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中南大学大规模集成电路考试及答案合集————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：---○---○--- 学 院专业班级学 号姓 名………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封中南大学考试试卷 时间110分钟题 号一 二 三 合 计得 分评卷人2013 ~2014 学年一学期大规模集成电路设计课程试题 32学时，开卷，总分100分，占总评成绩70 %一、填空题(本题40分，每个空格1分)1. 所谓集成电路，是指采用 ，把一个电路中所需的二极管、 、电阻、电容和电感等元件连同它们之间的电气连线在一块或几块很小的 或介质基片上一同制作出来，形成完整电路，然后 在一个管壳内，成为具有特定电路功能的微型结构。
2. 请写出以下与集成电路相关的专业术语缩写的英文全称：ASIC ： ASSP ： LSI ： 3. 同时减小 、 与 ，可在保持漏源间电流不变的前提下减小器件面积，提高电路集成度。
因此，缩短MOSFET 尺寸是VLSI 发展的趋势。
4. 大规模集成电路的设计流程包括：需求分析、 设计、体系结构设计、功能设计、 设计、可测性设计、 设计等。
5. 需求规格详细描述系统顾客或用户所关心的内容，包括 及必须满足的 。
系统规格定义系统边界及系统与环境相互作用的信息，在这个规格中，系统以 的方式体现出来。
6. 根据硬件化的目的（高性能化、小型化、低功耗化、降低成本、知识产权保护等）、系统规模/性能、 、 、 等确定实现方法。
7. 体系结构设计的三要素为： 、 、 。
8. 高位综合是指从 描述自动生成 描述的过程。
与人工设计相比，高位综合不仅可以尽可能地缩短 ，而且可以生成在面积、性能、功耗等方面表现出色的电路。
9. 逻辑综合就是将 变换为 ，根据 或 进行最优化，并进行特定工艺单元库 的过程。
1．集成电路的发展过程经历了哪些发展阶段？划分集成电路的标准是什么？集成电路的发展过程:•小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)•中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)•大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)•超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)•特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)•巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）划分集成电路规模的标准2．超大规模集成电路有哪些优点？1. 降低生产成本VLSI减少了体积和重量等,可靠性成万倍提高,功耗成万倍减少.2.提高工作速度VLSI内部连线很短,缩短了延迟时间.加工的技术越来越精细.电路工作速度的提高,主要是依靠减少尺寸获得.3. 降低功耗芯片内部电路尺寸小,连线短,分布电容小,驱动电路所需的功率下降.4. 简化逻辑电路芯片内部电路受干扰小,电路可简化.5.优越的可靠性采用VLSI后，元件数目和外部的接触点都大为减少，可靠性得到很大提高。
6.体积小重量轻7.缩短电子产品的设计和组装周期一片VLSI组件可以代替大量的元器件,组装工作极大的节省,生产线被压缩,加快了生产速度.3．简述双阱CMOS工艺制作CMOS反相器的工艺流程过程。
1、形成N阱2、形成P阱3、推阱4、形成场隔离区5、形成多晶硅栅6、形成硅化物7、形成N管源漏区8、形成P管源漏区9、形成接触孔10、形成第一层金属11、形成第一层金属12、形成穿通接触孔13、形成第二层金属14、合金15、形成钝化层16、测试、封装，完成集成电路的制造工艺4．在VLSI设计中，对互连线的要求和可能的互连线材料是什么？互连线的要求低电阻值：产生的电压降最小；信号传输延时最小（RC时间常数最小化）与器件之间的接触电阻低长期可靠工作可能的互连线材料金属（低电阻率），多晶硅（中等电阻率），高掺杂区的硅(注入或扩散)（中等电阻率）5．在进行版图设计时为什么要制定版图设计规则？—片集成电路上有成千上万个晶体管和电阻等元件以及大量的连线。
