在芯片测试过程中，ESD是一项非常关键的指标来表征芯片的可靠性。ESD在生活中随处可见，但在芯片测试中，将其归于几种模型，在保证其可靠性的同时，方便测试。

ESD测试归于两个大类，一种是芯片级ESD，另外一种是板级ESD。

先说芯片级ESD，我们日常使用芯片时，时不时会用手拿芯片，或者用镊子拿芯片，都会有或多或少的ESD。很多人说，不能用手拿，需要带静电手套。其实在我们平常的环境或者实验室环境是没有那么高的ESD的，这一块儿其实还好，通常的芯片是扛得住的，而在生产线上的ESD可能会比较高，注重良率的地方，会比较强调带静电手环，静电手套等。

我们先说第一个芯片级ESD模式，HBM，这个模型建立是模拟人手触碰芯片，人体等效电阻为1.5K，等效电容约为100pF。如下图所示：

HBM等效电路

HBM的电流波形如下图所示，可以看到，HBM主要的持续时间大概为150ns。

HBM电流波形

第二个芯片级的模型为CDM模型，主要是芯片引脚摩擦积累的静电，然后用镊子等导电器件接触而产生的ESD。等效电容约为6.8pF，等效电阻约为几十欧姆。

CDM 等效电路

电流上升波形

通过电流上升波形可以看到，CDM的波形上升速度很快，峰值很高，不过持续时间短。

第三个芯片级的ESD模型为MM，这个是为了模拟产线上机器手臂上积累的静电，然后接触芯片放电，事实上，现在的技术水平的提高，这一块的影响已经很小了，因此，芯片设计中，MM的模型考量比较小，通常ESD只需要看HBM和CDM的能力即可，不过，我们还是在这儿简单列出来。如下图所示：

MM等效电路

MM电流波形图

从这三个模型的等效电路图，我们可以基本判断，相同电压下ESD的能量大小为：MM>CDM>HBM。

我们接着说ESD的另外一个大类，板级ESD，即IEC标准的ESD，这个ESD模型为了模拟系统板级，尤其是接口类产品的ESD。等效电阻为330ohm，等效电容为150pF，等效电路如下：

IEC ESD的等效电路图

IEC ESD的电流波形

这几种ESD的模型，其实只要大概知道ESD的等效电路，基本上，能量等级，我们心里有个大概的数了，本时考虑这方面的问题，也足够用了，当然，不包括芯片设计人员，芯片设计人员这一块要懂得更多，各个ESD模型的上升，幅值，能量都要有个清晰的认知，这样设计出来的芯片才能更加可靠。

而表征芯片设计时的ESD性能有没有办法测试呢？当然是有的，我们接下来大概描述一下TLP测试，这个测试就是用来测试芯片ESD工作特性的。

TLP，Transmission Line Plus，其实就是测试芯片引脚的IV特性，不过不是测试引脚DC电压下的电流，而是给芯片引脚一个脉冲，脉宽约为100ns，上升时间约为10ns（与HBM能量一致，之后TLP又有了5ns脉宽的规格，用来模拟CDM的工作特性）。用下面一张图就可以很好地理解TLP的原理，左边波形就是测量普通的IV曲线的图，右边的波形图是用TLP测试出来的波形图。

TLP和普通IV的区别

TLP结果

通常芯片引脚会表现为上图所示结果，第一段波形为接近开路，第二段回折，表示ESD管导通，第三段为ESD导通之后表现为阻性，第四段为ESD管二次雪崩，其中第三段和第四段之间的转折点为ESD的最大能力，第一段与第二段为启动ESD管的电压，第二段和第三段为ESD的回折电压点。这些都与ESD息息相关。

通过TLP测试出来的这些信息，就是芯片设计的相关参数，进而确定芯片是否与设计值相符。

对于ESD的简单介绍就到这儿，我大概列一下各个ESD模型的经验对比值：

TLP的IT2*1500ohm = HBM值

MM*（9~10）=HBM

IEC + （1.3K~2K）=HBM

上述的转换公式只是经验值，具体各个模型下芯片的表现，还需要特定情况特定对待。希望可以帮到大家，如果大家有相关经验，也欢迎大家留言讨论。