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엔지니어 칼럼

회로 설계와 EMC 설계의 밸런스

서론

칼럼 「회로 설계와 EMC 설계의 밸런스」를 시작합니다.

안녕하세요. 로옴의 이나가키입니다.
앞으로 매월 칼럼을 기고하게 되었습니다. 많은 관심 부탁드립니다.
LSI나 세트를 설계하는 경우, 제품 사양에 전기적 특성을 맞추는 회로 설계와, EMC 국제 규격에 준거시키는 EMC 설계는 일반적으로 양립될 수 없으므로 (트레이드 오프 관계), 밸런스 감각이 필요합니다.
본 EMC 칼럼에서는 이러한 밸런스 감각, 설계의 「밸런스」에 대해 게재하고자 합니다.

먼저 자기 소개를 하겠습니다.

지금으로부터 30년전 로옴에 입사 후, 반도체 집적 회로 (IC)의 설계 부서에 배치되었습니다.
당시는 바이폴라 IC가 주류로, 프로세스 룰 (메탈층 배선 폭)은 10µm (마이크로미터)였습니다. 소자수도 수백 소자 정도로, 반도체 집적 회로 (IC)를 거의 수작업으로 제작하는 상황이었습니다. 회로도는 그래프 용지에 직접 손으로 그리고, 브레드 보드 상에 전자부품을 솔더링해서 동작을 확인했습니다. 회로 시뮬레이터도 없어서, 계산기를 사용한 계산 결과와 브레드 보드의 측정치를 비교하면서 회로를 설계하던 시대였습니다. 양산용 글래스 마스크를 만드는 CAD 데이터도 손으로 직접 그리고, 디지타이저 (digitizer)로 데이터를 입력하는 원시적인 환경이었습니다.

그래도 이론 계산식이나 계산 결과의 오류에 대해서는 매우 엄격한 교육을 받았던 기억이 있습니다. 그리고 측정뿐만 아니라 프로브 위치에 대해서도 세세하게 주의를 받았습니다. 컴퓨터, 인터넷도 없었던 시대였기 때문에 설계에 관한 정보는 시판 서적이나 상사 및 선배로부터 입수할 수밖에 없었습니다.

그런 시대도 시간이 흘러, 회로 시뮬레이터가 도입되고 컴퓨터도 보급되면서, 점점 이상적인 설계 환경이 갖추어 지기 시작했습니다. 스스로 시뮬레이션 모델을 작성하고 파라미터를 추출하여 회로 시뮬레이션을 할 수 있고, Mono-kit (트랜지스터 1개만 포함된 패키지)과의 측정치 비교를 통해 어떤 파라미터가 어떻게 작용하는지도 간단히 확인할 수 있게 되었습니다.

당시 로옴의 강점은 고객의 요구를 모두 실현할 수 있는 커스텀 IC였기 때문에, 저 역시 20기종 정도의 제품을 개발하고 양산을 진행했습니다. 저에게는 매우 소중한 경험이었습니다. 첫번째 프로토타입 단계에서 기본 동작, 두번째 프로토타입 단계에서 특성을 맞추고, 세번째 프로토타입 단계에서 양산 대응하는 패턴으로, 음성용 · 영상용 아날로그 IC, 아날로그 디지털 IC를 개발하였습니다. 당시 개발한 반도체 집적 회로 (IC) 중에서는 지금도 계속 양산중인 제품도 있습니다.

그리고 도쿄 전근 및 연구소 출향, 대학과의 공동 연구에도 참여하는 기회를 얻었습니다. 이때부터는 컬쳐쇼크의 연속이었습니다. 해외의 평의회에도 참석했는데, 외국계 경합 대기업끼리 경쟁 기술에 대해 대화를 나누는 것을 보고 같은 공간에 있는 것 자체가 믿기지 않았습니다. 이 공동 연구에서는 시뮬레이션 모델에 대해 많은 것을 배울 수 있었습니다. 논문 작성 방법, 발표 방법, 회의 진행 방법 등, 모든 기초적인 개념들을 이때 얻을 수 있었습니다.

출향지에서 돌아와, 전자 양립성 (EMC)에 관한 업무를 담당하고, 올해로 12년째가 되었습니다. 여러가지 실무를 통해 전자 양립성 (EMC)은 매우 이상한 현상이 아니라, 이론적으로 해결 가능하다는 사실을 알게 되었습니다. 또한, 회로 동작을 이해하는 것만으로도 상당한 부분에 적용 가능하다는 것도 알게 되었습니다.

본 칼럼에서는, 약 30년에 걸쳐 축적해온 이러한 경험을 바탕으로, 세세한 부분에 얽매이지 않고 반도체 집적 회로 (IC) 및 전자 양립성 (EMC)을 폭넓은 시선에서 알기 쉽게 설명하고자 합니다. 반도체 집적 회로 (IC)와 전자 양립성 (EMC)에 대해 간단히 설명하는 초급편과 전자 양립성 (EMC)을 구체적으로 다룬 중급편으로 구성할 예정입니다.

다음 편을 기대해 주세요. 감사합니다.

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