实验一集成门电路逻辑功能测试实验报告一、实验目的1、了解与掌握集成门电路的基本理论知识；2、了解和掌握使用示波器测量数字电路信号的原理；3、熟悉、掌握操作一个典型的集成门电路，能够完成输入、输出的测试；4、进一步学习实验技巧，提高操作及实际分析判断能力。
二、实验形式本实验采用实验班课题集成门电路逻辑功能测试的框架，使用典型的集成门电路元件，输入不同的控制信号，观察、量测集成门电路的输入输出行为，评价各个输入输出状态下系统的功能，分析和记录结果，探讨系统特性。
三、实验基础1、集成门电路：集成门电路是大规模集成电路中的一类电路，也称为数字逻辑电路。
它的基本功能就是进行逻辑运算，它通过特殊的电路结构，使多个信号输入后，经过基本的逻辑运算，呈现出几种功能或状态，对信号输入和输出做出反应，人们可以使用它来控制一系列的电子电路。
2、数字电路测试：数字电路测试技术是电子工程师经常采用的测量技术，是实现数字逻辑电路各种功能、参数的检测、测量技术，它是基于电路的特性、电路内外参数的变化，对具有规律数字变化的信号的变化情况进行观察与测量的技术。
3、示波器：示波器是一种常用的电子设备，它可以实时显示不同频率的电子信号的振幅及波形，是电子工程师的必备测量仪器。
示波器的采样速度必须高于测量信号最快变化率的2倍以上，以精确地记录信号振幅趋势，测量准确，结果真实可靠。
四、实验过程1、实验准备：根据实验要求准备相应的实验室、工装、测试电路，并根据实验要求搭建样板。
2、实验操作：（1）使用示波器观察不同输入情况下集成门电路输出信号的输出情况。
（2）重复进行输入信号的改变，记录示波器输出的曲线，比较输入信号的变化规律与输出信号的变化规律，得出系统的逻辑功能。
3、结果分析：根据测试结果，分析并记录系统及其输入输出信号的变化规律，分析系统的功能特性，探讨逻辑电路的应用和发展。
五、实验结果根据本次实验，我们对数字电路的操作和记录的结果，结果 depicted that the integrated gate circuit produced different output results when different input signals were applied. For example, when the input signal1 ‘A’was high andthe input signal2 ‘B’was low, the output was high; and when the inputsignal1 ‘A’was low and the input signal2 ‘B’was high, the output was low.充分表明了集成门电路的基本原理并且运用到实际的工程中。
第一章集成电路的测试1.集成电路测试的定义集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，通过测量对于集成电路的输出回应和预期输出比较，以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程，是验证设计、监控生产、保证质量、分析失效以及指导应用的重要手段。
.2.集成电路测试的基本原理输出回应Y 被测电路DUT（x和网络功能集F（x），确定原始输出回应y，并分析y是否表达了电路网络的实际输出。
因此，测试的基本任务是生成测试输入，而测试系统的基本任务则是将测试输人应用于被测器件，并分析其输出的正确性。
测试过程中，测试系统首先生成输入定时波形信号施加到被测器件的原始输入管脚，第二步是从被测器件的原始输出管脚采样输出回应，最后经过分析处理得到测试结果。
3.集成电路故障与测试集成电路的不正常状态有缺陷（defect）、故障（fault）和失效（failure）等。
由于设计考虑不周全或制造过程中的一些物理、化学因素，使集成电路不符合技术条件而不能正常工作，称为集成电路存在缺陷。
集成电路的缺陷导致它的功能发生变化，称为故障。
故障可能使集成电路失效，也可能不失效，集成电路丧失了实施其特定规范要求的功能，称为集成电路失效。
