什麼是「電磁耦合 」？

電磁干擾（EMI）的產生，源於電與磁之間的密切關係。電磁波由相互垂直的電波與磁波組成。這兩者對頻率、電壓、電流及距離的反應各不相同，但隨著電子系統設計的近期進展，電場因素已成為造成干擾的主要原因。

電磁干擾（EMI）也可能源於所有電導體在高頻下都會充當天線。當導線長度接近其所傳輸訊號頻率波長的一半時，該導線便會開始發出顯著的電磁能量。因此，在低頻下，導線必須相當長才會產生顯著的電磁輻射。 但在高頻下，即使是極短的導線也會充當天線。隨著電晶體的切換速度增加，電磁耦合 的發生機率隨之上升，電晶體因而成為電磁雜訊的主要來源。為確保晶片的機能與效能，輻射訊號應控制在可接受的水平以下。

要釐清電磁干擾（EMI）耦合的原因，最關鍵的是要了解干擾是如何從源頭耦合到接收端的。電磁干擾的耦合方式主要有四種：傳導、輻射、電容耦合與電感耦合。

當電磁干擾（EMI）沿著設計中連接源頭與接收端的導電線路或電路路徑傳輸時，即被視為導電耦合。 導電耦合常發生於配電線路上。根據連接方式的不同，導電耦合可分為共模傳導或差模傳導。 例如，當您開啟廚房的攪拌機時，可能會導致電視畫面出現干擾，因為兩者皆連接至同一條電路。解決導電耦合最有效的方法是對電線進行屏蔽並使用濾波器。

透過輻射傳遞的電磁干擾（EMI）無需在源頭與接收端之間建立任何物理連接。輻射耦合通常發生在較高頻率下，此時由高頻運作的電路所輻射出的非預期電磁訊號，會被附近的其他晶片或電路接收。例如，每當您搭乘飛機起飛或降落時，都會被要求關閉電子裝置，因為電子設備產生的電磁輻射可能會干擾飛機的電子裝置與系統。 輻射耦合可能會干擾正常運作，甚至導致故障。

電場分量負責電容耦合，而磁場則負責電感耦合。當兩根導體彼此非常接近時，便會發生電容耦合。源導體中的變動電壓會透過電容將電荷傳輸至受影響的導體。這種現象主要發生在晶片上佈線緊密的訊號路徑中，因為電子電路在該處佈局非常密集。

感應耦合取決於源頭在受影響導體周圍產生的磁場。磁場的變化會在附近的受影響導體中誘導出不希望出現的電流。當兩個電路元件彼此緊鄰但未直接連接時，便會發生感應耦合。然而，感應耦合的範圍其實可以更遠，特別是當源頭周圍環繞著導電環時。

變壓器與電感器： 電磁耦合 是任何電子電路中變壓器與電感器運作的基礎。變壓器有助於電壓調節以及不同電路之間的功率傳輸，而電感器則能將能量儲存於磁場中，並過濾掉不需要的頻率。

資料傳輸：電磁耦合 應用於近場通訊（NFC）及感應式資料傳輸等技術中，可實現快速且安全的資料交換。

感應式充電： 電磁耦合 應用於感應式充電系統中，例如智慧型手機及其他電子裝置的無線充電板。

串擾： 平行傳輸的訊號之間所產生的非預期電磁耦合 ，稱為「串擾」。這可能導致訊號完整性 問題，進而造成資料損毀並降低電路性能。

雜訊與干擾： 電磁耦合 可能為敏感電路引入不必要的雜訊與干擾。數位電路產生的雜訊可能會干擾類比部分，對整體電路性能構成嚴重威脅。此類干擾會降低訊號品質，進而導致積體電路（IC）內部出現錯誤與故障。

訊號完整性 問題： 高頻訊號特別容易受到電磁耦合 的影響，進而導致訊號完整性 等問題，例如反射、振鈴及衰減。這可能會影響積體電路的整體可靠性與性能。

積體電路（IC）的輻射： 電磁耦合 可能導致積體電路（IC）發出電磁輻射。這可能會對附近的其他電子裝置和系統造成電磁干擾（EMI），進而導致不符合電磁相容性（EMC）標準。 

電磁干擾（EMI）易受影響性： 由於積體電路體積小且電路密度高，因此也容易受到外部電磁干擾的影響。這可能會導致積體電路運作失常或中斷。

近年來電子技術的快速發展，促使設計人員開發出體積小巧、效率高且速度極快的晶片設計。這為晶片設計人員帶來了重大挑戰，其中之一便是電磁干擾（EMI）問題。電磁干擾會直接影響晶片的性能與可靠性，而電磁干擾中的電場因子，是導致電路間產生不需要的訊號耦合的主要原因。

為了減輕電磁輻射（電磁耦合 ）對晶片設計的影響，設計人員會採用多種技術。屏蔽是一種常見的技術，用於避免在射頻積體電路（RF ICs）等高速晶片中產生電磁干擾。 屏蔽層能吸收或阻隔電場，防止不需要的訊號與電晶體、天線或其他有源元件等敏感電路元件產生交互作用。屏蔽可透過多種方式實現，包括使用由導電材料製成的外殼，或將導電材料作為電路板內的層來使用。

另一種減輕電磁耦合 影響的技術，是採用預先定義的高速佈局技術與先進的模擬方法。由於晶片是在極高速度下設計，且使用高資料傳輸速率的訊號，僅靠這些技術並不足以確保電磁相容性（EMC）。因此，利用先進的模擬方法預測積體電路的電磁耦合 行為至關重要。 新思科技 提供一套完整的電磁模擬工具，能夠合成電感器，並預測 RF IC 的 EMI 行為及進行簽核。這些工具的自動化與建模能力，使設計人員能夠以更快的資料傳輸速率進行設計，並達到更高的保真度。

電磁耦合 這是先進高速晶片設計中的重要議題，因為它會影響電子電路的性能與可靠性。遵循佈局準則並使用屏蔽、濾波器及其他元件固然重要，但唯有透過模擬工具，才能預測其在實際環境中的行為。 新思科技 提供業界頂尖的電磁干擾（EMI）分析技術，藉此生產出符合目標應用性能與可靠性要求的高品質晶片。 

透過理解電磁耦合 的原理，並採用有效的技術來減輕其影響，晶片設計人員便能設計出能夠可靠運作並達到預期性能水準的電路。

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