一、ESD是什么?ESD的概念
ESD全称Electro-Static discharge，意思是‘静电释放，静电放电"。静电放电，很容易造成电子元件或电子系统遭受过度电应力而永久破坏。在芯片制造、生产测试、搬运等过程中，静电会积累在人体、仪器、设备之中，甚至芯片本身也会积累静电，这些静电-且在某些情况下形放电通路，那么芯片便有可能遭受高压、大电流的静电放电损害。
二、集成电路中ESD现象概述
集成电路制造技术已经进入纳米(mm)时代，随着特征尺寸的降低，ESD问题越来越成为集成电路中最主要的可靠性问题。所谓ESD现象，就是在集成电路芯片的制造、运输、使用过程中，芯片的外部环境或者内部结构会积累-定量的电荷，这些积累的电荷会瞬间通过芯片的管脚进入集成电路内部。瞬间通过集成电路内部的峰值电流可以达到数安培,这个瞬态大电流值足以将芯片烧毁(见下图)
三、ESD产生来源
当两个带有相反电荷的物体相接触时就会发生放电的现象，比如摩擦、离子注入等过程中很容易造成芯片中的静电积累，当积累有电荷的芯片与人体、机械导体、其它芯片接触时，就有可能发生静电放。这个过程可能持续几纳秒到几百纳秒，放电电压可能高达几百伏甚至上千伏，放电电流可能高达数安培甚至数十安培，芯片内的器件在这样高压、大电流的作用下会发生不可逆的破坏，这是需要设计ESD保护电路的根本原因。
四、ESD分类类别
(1)HBM-人体放电模式
指因人体通过磨擦或其他因素积累了静电，此时当人去碰触IC时，人体上的静电便会经由IC的PIN脚进入IC内，再经由IC放电到地。
(2)CDM-组件充电模式：
指IC先因磨擦或其他因素而在IC内部积累了静电，但在静电积累的过程中IC并未受到损伤。这种带有静电的IC在处理过程中，当其PIN脚碰触到接地面时，IC内部的静电便会经由PIN脚自IC内部形成放电，此种模式的放电时间可能只在几ns内。
(3)MM-机器放电模式(,Machine Model):
指机器本身积累了静电，当此机器碰触IC时，该静电便经由IC的PIN脚放电。此放电的过程时间更短，电流更大。
(4)FIM-电场感应模式:
此FIM模式的静电放电发生是因电场感应而起的。当IC因输送带或其它因素而经过一电场时，其相对极性的电荷可能会自一些IC脚而排放掉，等IC通过电场之后，IC本身便累积了静电荷，此静电荷会以类似CDM的模式放电出来。
实际应用中以CDM组件充电模式和HBM人体放电模式最为常见。
五、集成电路中ESD问题的改进措施
为了给IC提供合理的ESD保护，需要考虑以下内容：①冲击IC的ESD传递模式。②内部ESD保护。③用电路与 IC内部ESD保护的相互配合。④修改应用电路提高IC的ESD保护能力。因此主要有三种方法来改进：
(1)IC芯片外ESD防护
片外ESD保护器件常见的有陶瓷电容、齐纳二极管、肖特基二极管、MLV和TVS 等。MLV是一种基于ZnO压敏陶瓷材料，其工作原理是利用压敏电阻的非IC芯线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
(2)IC芯片上ESD防护
在芯片里集成ESD 防护单元，当静电信号到来的时候能够保护内部电路免遭烧毁，相比于IC芯片外ESD防护电路，片内ESD防护电路的优点是:直接而且显著增强 ESD 防护能力，节省板级空间，减少系统成本并降低设计与布线的复杂度，但目前片上集成ESD 防护电路的难度相当大。但是片上ESD 防护单元的设计，对电子产品抗击ESD伤害有着至关重要的作用。
(3)避免ESD情况的发生
防止静电荷的积累，从而彻底消除静电放电现象，但该措施仅适合于生产现场或静电敏感物品的运输等场合。
以上是汉芯国科今日分享的ESD概念、分类及改进措施，希望对您有所帮助!
