Project SpeedrunのEMI試験結果：Ken WyattがAI設計PCBを検証

Project Speedrunでは、AIが設計した2基板構成のコンピューターを製作しました。NXPのi.MX 8M MiniでLinuxが動作するシステムオンモジュール（SOM）とベースボードです。Quilterの物理駆動型AIが基板の部品配置と配線を行い、その後エンジニアが38.5時間をかけてクリーンアップしました。検証結果では、イーサネットの速度テストからハードウェアアクセラレーションによる動画再生までのワークロードを扱い、残作業としてEMI/EMCスキャンを挙げていました。

EMIは、Speedrunに最も多く寄せられた批判でもありました。よくあったのは、AIは動作するPCBを設計できるとしても、「EMIを比べたらどうなのか？」という疑問です。

エレクトロニクス業界で最も尊敬されるEMCエンジニアの一人であるKen Wyattが、その想定を実際に検証しました。Kenは30年以上にわたってEMI問題の発見と解決に取り組んできました。その中には、Hewlett-Packardで事業部のEMCエンジニアとして過ごした約21年間も含まれます。Signal Integrity JournalとInCompliance MagazineにEMCコラムを毎月執筆しているほか、『EMI Troubleshooting Cookbook for Product Designers』の共著者でもあります。2026年7月から9月にかけて、Kenは自身のラボで横電磁波（TEM）セルを使い、Speedrunサンプル3枚と、NXP純正のリファレンスデザインから製作した基板1枚に対してEMCプリコンプライアンス試験を実施しました。

放射エミッションでは、AIが設計した基板のほうが、NXPの設計から製作した基板よりも良好な測定結果となりました。9月14日の比較では、おおよそ250〜650 MHzの大部分でSpeedrunのトレースがNXP設計基板のトレースを下回り、イーサネットクロックの高調波と考えられる成分も低くなっていました。さらに、約10〜250 MHzの電源変換によるEMIレベルは約5 dB低くなっていました。9月17日にライブ掃引を確認した際、Kenは250〜650 MHzの範囲の一部での差を約12 dBと推定しました。別のセッションでは、Speedrunサンプル3枚のトレースがよく重なりました。

本記事は、Kenと、Quilterのスタッフ電気エンジニアであるBen Jordanによる対談の録画と、Kenから提供された測定データに基づいています。録画の全編は記事の最後に埋め込んでいます。

主な結果

• 250〜650 MHzの大部分で、NXP設計基板よりエミッションが低い。図1の9月14日の比較では、この範囲の大部分でSpeedrunサンプルのトレースがNXP設計基板のトレースを下回っています。9月17日の収録中のライブ掃引では、Kenはその一部での差を約12 dBと推定しました。さらに、10〜250 MHzの広帯域なDC-DCコンバータのEMIは約5 dB低くなっていました。
• イーサネットクロックの高調波と考えられる成分が低い。NXP設計基板で最も高い狭帯域のピークはイーサネットクロックの高調波と考えられ、Speedrunではこれらが低くなっていました。どちらの設計も同じ型番のイーサネットPHYを使用しています。
• 1回のセッションでサンプル間の結果がよく一致。9月4日の掃引では、Speedrunサンプル3枚のトレースがよく重なりました。
• 条件を記録したベンチでの比較。プロットはTEMセル出力での信号レベルをdBµVで示しています。これらは近傍界での測定であるため、3 mまたは10 mの試験距離でのコンプライアンスマージンを予測するものではありません。

主な比較

図1は9月14日の掃引で、9月17日の収録におけるライブ掃引と同じスパン、分解能帯域幅とビデオ帯域幅、基準レベル、スケールで取得したものです。横軸はリニアで約100 MHz/div、縦軸はTEMセル出力での信号レベル（dBµV）です。

帯域の中ほど、おおよそ250〜650 MHzでは、SpeedrunのトレースがNXP設計基板のトレースを大きく下回っています。9月17日のライブ掃引を確認しながら、Kenはその差を約12 dBとし、「中央のこの領域全体が、NXPの基板よりかなり低くなっています……ここでは約12 dBの差があります」と述べています。この数値は、話題にしていた掃引の部分についての目視による推定です。差は周波数によって変化し、マーカーが示すのは青のトレースの値だけです。たとえばマーカー2（351 MHz）では、NXP設計基板のトレースは15.37 dBµVを示しています。

この結果はBenにとって意外なものでした。シグナルインテグリティのレビューでは、グラウンドプレーンのボイドの上を通るメモリのデータ線が指摘されており（後述）、さらにこの設計には約13系統の電源があり、そのうち11〜12系統は高周波の電流ループを持つスイッチングレギュレータです。「QuilterのAIが設計した私たちの基板が、オリジナルよりも高調波成分が少ない結果になるとは思っていませんでした」とBenは語っています。

