現(xiàn)在隨著對(duì)于芯片的使用環(huán)境要求的愈加地苛刻，它在產(chǎn)品的生命周期中也面臨著很大的挑戰(zhàn)，但是在隨著制造尺寸的變小以及采取了新的封裝技術(shù)的時(shí)候，就又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的影響，這也就直接地導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)電源器件的性能研發(fā)的失敗。

隨著科學(xué)技術(shù)的日漸發(fā)展，尤其是電子技術(shù)快速的更新?lián)Q代，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源等電子設(shè)備所用的元器件的質(zhì)量要求也是越來(lái)越高，而半導(dǎo)體器件的廣泛使用，它的壽命經(jīng)過(guò)了性能退化，最終導(dǎo)致了失效。

在現(xiàn)在有很大一部分的開(kāi)關(guān)電源電子元器件在極端溫度以及惡劣的環(huán)境下進(jìn)行工作，造成不能進(jìn)行正常的工作，也有很大的一部分開(kāi)關(guān)電源元器件在研發(fā)的時(shí)候就已經(jīng)止步于實(shí)驗(yàn)室以及晶圓廠里面。除去人為使用的不當(dāng)、浪涌以及靜電擊穿等等，這些都是導(dǎo)致了半導(dǎo)體器件的壽命縮短的原因，除此之外，有一些運(yùn)行正常的器件也會(huì)受到損害，并且出現(xiàn)元器件退化。

開(kāi)關(guān)電源半導(dǎo)體元器件的失效原因不可勝數(shù)，當(dāng)然主要是存在于幾個(gè)方面：

開(kāi)關(guān)電源元器件的設(shè)計(jì)

在先進(jìn)的特征尺寸節(jié)點(diǎn)上，芯片老化是一個(gè)日益嚴(yán)重的問(wèn)題，但是直到目前為止，大多數(shù)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都沒(méi)有這個(gè)必要去處理它。在隨著新的可靠性的要求在開(kāi)關(guān)電源等市場(chǎng)的提出之后，這些需要對(duì)影響老化的因素進(jìn)行一個(gè)全面的分析，這將會(huì)發(fā)生重大的變化。

人們通常都知道開(kāi)關(guān)電源半導(dǎo)體器件會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸老化，但是對(duì)于老化機(jī)制或者是導(dǎo)致了芯片失效的制約因素卻是毫不知情。除此之外，我們根據(jù)應(yīng)用的不同，可以對(duì)開(kāi)關(guān)電源器件的最短壽命有一個(gè)確定的要求。

對(duì)于消費(fèi)類(lèi)設(shè)備可能是2年或者是3年，對(duì)于電信設(shè)備則可能會(huì)長(zhǎng)達(dá)10年。鑒于老化的過(guò)程復(fù)雜并且一般來(lái)說(shuō)是難以完全進(jìn)行預(yù)測(cè)，在如今有許多的芯片設(shè)計(jì)經(jīng)常會(huì)采用冗余設(shè)計(jì)的方法，以此來(lái)保證足夠的余量來(lái)滿(mǎn)足可靠壽命工作的要求。

“ 我們以運(yùn)算放大器為例子，它是很多東西的一個(gè)基礎(chǔ)。開(kāi)關(guān)電源運(yùn)算放大器它必須要正確的偏置，并且必須在經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)電源電壓當(dāng)中留有一些余量。然后還必須保證留下足夠的余量，這樣子隨著時(shí)間的推移，運(yùn)算放大器的老化就會(huì)保持在開(kāi)關(guān)電源晶體管的飽和區(qū)域之內(nèi)。開(kāi)關(guān)電源晶體管的過(guò)驅(qū)動(dòng)余量正在縮小，因?yàn)?/span>7nm的電源電壓是750mV，而閾值約350mV，所以幾乎沒(méi)有任何的空間來(lái)保留一個(gè)較大的余量。隨著開(kāi)關(guān)電源老化以及閾值電壓可以偏移到多達(dá)50mV。如果開(kāi)關(guān)電源運(yùn)算放大器的偏置電路偏移了50mV，那么它可能會(huì)從飽和區(qū)域變成線性區(qū)域或者是開(kāi)關(guān)電源三極管區(qū)，而開(kāi)關(guān)電源晶體管則會(huì)變成電阻器而且不再具有增益。運(yùn)算放大器它的功能是提供增益，在那時(shí)開(kāi)關(guān)電源電路就會(huì)變得毫無(wú)用處。”

老化以及可靠性是模擬設(shè)計(jì)師需要面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。今天的設(shè)計(jì)可能不會(huì)在明天運(yùn)行，因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)可能會(huì)發(fā)生降級(jí)，我們目前最重要的是必須要保證滿(mǎn)足了市場(chǎng)所有老化以及可靠性的要求。