在電子領域，存在著一個常被忽視但可能帶來嚴重后果的“隱形殺手”——ESD（Electrostatic Discharge，靜電放電）。

在冬季，芯片的失效概率顯著增加。過去幾年，失效分析尚不普及，分析過程充滿摸索和猜測。然而，當實驗室將ESD測試電壓提高到2000V時，成功復現了失效芯片的端口特性。這充分說明了ESD對芯片設計工程師的重要性。盡管ESD看似簡單，但其內涵豐富。

一、靜電如何產生的？

靜電現象在日常生活中極為普遍。例如，在干燥的冬季，當我們觸摸金屬門把手時可能會突然感到“電擊”，這就是靜電放電的一個例子。

靜電的產生主要有以下三種原因：

1.摩擦起電

在中學物理實驗中，我們了解到毛皮和橡膠棒在摩擦過程中會產生靜電。毛皮上的一些電荷會被橡膠棒吸引，導致橡膠棒表面電荷增多，而毛皮表面電荷減少。這樣，橡膠棒表面就帶有了負靜電負荷，而毛皮表面則帶有了正靜電。這一點非常重要，因為靜電既有正的也有負的。

2.感應起電

當一個帶電物體靠近一個中性物體時，中性物體中的電荷會重新分布，靠近帶電體的一端會感應出與帶電體相反的電荷，而遠離帶電體的一端則會感應出與帶電體相同的電荷。這種現象在電子設備中也很常見，例如，當一個帶有靜電的人靠近電子設備時，設備可能會通過感應起電而帶上靜電。如果離開感應源，被感應的物體是否可以恢復正負電荷均衡？為了解答這個問題，我們來看下面的例子：

電中性物體靠近帶正點的電腦時，負電荷被吸引到靠近電腦的一側，所以物體的另外一側帶正電。

當物體與大地相接時，會有額外的負電荷被吸引到物體上，中和掉遠端的正電荷。

此時如果將物體與大地分離，那么多余的負電荷就保存在物體內了，不會再回到大地中。此時即使撤走感應源，物體內的電荷重新分布，但是負電荷依舊占據多數，物體也就帶上了負電。

3.剝離起電

剝離起電這個物理學術語是在2019年提出的。它描述了兩個接觸緊密的物質在外力作用下突然分開時，由于電荷不能瞬間中和，導致物體帶電的現象。例如，從塑料薄膜上撕下膠帶時，膠帶和塑料薄膜之間就會產生靜電。脫衣服時產生的靜電也屬于剝離起電，因為這個過程使得原本緊貼在人體的衣服上的絕緣性薄膜產生了靜電。

靜電的電壓可能非常高，有時可達數千伏甚至數萬伏。但由于靜電電流小，因此在正常情況下，人體接觸到靜電只會感到瞬間的刺痛或電擊感，不會對人體造成致命傷害。然而，靜電可能會引燃易燃物，導致火災和爆炸。例如，2023年5月21日，安徽滁州某公司的操作工在配制膠液過程中，由于乙酸乙酯高速流動產生的靜電發生爆燃。

ESD的最大危害在于，靜電放電產生的高電壓和大電流可能會直接損壞電子元件，使其失去功能。例如，靜電可能會擊穿集成電路中的晶體管，導致芯片損壞。此外，靜電還可能干擾電子設備的信號傳輸，導致設備出現誤碼、死機等問題。