嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82888379  13718660290
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

半导体元器件为什么容易失效,离不开这五大原因!

2021/4/22 16:39:36
浏览次数: 29

伴随着对芯片的使用环境要求的越来越苛刻,在产品的生命周期中还面临很大的挑战,但是随着制造尺寸变小以及采用新的封装技术时,又会有新的影响产生,也就直接导致了器件性能研发的失败。


随着科学技术的发展,尤其是电子技术的更新换代,对电子设备所用的元器件的质量要求越来越高,半导体器件的广泛使用,其寿命经过性能退化,最终导致失效。


有很大一部分的电子元器件在极端温度和恶劣环境下工作,造成不能正常工作,也有很大一部分元器件在研发的时候就止步于实验室和晶圆厂里。除去人为使用不当、浪涌和静电击穿等等都是导致半导体器件的寿命缩短的原因,除此之外,有些运行正常的器件也受到损害,出现元器件退化。


半导体元器件失效原因不可胜数,这里兆亿微波商城整理出来了几个主要存在的方面:


1.元器件的设计


先进特征尺寸节点上,芯片老化是个日益严重的问题,但到目前为止,大多数设计团队都没有必要处理它。随着新的可靠性要求在汽车等市场的提出,这些需要对影响老化的因素进行全面分析,这将发生重大变化。


人们通常都知道半导体器件会随着时间的推移逐渐老化,但对于老化机制或导致芯片失效的制约因素却毫不知情。此外,根据应用的不同,对器件的最短寿命有确定的要求。


对于消费类设备可能是2或3年,对于电信设备可能长达10年。鉴于老化过程复杂且通常难以完全预测,如今许多芯片设计经常采取冗余设计的方法,以确保足够的余量来满足可靠寿命工作的要求。


以运算放大器为例,它是很多东西的基础。运算放大器必须正确偏置,并且必须在过驱动电压中留有一些余量。然后你必须确保留下足够的余量,这样随着时间的推移,运算放大器的老化将保持在晶体管的饱和区域内。晶体管的过驱动余量正在缩小,因为7nm的电源电压为750mV,阈值约为350mV,因此几乎没有任何空间来保留较大余量。随着老化,阈值电压可以偏移多达50mV。如果运算放大器偏置电路偏移50mV,它可能会从饱和区域变为线性区域或三极管区,晶体管会变为电阻器而不再具有增益。运算放大器的功能是提供增益,那时电路变得毫无用处。


老化和可靠性是模拟设计师面临的挑战。今天的设计可能不会在明天运行,因为这些设计可能会发生降级,目前最重要的是必须确保满足市场所有老化和可靠性的要求。


半导体元器件为什么容易失效,离不开这五大原因!


2.元器件的制造


半导体器件的制造涉及到测量仅几纳米的结构。作为参照,人类DNA链直径为2.5nm,而人头发直径则为80,000至100,000nm。一粒尘埃可以摧毁晶圆片上的几个裸片。


如果裸片的尺寸变大,随机失效的可能性就会增加。对于成熟的工艺节点,产率可能在80%到90%之间。然而,对于较新的节点,产率可能大大低于50%,尽管实际数字是严格保密的。


即使裸片没有受到灾难性的影响,也不能被认为是可操作的。制造步骤不完善,哪怕一个原子的工艺变化也会产生显着的差异。虽然这可能不会对设计的某些部分产生影响,但如果工艺变化恰好与关键时序路径吻合,则可能会使器件不符合规格。


随着设计逐渐演变成采用先进封装的深亚微米技术,现有的仿真工具和设计方法无法很好地反映变化及其对可靠性的影响。这会导致设计流程出现漏洞,从而导致一些失败。设计流程越来越多地允许在开发早期就考虑到变化,以最大限度地减少其影响,而冗余等设计技术可以减少需要丢弃的“几乎可以工作”的芯片的数量。


3.ESD保护


通常,芯片会包含ESD保护,如果给芯片外部施加0.5V电压,那么在1nm的介质上产生0.5mV/m的电场。这足以导致高压电弧。对于封装内的单个裸片,他们的目标是2kJ这样的标准。


如果你试图最小化ESD,甚至在这些Wide I/O接口或任何类型的多芯片接口通道上消除它,这意味着你无法按照你针对单芯片的相同标准对每个芯片进行真正的测试。它们必须经过更专业的测试,因为它们的ESD保护很小,或者可能没有ESD保护。


即使在运行期间,ESD事件也可能导致问题。在便携式电子产品中,ESD可以导致许多类型的软错误。在ESD事件期间,电源供电网络(PDN)上可能会引起噪声,原因在于某些IC(振荡器IC、CPU和其他IC)的灵敏度,或是PDN的场耦合。


4.磁场对半导体影响


随着智能手机、平板电脑终端的多功能化,其所需要的电源电压也涉及多种规格,因此电源电路用电感器的使用数量呈现增加趋势。电源电路用一体成型电感的要求小尺寸且支持大电流,并且在智能手机等一些使用电池的设备中要求损耗低。