故障和缺陷等效，但两者有一定区别，缺陷会引发故障，故障是表象，相对稳定，并且易于测试；缺陷相对隐蔽和微观，缺陷的查找与定位较难。
4.集成电路测试的过程1.测试设备测试仪：通常被叫做自动测试设备，是用来向被测试器件施加输入，并观察输出。
测试是要考虑DUT 的技术指标和规范，包括：器件最高时钟频率、定时精度要求、输入\输出引脚的数目等。
要考虑的因素：费用、可靠性、服务能力、软件编程难易程度等。
1.测试界面测试界面主要根据DUT的封装形式、最高时钟频率、ATE的资源配置和界面板卡形等合理地选择测试插座和设计制作测试负载板。
3.测试程序测试程序软件包含着控制测试设备的指令序列，要考虑到：器件的类型、物理特征、工艺、功能参数、环境特性、可靠性等5.集成电路测试的分类按测试目的分类：检验测试（验证IC功能的正确性）、生产测试、验收测试（在进行系统集成之前对所购电路器件进行入厂测试）、使用测试。
大规模数字集成电路测试算法研究与分析的开题报告一、选题背景随着现代集成电路技术的不断发展，集成度的不断提高，芯片的规模也越来越大，设计周期也越来越长，这给芯片的测试工作带来了极大的挑战。
对于大规模数字集成电路，测试时需要考虑到多种因素，例如对于高速、多核、多模块等构造的测试，需要高效地完成测试工作以提高测试质量和效率。
因此，本文选取“大规模数字集成电路测试算法研究与分析”为研究课题，旨在探索一个高效、准确、可信度高的测试算法，以降低成本、提高测试效率。
二、研究目的本研究的目的是，针对大规模数字集成电路测试，提出一种高效、准确、可信度高的测试算法，以满足现代芯片测试的需求。
三、研究内容（1）大规模数字集成电路测试算法的基本原理与方法。
分析数字集成电路测试的主要难点，建立相应的测试模型，探究测试算法的关键技术和方法。
（2）测试仿真平台的构建。
建立一个符合数字集成电路测试需求的测试仿真平台，以评估测试算法的效果，并提供测试数据。
（3）测试算法的实现与优化。
基于上述的测试仿真平台，设计和实现数字集成电路测试算法，并针对特定场景进行优化。
（4）测试结果分析与评估。
对比测试算法和现有测试算法的效果，通过测试结果评估测试算法的可行性和实用性。
四、研究意义本研究将有助于优化数字集成电路测试的流程，提高测试效率和准确度。
同时，该研究成果还可为相关数字电路的设计、实现及测试提供一定的参考和指导。
五、研究方法本研究采取以下研究方法：文献调研法、建模法、实验仿真法、测试对比法等。
六、预期成果本研究希望最终能够得出一种高效、准确、可信度高的数字集成电路测试算法，解决数字集成电路测试中的关键算法技术问题。
同时，研究成果可以为其他领域的测试算法提供一定的参考和指导。
超大规模集成电路测试技术的研究与应用超大规模集成电路（VLSI）是现代电子技术中一个关键的领域。
它是指在单块硅晶片上集成大量的电子元件，包括微处理器、内存、电源电路等。
随着电路设计技术的发展，VLSI 芯片变得越来越复杂，测试难度也随之增加。
对大规模电路进行有效的测试成为了保障芯片品质和可靠性的关键技术。
本文将探讨现代超大规模集成电路测试技术的研究与应用。
一、测试技术的现状随着晶片集成度的提高，按传统方式进行测试已经不再适用。
半导体行业在自己的特点上存在系统性问题，需要采用新的解决方案来实现更高效、更快速和更准确的测试。
随着10nm工艺逐步实现，如何完美测试这些高密度、高复杂性芯片将是检测技术研究面临的又一个挑战。
简单来讲，现有的测试技术通常用于在设备制造期间检查电路芯片是否工作正常、完成其预期目标，以及在设备维护期间识别设备故障的位置，以提高设备维护的效率。
然而，这些传统的测试方法在面对复杂、写作困难的电路时可能并不准确或完整。
二、测试技术的研究常见的VLSI测试技术包括扫描测试、波形测试、边界扫描测试等。
随着VLSI 芯片设计的发展，研究人员提出了一些高效的测试技术。
1. 结构测试结构测试是一种更加全面的测试方法，通过对芯片结构的分析，可以确定是否存在可能的故障点，并且能够预测各种故障的影响程度。
这种方法比较适用于极其复杂的芯片，可以实现应用覆盖率达到99%以上。
2. 动态测试动态测试（如存活性测试）是识别芯片内部电路中可能出现的随机错误的一种方法。
