随着芯片技术向先进工艺、高集成度、3D封装演进，传统ESD保护方案在器件级、系统级、封装级及测试标准间面临多维矛盾，导致保护失效频发。

Design house做芯片设计时，常常使用Foundry的IO库，部分ESD设计也是嵌入到IO设计中，Foundry的IO/ESD一般都是经过了silicon proven的，但用到产品中，还是经常发生ESD fail，经过FA，发现IO PAD虽然是完好的，但芯片内部却发生了击穿。

MOS或者Diode ESD器件在产品中已经验证通过了ESD的测试。同样的技术方案用到其他工艺，或者先进工艺中，却发生了ESD fail，并不能像经过ESD测试验收的产品那样有效地保护全芯片。

（上图数据不代表任何foundry）

如上图，随着工艺越新进，ESD design window已经越来越小，同样的技术方案，并不能有效保护全芯片。

有时候即使是同一个工艺平台，同一套IO/ESD设计，用在小规模产品里，ESD性能很好，但在大规模芯片产品里，ESD性能显著下降。相同的IO/ESD设计，在不同的产品设计中，却发挥出不一样的ESD保护效果。

CDM的保护效果在不同产品中的表现差异性更明显，大量的产品和研究表明，如图，相同的CDM level，随着芯片面积的增大，CDM放电电流也会随之增大，那么CDM的保护挑战也越大。

同样在先进封装里，经常在一个package内集成多个die，但这并没有帮助ESD放电，反而，单个die的CDM保护能力都比较高，整体package的CDM能力却很差。

有时候芯片通过了JEDEC/ESDA ESD测试，但在MIL-STD-883，或者AEC-Q100测试中发生ESD失效。

对于功率芯片的ESD保护，较小的ESD面积一般保护能力较差，增加ESD面积后，ESD保护能力并没有显著提升。

高压ESD器件，有时候可以通过2000V，甚至4000V ESD测试，但在500V、1000V ESD测试时发生失效。

在产量过程中，产品已经通过了ESD测试验收，但量产封装/FT后，良率低，甚至发生大比例失效。

有的产品ESD测试后，I-V曲线正常，但芯片功能失效，或者性能下降；失效分析中找不到发亮点/失效点。

ESD失效的本质是半导体技术演进中系统复杂性与物理极限的碰撞。传统“头痛医头”的防护策略已无法应对先进工艺、3D集成和多样化应用场景的叠加挑战。在5nm以下节点，原子级缺陷与系统级寄生参数的耦合效应将更加显著；而在Chiplet、硅光异构集成等新兴架构中，跨介质、跨材料的电荷泄放路径将重构ESD失效模型。需要打破传统模块化思维，将ESD防护视为芯片功能的一部分，而非事后补救措施。唯有如此，才能在摩尔定律逼近物理极限的当下，为芯片可靠性筑起真正的“量子护城河”。