测。本项目在新型高灵敏度互补型磁敏晶体管和具有自校正功能、差分检测功能的CMOS传感器阵列集成电路设计方面有新意。本项目研发的嵌入式片上CMOS EMI微探针分布式传感器阵列集成电路，可用于对抑制EMI效应的集成电路设计规则进行验证和优化，提出更有效的抑制EMI效应的集成电路设计方案。

本项目旨在研究高频数模混合信号集成电路芯片级电磁干扰（EMI）现象中磁物理量的微区检测和物理机理分析，为设计低电磁辐射和高抗干扰度的集成电路提供设计方法。本项目采用高灵敏度的分裂漏磁敏NMOS器件和高有效几何因子的磁敏PMOS负载器件组成互补型磁敏传感器（C-MAGFET），同时研究与上述磁敏传感器匹配的具有自校正功能和差分检测功能的CMOS磁敏检测电路。该传感器及其信号检测电路的几何尺寸小，可以嵌入到集成电路EMI源的适当位置，并采用分布式的时序检测，用于对芯片表面垂直的静态磁场和瞬态变化磁场进行分布式的检测。本项目在新型高灵敏度互补型磁敏晶体管和具有自校正功能、差分检测功能的CMOS传感器阵列集成电路设计方面有新意。本项目研发的嵌入式片上CMOS EMI微探针分布式传感器阵列集成电路，可用于检测高频大容量功率模块中的磁场分布，为一起功率模块的由于电磁场分布不均匀带来的寄生参数较大的现象，具有一定的工程意义。针对上述研究目标，本项目开展了C-MAGFET结构的EMI检测微探针探测单元的研究，设计了与EMI检测微探针传感器匹配的传感器集成电路，并完成了相关的流片和测试。同时，将本项目研究的基于磁传感器集成电路的EMI检测微探针用于探测高压大容量功率模块的内部的电磁场，提出优化大容量功率模块内部寄生电感参数的方法，完成了功率模块的优化和新型优化模块的研制，搭建了寄生电感参数测试电路。试验结果表明，将EMI检测微探针用于大容量功率模块内部磁场的优化完全可行，使其内部由于电磁场引起的寄生电感参数下降35%，验证了本项目研发的CMOS EMI微探针具有一定的实用性。