Não conheço uma maneira "fácil" de confirmar danos por ESD - parece haver alguns métodos usados para detectar falhas nos ICs, todos eles muito caros. Eles incluem raios-X, microscopia, análise térmica por infravermelho, traçador de curvas, TDR, etc.
Este exemplo de relatório de análise de falhas é bastante informativo, detalhando vários métodos diferentes usados para (eventualmente) encontrar uma falha.
No entanto, eu verificaria o código cuidadosamente para garantir que não haja um bug intermitente responsável pelo que você está vendo ou um problema no seu circuito (por exemplo, EMI, problemas de fonte de alimentação, etc.)
Talvez tente alguns programas de teste simples que repliquem várias partes do firmware completo e veja se o problema é específico de uma parte (ou está presente o tempo todo).
Verifique também no site da Microchips se há algum problema conhecido de silício. Fui pego por isso algumas vezes no passado.