动态测试方法不同于静态测试方法，它试图在测试过程中利用电路输入序列产生尽可能多的状态，从而涵盖芯片可能发生的错误。
3. 组合测试组合测试的主要作用是评估芯片内部的相邻设计单元之间的质量互相交互性。
这种测试方法的特点在于它可以检测到由于电路结构上的错误或者可能错误所引起的问题。
三、测试技术的应用1. 自动化测试随着计算机技术的发展，具有自动化程度的芯片测试系统被广泛应用。
一、教案基本信息大规模集成电路教案课时安排：2课时教学目标：1. 让学生了解大规模集成电路的定义、特点和分类。
2. 使学生掌握大规模集成电路的组成原理和应用领域。
3. 培养学生的创新意识和实践能力。
教学重点：1. 大规模集成电路的定义、特点和分类。
2. 大规模集成电路的组成原理和应用领域。
教学难点：1. 大规模集成电路的组成原理。
2. 集成电路的应用领域。
二、教学准备教师准备：1. 大规模集成电路的相关课件和教学素材。
2. 集成电路实验电路板和实验器材。
学生准备：1. 预习大规模集成电路的相关知识。
2. 准备好笔记本，记录重点内容。
三、教学过程第一课时：一、导入新课1. 引导学生回顾集成电路的基本概念。
2. 提问：什么是大规模集成电路？二、自主学习1. 让学生阅读教材，了解大规模集成电路的定义、特点和分类。
2. 学生分享学习成果，教师点评并总结。
三、课堂讲解1. 讲解大规模集成电路的组成原理。
2. 展示集成电路实验电路板，讲解实验原理。
四、实践操作1. 学生分组进行实验，观察实验现象。
2. 教师巡回指导，解答学生疑问。
五、课堂小结1. 让学生回顾本节课所学内容。
2. 提问：大规模集成电路的应用领域有哪些？第二课时：一、复习导入1. 复习大规模集成电路的定义、特点和分类。
2. 提问：大规模集成电路的应用领域有哪些？二、课堂讲解1. 讲解大规模集成电路的应用领域。
2. 展示相关实例，加深学生对集成电路应用领域的理解。
三、案例分析1. 分析典型案例，引导学生了解集成电路在实际生活中的重要作用。
2. 学生分享案例分析心得，教师点评并总结。
四、课堂小结1. 让学生回顾本节课所学内容。
2. 提问：如何提高大规模集成电路的性能？五、课后作业1. 让学生结合所学知识，思考大规模集成电路在实际生活中的应用。
2. 完成课后练习题。
四、教学评价课后对学生的学习情况进行评价，包括：1. 学生对大规模集成电路知识的掌握程度。
集成电路测试与可靠性评估方法集成电路测试与可靠性评估是保障集成电路品质和可靠性的重要环节。
在集成电路生产过程中，测试环节主要是对电路功能和性能进行全面的验证，而可靠性评估则是通过一系列的可靠性试验和统计分析，来预测电路在使用中的寿命和性能衰减情况。
集成电路测试主要分为芯片级测试和封装级测试两个阶段。
芯片级测试是在芯片元件封装之前进行的一系列测试，包括功能测试、性能测试、可靠性测试等。
功能测试是验证芯片功能是否正常的关键步骤，通过输入不同的电信号，观察输出是否符合设计要求。
性能测试则是对芯片性能进行测试和评估，包括速度、功耗、噪声等指标。
可靠性测试则是模拟芯片在特定环境下的工作条件，如温度、湿度等，通过长时间运行和应力测试来评估芯片的可靠性。
封装级测试是将芯片封装成成品之后进行的测试过程，主要是对封装后的电路进行功能验证和可靠性测试。
功能验证是对整个封装电路进行的测试，测试的内容包括输入输出特性、信号延迟、功率特性等。
可靠性测试则是通过模拟使用条件，对封装电路进行长时间运行测试，以评估其寿命和可靠性。
集成电路可靠性评估是通过一系列的可靠性试验和统计分析，来对电路的寿命和性能衰减情况进行预测和评估。
常见的可靠性试验包括热老化试验、温度循环试验、湿热试验等。
热老化试验是将芯片或封装电路置于高温环境中，通过加速老化的方式来评估电路的寿命。
温度循环试验则是通过将电路反复置于高低温环境中，来模拟电路在温度变化时的性能衰减情况。
湿热试验则是将电路置于高温高湿环境中，通过湿度和温度的协同作用来评估电路的可靠性。
除了可靠性试验，还可以通过统计分析方法来评估电路的可靠性。
常见的统计分析方法包括故障数据分析、可靠性增长分析等。
故障数据分析是对电路的故障数据进行收集和分析，通过统计方法来评估电路的失效率和失效模式。
可靠性增长分析则是通过长时间运行测试，收集电路的失效数据，通过分析失效数据的分布和趋势，来预测电路的寿命和性能衰减情况。
