近些年来,信息技术高速发展,各种新型电子设备层出不穷,信号传输也由于数据量的剧增而对传输速率要求越来越高,这也意味着在半导体工艺越来越先进、芯片越来越小、器件越来越脆弱的时候,静电防护显得尤其重要;其不仅仅需要有强悍的防护特性,同时也需要寄生参数尽可能的小,这样才可以避免影响到整个高速接口电路信号传输。本文针对两种不同的高速接口芯片:多媒体芯片和USB Type-C接口芯片的实际失效案例,进行失效分析、反向设计,找到芯片主要薄弱点并进行ESD防护设计,设计了几种新型的防护器件,在保证器件电流泄放能力的同时减小了器件面积。另外,还分析了一些EOS失效案例并总结了主要的EOS防护手段,提出了协同仿真防护方案。主要的研究内容与成果如下:1、针对一款多媒体接口芯片——VBO接口芯片在实际使用过程中遇到的ESD失效问题,进行了详细的失效分析和失效机理研究,并针对其防护器件鲁棒性差、器件面积大、防护窗口不合适等特点,设计出了一款符合实际电路需求的防护器件,并在28 nm CMOS工艺下进行流片,经过测试发现器件鲁棒性提升到了 53.7 mA/μm,同时大幅减小了器件面积。器件满足了 ESD窗口实际需要,触发电压为1.86 V,相当于三个二极管串联,维持电压1.67 V,有效的避免栓锁。2、针对两款手机上使用的USB 3.1 Type-C接口芯片,进行全面的ESD性能测试,包括:TLP测试、失效分析、解剖与反向工程等,并对两款芯片的ESD防护方案进行了全方位的总结与对比。3、分析了几个EOS失效案例,并总结了几种常见的EOS防护方案;针对业界常用的TVS二极管,也设计了一款新的TVS防护器件,并在0.18 μm CMOS工艺下进行流片,通过测试验证了性能。同时提出了一种片上防护与片外防护的协同仿真方法,使用实际案例来验证其有效性。