以前の掃引でも同じ大小関係

この掃引では異なるアナライザと表示設定を使用したため、曲線の見え方は図1とは異なります。また、7月16日の測定ではTEMセルをシールドテントに入れていなかったため、環境ノイズが高くなっています。2枚の基板の大小関係は同じです。

イーサネットクロックの高調波と考えられる成分

図1の青のトレースに見られる高く幅の狭いラインは、Kenが、おそらくイーサネットクロックの高調波だと判断したもので、NXP設計基板から出る離散的なエミッションとしては最大のものです。Speedrunのトレースにも同じ高調波が現れていますが、振幅は平均して大幅に低くなっています。Kenが特に注目したのはこの違いで、「EMCの観点から見て、この基板の性能には感心しました。特に、イーサネットクロック、その振幅にこれほどの差があったことです」と述べています。

どちらの設計も同じ型番のイーサネットPHYをほぼ同じ位置に配置しており、部品レベルの変数の1つは揃っています。この測定では、レイアウト、層構成、動作状態のどの違いがピークの低下をもたらしたのかは切り分けられていません。候補の1つとして層構成が挙げられます。Speedrunの層構成はNXPのオリジナルと異なるからです。

スイッチングレギュレータのノイズ

Kenは、各掃引の左側に見られる広帯域のエネルギーをDC-DCコンバータのスイッチングによるもの、帯域中央のピークをそのスイッチングによる共振と考えられるものとしています。これは両方の基板に見られ、これだけ多くのスイッチングレギュレータを持つ設計では想定どおりです。

基板のエミッションと周囲の信号の切り分け

図1の黒のトレースは、シールドテントを閉じた状態での環境ノイズレベルです。100 MHz付近の小さなピークはFM放送局、帯域の上端付近の大きなスパイクはテントから漏れ込んだ携帯電話の電波と考えられます。どちらの基板にも携帯電話の無線機能はなく、オプションの無線モジュールもどちらにも実装されていません。トレースが環境ノイズのフロアに近づく帯域では、トレース間の小さな差にはほとんど意味がありません。

Speedrunサンプル3枚

設計ごとにサンプル1枚では比較の根拠として弱いため、9月4日にはSpeedrunサンプル3枚すべての測定も行われました。図3はその結果を重ねて表示したものです。

EMCプリコンプライアンス試験のセットアップ

EMCプリコンプライアンス試験は、コンプライアンス試験所の利用時間が限られ、費用もかかる正式な評価の前に、エンジニアがエミッションを発見して調査するのに役立ちます。プリコンプライアンスはKenの専門分野であり、今回KenはTEMセルを使って、各基板で測定したエミッションをベンチ上で比較しました。

TEMセルは、小型の基板が内部に収まるように拡大した50Ωの伝送線路です。中央のプレート（セプタム）が中心導体として、外側のプレートがシールドとして機能します。一端にスペクトラムアナライザ、もう一端に50Ωの終端を接続すると、基板からのエミッションがセプタムに結合し、アナライザに表示されます。そのため、TEMセルはベンチ上で基板同士を比較するのに役立ちます。

プロットが示すのはセル出力での電圧（dBµV）であり、試験距離における校正済みの電界強度ではありません。KenはTEMセルを使ったトラブルシューティングに関する記事の中で、TEMセルでの測定は「3 mまたは10 mの試験距離で校正済みのEMIアンテナを使った測定と必ずしも一致するわけではない」と書き、セル内で測定された低減が、それらの距離でも同じ低減になるとは限らないと述べています。

図4の7月のセットアップでは、基板はセルのセプタムの上に置かれていました。9月の掃引では、セルの下半分で発泡材の上に置かれています。プレート間の電界は均一で、セルは基板よりもはるかに幅が広くなっています。また、Kenが公開しているガイダンスでは、基板をプレートやセプタムからある程度離して置くことを推奨しています。

セルは、Langer EMV製のシールドテントの中に置かれていました。テントは金属化した布でできており、マグネットストリップでベースプレートに密着させます。FM放送、テレビ、業務用無線、携帯電話など周囲の信号の大部分を遮断するため、ノイズフロアは基板を比較できる程度に低く保たれます。

基板に接続されたケーブルも、基板上で発生した電流に駆動されて放射します。電源ケーブルの寄与を抑えるため、USB-Cケーブルに取り付けた4個のTokin ESD-SR-160フェライトコアでコモンモード電流を抑制しています。これらのフェライトコアは約100〜600 MHzで有効なインピーダンスを持ちます。