1．集成电路的发展过程经历了哪些发展阶段？划分集成电路的标准是什么？集成电路的发展过程:•小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)•中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)•大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)•超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)•特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)•巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）划分集成电路规模的标准2．超大规模集成电路有哪些优点？1. 降低生产成本VLSI减少了体积和重量等,可靠性成万倍提高,功耗成万倍减少.2.提高工作速度VLSI内部连线很短,缩短了延迟时间.加工的技术越来越精细.电路工作速度的提高,主要是依靠减少尺寸获得.3. 降低功耗芯片内部电路尺寸小,连线短,分布电容小,驱动电路所需的功率下降.4. 简化逻辑电路芯片内部电路受干扰小,电路可简化.5.优越的可靠性采用VLSI后，元件数目和外部的接触点都大为减少，可靠性得到很大提高。
6.体积小重量轻7.缩短电子产品的设计和组装周期一片VLSI组件可以代替大量的元器件,组装工作极大的节省,生产线被压缩,加快了生产速度.3．简述双阱CMOS工艺制作CMOS反相器的工艺流程过程。
1、形成N阱2、形成P阱3、推阱4、形成场隔离区5、形成多晶硅栅6、形成硅化物7、形成N管源漏区8、形成P管源漏区9、形成接触孔10、形成第一层金属11、形成第一层金属12、形成穿通接触孔13、形成第二层金属14、合金15、形成钝化层16、测试、封装，完成集成电路的制造工艺4．在VLSI设计中，对互连线的要求和可能的互连线材料是什么？互连线的要求低电阻值：产生的电压降最小；信号传输延时最小（RC时间常数最小化）与器件之间的接触电阻低长期可靠工作可能的互连线材料金属（低电阻率），多晶硅（中等电阻率），高掺杂区的硅(注入或扩散)（中等电阻率）5．在进行版图设计时为什么要制定版图设计规则？—片集成电路上有成千上万个晶体管和电阻等元件以及大量的连线。
集成电路测试和可测性设计IC Testing and Design for Testability教学大纲课程名称：集成电路测试和可测性设计课程编号：M702004课程学分：3适用学科：集成电路工程、电子科学与技术一、课程性质本课程的授课对象为集成电路工程专业研究生和电子与科学技术专业研究生，课程属性为专业基础必修课（对电子与科学技术专业研究生为专业选修课）。
本课程主要讲授集成电路测试尤其是大规模集成电路测试的基本概念、基本方法，数字集成电路测试向量生成算法、可测试性设计、可测试性度量、数模混合信号电路测试方法以及测试设备和测试过程等内容。
通过基本思想、基本算法的引入、推导并配以大量的实例进行分析，使学生能够对测试相关理论有全面的理解，并能够利用所学的方法解决实际的电路测试及可测试性设计方面的问题。
二、课程教学目的学生通过本课程的学习，应能够理解集成电路测试及可测性的基本概念、基本思想；掌握重要的测试向量生成算法以及典型的可测性设计的结构；了解集成电路测试的发展趋势及面临的主要问题。
通过利用可测性设计方法构建实际的可测性方案，锻炼培养解决测试问题的实践动手能力。
同时通过对主要算法的发展历程、思想演变等的学习，培养发现问题、解决问题的能力以及创新思维。
为今后从事集成电路测试方面的工程或研究工作打下基础。
三、教学基本内容及基本要求第一章测试理论基础教学内容：1.1 引言1.2 VLSI测试过程和设备教学要求：1、掌握：集成电路测试的工作原理和工作过程。
2、理解：集成电路测试的基本概念。
3、了解：集成电路测试的特点，测试技术的发展及现状。
第二章测试经济学故障和故障模拟教学内容：2.1 测试经济学和产品质量2.2 故障模型教学要求：1、掌握：测试的经济性和故障定义。
2、理解：故障的含义和分类方法。
