В микросхеме (ПЛИС) есть выходы с открытым коллектором и защитным диодом clump diode (1):

Можете пояснить физику процесса протекающую в этом диоде?

Физика процесса в этом диоде ничем не отличается от процессов в любом другом диоде: он проводит ток только в одну сторону.



В точке А напряжение никогда не превысит U=3.3 +0.6 = 3.9В Это защита от перенапряжения.

Тут есть подводный камень, о который часто спотыкаются: источник 3.3В должен иметь достаточно низкое выходное сопротивление и уметь ПОТРЕБЛЯТЬ ток, а не только выдавать.

На входах он нужен для защиты затвора от пробоя перенапряжением.
А вот на выходах...
Прошу прощения у знатоков, но у меня складывается такое впечатление, что на выходах это просто технологический pn-переход, как в силовых MOSFETах.

Выход (закрытый) точно так же боится "плюсовой" статики, как и вход.
Диод его защищает, т.к. даже если нет питания, то все равно через этот диод
разряд емкости будет происходить уже через цепи питания всей микросхемы, что создаст довольно большой ток и емкость,
в результате чего напряжение не превысит допустимого. (это все IMHO).
При разряде с обратной полярностью - просто откроется транзистор и пропустит весь ток, поэтому обратного диода на выходе не сделали.
(а вот на входах делают специально).
И да, диод, скорее всего, технологический ("паразитный") (по крайней мере в обычной CMOS так).

Диод был бы "технологическим", если бы присутствовал выходной PMOS, что имеем место в чисто CMOS выходе. А так он вставлен специально. Но реализован скорее всего, как PMOS транзистор у которого затвор закорочен на питание.
Функция диода, как здесь уже говорилось, ESD защита от положителного заряда.
Нужно однако заметить, что данная схема не всегда применима если микросхема приемника работает от 5В, а микросхема передатчика при 3В.