試験対象のハードウェア

Speedrunサンプルは、QuilterのAI PCB設計ワークフロー全体を経て完成した最終基板です。Quilterがシステムオンモジュールとベースボードの部品配置と配線を行い、その後エンジニアが38.5時間をかけてクリーンアップしました。その内容は第3回のクリーンアップに関する記事に記録しています。このクリーンアップには、電源ポリゴンの拡大、大電流ネットの調整、ベースボード上のL102インダクタを対応するDC-DCコンバータの隣へ移動する作業などが含まれます。今回の比較は、このワークフロー全体の結果を測定したものです。手を加えていないQuilterの出力や、個々の手作業による変更の寄与を切り分けるものではありません。

NXP設計基板は、NXPのオリジナルの設計ファイルからSierra Circuitsで製作しました。SierraがVT47を在庫しているため、NXPが指定するTU768ではなくVT47基材を使用しています。この基板でも、Speedrunサンプルと同じLinuxイメージを動作させました。

今回の測定から言えること

9月14日のTEMセルでの比較では、おおよそ250〜650 MHzの大部分で、完成したSpeedrun基板の測定値がNXP純正のリファレンスデザインから製作した基板を下回り、7月16日の掃引でも同じ大小関係が見られました。未解決の点もいくつか残っています。

• 放射エミッションのみ。伝導エミッションとイミュニティ（放射イミュニティ、ESD、電気的ファストトランジェント）は試験していません。
• 基板単体。どちらの基板も筐体に収めておらず、完成品が備えるケーブルも接続していません。
• NXP設計基板のサンプルは1枚のみ。その基板は、NXPの仕様とは異なる基材で製作されています。
• 因果関係は切り分けていない。結果からは、どの設計上の違いがレベルの低下をもたらしたのかは特定できません。

Speedrunは、機能試験、エミッション測定、シグナルインテグリティのレビューがそれぞれ別のチェックである理由も示しています。基板の製造と実装が進む間に、Quilterは最終設計をSignalEdge Solutionsに送り、SIwaveによるシグナルインテグリティ解析を依頼しました。解析の結果、近接して配置されたスルーホールビアによってグラウンドプレーンに8の字形のボイドが生じ、その上をメモリデータ（DQ）線が通っている箇所が見つかりました。クリーンアップ中に見つかっていれば、手作業で修正されていたはずの問題です。

それでも、基板上ではLinuxが安定して動作しています。起動時のメモリのリンクトレーニングによる補償が働き、ボイドの周囲に十分なグラウンドが残っているためである可能性があります。基板が動作していても、そのチャネルにどれだけのマージンがあるかはわからないため、この指摘は依然として重要です。だからこそQuilterは、すべてのレイアウトを、エンジニアがレビューして承認する候補として扱っています。

この比較がPCB設計者に示すこと

• 測定する最終ハードウェアを記録する。基板のリビジョン、層構成、クリーンアップ中に加えた変更を記録し、どのレイアウトがそのトレースを生んだのかを読者が正確に把握できるようにします。
• トレース間の差を検証可能にする。セッションごとに動作状態とアナライザの設定を記録し、可能な場合は、目視による推定の代わりに、対にしたマーカーの読み値やトレースのエクスポートを使用します。
• ベンチで良好な結果が出ても、基準プレーンの局所的な形状を確認する。SpeedrunはLinuxを安定して動作させ、TEMセルでも良好な測定結果を示しましたが、ボイド上のDQ線の問題が表面化したのはシグナルインテグリティ解析だけでした。

Kenの言葉を借りれば、「EMCの観点では、PC基板、そのレイアウト、そして特に層構成が、製品の成否を左右します」。QuilterのAIは、専用のグラウンド基準プレーンを中心にPCBレイアウトを構築します。これらのプレーンは通常、ユーザーが定義した層構成の最も外側の内層（第2層と第N-1層）に配置され、戻り経路を表層のマイクロストリップ配線向けに基板の大部分で連続して確保します。上記のボイドのような局所的な不連続は、引き続き確認が必要です。