 电感在磁场中储存能量来发挥其功能。但是,电感除受自身产生的电磁能量影响外,也受外部磁通量影响。保证元器件的电感值指的是无外部磁通量状态下的值。因此,在存在外部磁通量的情况下封装电感时,将可能无法发挥其应有的功效。


因此,EMS是人们不得不担心的新问题。能量注入测试是从150kHz开始注入1W能量,一直到1GHz。在每个频率,你会向系统注入1W的能量。如果你没有足够的保护,就会沿着路径进入芯片内部电路造成破坏,或者引脚上的电压可能过高,如果电压太高,就会产生过电应变。


5.开关电源


现在电源行业已从前三四年的市场低迷中走了出来,但开关电源市场竞争日趋激烈,我国电源企业仅仅依靠低成本制造在世界市场上已无优势可言,与此同时,国外功率半导体供应商在电源行业的地位进一步加强。


虽然市场发展形势被看好,但是在过去十多年,中国开关电源企业依靠低成本优势,生产那些符合全球知名OEM企业质量和性能参数要求的产品,为取得成功,中国电源企业在众多环节上做投资,越来越多的半导体生产商都采用嵌入式电源来降低产品成本,也使得功率越来越高。


功率越高也随之造成了电子元器件的发热,而发热带来的问题不仅仅是手机在口袋里变热。它会导致晶体管和它们之间的连接退化,这也直接影响半导体元器件的性能和可靠性。


以上就是兆亿微波商城介绍的电子元器件为什么失效的五大主要原因,你了解了吗?