3、了解：测试与产品质量间的关系。
第三章逻辑与故障模型教学内容：3.1 用于设计验证的模拟3.2 用于设计评估的模拟3.3 用于模拟的模型电路3.4 用于真值模拟的算法3.5 故障模拟算法3.6 故障模拟的统计学方法教学要求：1、掌握：模型电路概念及类型，真值模拟的算法和故障模拟算法。
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)1 引言 (1)2 测试的基本概念 (2)2.1 测试的原理 (2)2.2 测试的环节 (2)2.3 测试的可靠性 (3)2.4 测试的分类 (3)3 测试的难度 (3)4 测试方法 (4)4.1 多工位测试 (4)4.2 SIP测试 (4)4.3 IDDQ测试 (4)4.4 DFT测试 (5)4.4.1 集成电路的可测试质量评价 (5)4.4.2 可测试性设计的目标 (5)4.4.3 效益和成本的分析 (5)4.4.4 三种DFT方案的对比分析 (6)4.4.5 DFT技术的应用策略 (7)4.5 系统测试 (7)4.6 模拟和混合信号测试 (7)5 总结 (8)致谢 (9)参考文献 (9)超大规模集成电路测试技术网络工程专业学生曲倩倩指导教师吴俊华摘要：随着电子工业发展、特征尺寸减少、集成度持续增加，需要更有效的测试方法以保证芯片的可靠操作。
为了控制产品的成本，测试工程师在不断地改进和组合各种测试方法。
首先综述了VLSI 测试的几项基本概念，测试的基本原理、测试的环节、测试的可靠性和测试的分类。
测试必然存在难度，随之分析了存在难度的原因。
然后介绍了多工位测试、SIP测试、IDDQ测试、DFT测试和系统测试五种测试方法，并分析比较了这几种方法各自的特点。
最后，预计了VLSI的未来，为了降低测试的难度，可测试性设计至关重要。
关键词：集成电路测试效率系统可测性The Test Technique of Very Large Scale IntegrationStudent Majoring in Network Engineering Qu QianqianTutor Wu JunhuaAbstract: With the electronics industry development, reduced feature size and increasing integration level, better and more efficient testing methods are needed to ensure reliable operation of the chip. In order to control the cost of the product, test engineers are constantly improving and combining various testing methods.Several basic concepts of VLSI testing, the classification reliability and testing principle, testing part of the test are reviewed firstly. Inevitably, the test is difficult, and the cause of the difficulty is analyzed. Then multistage test, SIP test, IDDQ test, DFT test and system testing are introduced, analyzed and compared. Finally, VLSI is expected ahead. In order to reduce the difficulty of the tests, the design of testability is essential.Key words：Integration; Testing; Productivity; System; Testability1引言集成电路的复杂性在日益增加，自从芯片系统(SOC)实现之后，各种知识产权(IP)模块大量集成在同一芯片内，包括逻辑电路、存储器、模/数和数/模转换器、射频前端等等。