基板をご自身で確認するには、Project Speedrunの設計ファイルをダウンロードしてください。

対談の全編を視聴

Ken Wyattについて

Ken Wyattは、EMIとEMCに関してエレクトロニクス業界で最も権威ある専門家の一人です。KenはWyatt Technical Servicesのプリンシパルコンサルタントで、30年以上にわたってEMCに携わり、EMIのトラブルシューティングとプリコンプライアンス試験を専門としています。航空宇宙分野で10年間勤務した後、1986年にHewlett-Packardに入社し、約21年間にわたり事業部のEMCエンジニアを務めました。2日間のPractical EMC Designセミナーを開発し、世界各地のAgilent Technologies社内で講師を務めました。Benは以前からKenを「The EMC Doctor」として知っています。HPを離れてからは、数百社に対してベンチトップでのEMC特性評価、トラブルシューティング、プリコンプライアンス試験を支援してきました。

Kenは2016年から2018年までInterference Technologyのシニアテクニカルエディターを務めました。毎月、Signal Integrity Journalの「Practical EMC」コラムとInCompliance Magazineの「EMC Bench Notes」を執筆しています。Henry Ottが序文を寄せた『EMI Troubleshooting Cookbook for Product Designers』をPatrick Andréと共著したほか、『EMC Pocket Guide』と『RFI Radio Frequency Interference Pocket Guide』の共著者でもあります。全3巻の『EMC Troubleshooting Trilogy』では、測定ツールとプローブ（第1巻）、エミッションのトラブルシューティング（第2巻）、イミュニティ（第3巻）を扱っています。IEEEのライフシニアメンバーで、IEEE EMCソサイエティにも長年所属しており、米国と欧州でEMCセミナーの講師を務めています。

よくあるご質問

Project Speedrunは正式なEMC試験に合格しましたか？

基板は正式なコンプライアンス試験を受けていません。業界有数のEMCコンサルタントであるKen Wyattが、TEMセルを使い、放射エミッションをベンチで比較しました。Kenはこの方法を、プリコンプライアンスには適しているものの正式なコンプライアンスには適さないと説明しています。伝導エミッションとイミュニティは試験していません。

比較対象の基板は市販のNXP EVKでしたか？

いいえ。QuilterがNXPのi.MX 8M Mini EVKの設計ファイルをもとにSierra Circuitsで製作したもので、NXPが指定するTU768ではなくVT47基材を使用しています。メーカー製のEVKの測定は、今後のフォローアップとして提案されています。

約12 dBの差とは何を指しますか？

Ken Wyattが5 dB/divのSignal Houndの掃引から目視で推定した値で、250〜650 MHzの領域のうちKenが説明していた部分における、SpeedrunサンプルとNXP設計基板の差を指します。差はその範囲内で変化します。これはTEMセル出力でのdBµV単位のベンチ測定であり、遠方界のエミッションマージンではありません。

この試験はAI PCB設計とEMIについて何を示していますか？

本記事で示した比較では、おおよそ250〜650 MHzの大部分で、AIが設計したSpeedrun基板の放射エミッションの測定値が、チップベンダーのリファレンスデザインから製作した基板よりも低くなりました。完成したレイアウトは、Quilterによる部品配置と配線に、エンジニアによる38.5時間のクリーンアップを組み合わせたものです。この測定は、どの設計上の違いがこの結果をもたらしたのか、また他のレイアウトでも同じ結果になるのかを立証するものではありません。

完成品では、ほかに何を試験する必要がありますか？

完成品では、想定する筐体、ケーブル、周辺機器、動作条件を用いて、適用されるエミッションとイミュニティの要件に対する評価が必要になります。今回のベンチでの測定は、その評価の一部しかカバーしていません。

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参考文献

• Wyatt, Ken.「AI-Designed PCB vs. NXP Reference Design: EMI Test Review With Ken Wyatt」インタビュアー：Ben Jordan。Quilter、2026年11月4日。YouTube動画、54:30。
• Nesterenko, Sergiy.「Cleaning Up an AI-Designed Computer: Refining the Layout for Production-Ready Hardware (Part 3/6)」Quilter、2025年12月10日。
• Nesterenko, Sergiy.「Validating an AI-Designed Computer: Running Under Real Workloads (Part 4/6)」Quilter、2025年12月10日。
• Wyatt, Kenneth.「Using a TEM Cell for Radiated Emissions and Immunity Troubleshooting」Interference Technology、2024年10月29日。
• PCD&F.「New Book Helps Lower Risk of Compliance Test Failures」2026年10月27日閲覧。
• InCompliance Magazine.「Ken Wyatt」2026年10月27日閲覧。
• Altium.「Kenneth Wyatt」Altium Resources、エキスパートプロフィール。2026年10月28日閲覧。
• IEEE.「2025 Milwaukee IEEE EMC Seminar: EMC Essentials for Product Designers」IEEE vTools。2026年10月28日閲覧。
• Signal Integrity Journal.「Kenneth Wyatt」著者プロフィール。2026年10月28日閲覧。