在线留言询价
推荐阅读
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    AD8319是一款解调对数放大器,它能将RF输入信号精确地转换为相应的dB标度输出。它在级联放大器链上采用渐进压缩技术,每一级均配有检波器单元。该器件有测量和控制器两种工作模式。对于1 MHz至8 GHz信号,它能保持精确的对数一致性,并能在最高10 GHz下工作。输入动态范围为40 dB(典型值,电阻:50 Ω),误差小于±1 dB。AD8319具有8 ns/10 ns响应时间(下降时间/上升时间),实现超过50 MHz脉冲速率的RF突发检测。在环境温度条件下,该器件具有极佳的对数截距稳定性。需在3.0 V至5.5 V电源供电下工作。典型功耗为22 mA,当器件禁用时,功耗降至200 μA。AD8319可配置为向功率放大器提供控制电压或从VOUT引脚提供测量输出。因为输出可以用于控制器应用,所以宽带噪声问题得到了特别处理,可降至较小。在这种模式下,设定点控制电压作用于VSET引脚。RF放大器的反馈环路通过VOUT闭合,其输出将放大器的输出调节至对应于VSET的幅度。AD8319在VOUT引脚端提供0 V至(VPOS − 0.1 V)输出能力,适合控制器应用。作为一款测量器件,VOUT外部连接到VSET以产生输出电压VOUT,该电压为RF输入信号幅度的较小线性dB函数。对数斜率为-22 mV/dB,由VSET接口确定。截距为15 dBm(电阻:50 Ω,CW输入),采用INHI输入。这些参数非常稳定,不随电源电压和温度波动而变化。AD8319采用SiGe双极性IC工艺制造,并采用2 mm × 3 mm、8引脚LFCSP_VD封装,工作温度范围为−40℃至+85℃。特性• 宽带宽:1 MHz至10 GHz• 高精度:±1.0 dB(温度范围内)• 动态范围:>40 dB (8 GHz)• 温度稳定性:±0.5 dB• 低噪...
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    TPS62840 是一款高效降压转换器,具有典型值为 60nA 的超低工作静态电流。此器件具有特殊电路,可在 100% 模式下实现仅 120nA 的 IQ,因此可在放电末期进一步延长电池寿命。此器件采用 DCS-Control 技术,可以为无线电提供干净的电源,工作时具有 1.8MHz 的典型开关频率。在省电模式下,此器件可将轻负载效率向下扩展至 1µA 负载电流及以下。可以将一个电阻器连接到 VSET 引脚以选择 16 种预定义的输出电压,因此这款器件可以灵活地用于各种 应用 并最大限度地减少了外部组件的数量。该器件的 STOP 引脚可立即消除所有的开关噪声,从而在测试和测量系统中执行无噪声测量。TPS62840 提供了高达 750mA 的输出电流。此器件的输入电压为 1.8V 至 6.5V,支持多种电源,例如 2 节至 4 节碱性电池或 1 节至 2 节锂二氧化锰 (Li-MnO2) 或 1 节锂离子/锂亚硫酰氯 (Li-SOCl2) 电池。特性• 60nA 工作静态电流• 100% 占空比模式下,IQ 为 120nA• 输入电压范围 VIN:1.8V 至 6.5V• 高达 750mA 的输出电流• 射频友好型 DCS-Control™• 1µA IOUT(3.6VIN 至 1.8VOUT)时的效率为 80%• 通过 VSET 引脚提供 16 种可选输出电压• 自动转换 PFM/PWM 或强制 PWM 模式• 可选的强制 PWM 和 STOP 模式• 输出放电功能• 25nA 关断电流• SON-8、WCSP-6 和热增强型 HVSSOP-8
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    LTM8033 是一款电磁兼容 (EMC) 36V、3A DC/DC μModule® 降压型转换器,专为满足 EN55022 标准的辐射发射要求而设计。传导发射要求可以通过增设标准的滤波器元件来满足。封装中内置了开关控制器、电源开关、电感器、滤波器以及所有的支持元件。LTM8033 可以在 3.6V 至 36V 的输入电压范围内运作,支持 0.8V 至 24V 的输出电压范围和一个 200kHz 至 2.4MHz 的开关频率范围 (均由单个电阻器来设定)。仅需采用大容量的输入和输出滤波电容器便可实现完整的设计。LTM8033 采用紧凑(11.25mm x 15mm x 4.32mm) 的模压焊盘网格阵列 (LGA) 和球式网格阵列 (BGA) 封装,适合采用标准的表面贴装设备来进行自动化装配。LTM8033 具有符合 SnPb (BGA) 或 RoHS 标准的引脚涂层。特性• 完整的降压型开关模式电源• 宽输入电压范围:3.6V 至 36V• 3A 输出电流• 0.8V 至 24V 输出电压• 符合 EN55022 Class B 标准• 可对多个 LTM8033 稳压器进行均流以提供超过 3A 的输出• 可选的开关频率:200kHz 至 2.4MHz• 电流模式控制• 符合 SnPb 或 RoHS 标准的涂层 • 可编程软起动• 紧凑的表面贴装型 LGA (11.25mm x 15mm x 4.32mm) 和 BGA (11.25mm x 15mm x 4.92mm) 封装应用汽车电池法规便携式产品电源分布式供应监管工业用品壁式变压器调节
  • 点击次数: 4
    2026-11-03
    LT4356-3 浪涌抑制器可保护负载不受高电压瞬态的影响。它可在过压事件(例如汽车负载突降)期间通过控制外部 N 通道 MOSFET 来调节输出。输出将被限制为安全值,从而允许负载继续正常运行。LT4356-3 还可监控 VCC 和 SNS 引脚之间的电压降,以防止发生过流故障。内部放大器可将电流检测电压限制为 50mV。在任一故障条件下,将会根据 MOSFET 应力按比例反向启动计时器。如果计时器终止,FLT 引脚将会拉低以警告即将关断。如果该状况持续存在,则会关闭 MOSFET,直到 SHDN 引脚暂时拉低。该辅助放大器可用作电压检测比较器或用于驱动外部 PNP 调整管的线性稳压器控制器。特性• 可阻止高电压浪涌• 可调输出钳位电压• 过流保护• 宽工作范围:4V 至 80V• 反向输入保护高达 –60V• 7µA 低关断电流• 可调闩锁故障计时器应用汽车/航空电子浪涌保护热插拔/实时插入电池供电系统的高压侧开关
  • 点击次数: 6
    2026-10-30
    MAX74840 是一款单电源、轨到轨输出 (RRO)、结型场效应晶体管 (JFET) 输入运算放大器 (运放)。输入电压范围包括负电源电压,输出电压摆幅可达轨到轨。这样,用户就可以在低电压、单电源应用中最大限度地提高动态输入范围,而无需单独的负电压电源进行接地检测。输入 EMI 滤波器可提高信号在面对邻近开关噪声源时的鲁棒性。带宽和转换速率方面的速度随着强大的输出驱动而提高,从而改善了建立时间性能,并使这些器件能够驱动现代单端逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC) 的输入。MAX74840 的额定工作温度范围为 -40°C 至 +125°C,工作电压为 5V 至 30V,额定电压为 ±15V。MAX74840 采用 8 引脚 MSOP 封装。特性宽增益带宽乘积:典型值 8MHz高压摆率23V/μs 典型值(低到高)-18V/μs 典型值(高到低)低输入偏置电流:TA = 25°C 时为最大值 ±15pA低失调电压:TA = 25°C 时为最大值 ±10mV低失调电压漂移:典型值±4μV/°C输入电压范围包括引脚 V-轨到轨输出电磁干扰抑制比(EMIRR)在 f = 1000MHz 和 f = 2400MHz 时,典型值为 90dB。应用高输出阻抗传感器接口光电二极管传感器接口跨阻放大器ADC 驱动器精密滤波器和信号调理
热门分类
关于我们

───  公众号二维码  ───

兆亿微波商城微信公众号

兆亿微波商城www.rfz1.com是一个家一站式电子元器件采购平台,致力于为广大客户提供高质量、高性能的电子元器件产品。产品覆盖功放器件、射频开关、滤波器、混频器、功分器、耦合器、衰减器、电源芯片、电路板及射频电缆等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等,为客户提供一站式供应链采购服务。 

  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
1

QQ设置

    1
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

电话 电话 电话
010-82888379
    1
6

二维码管理

    1
返回顶部
展开