集成电路总结(附重点知识点参考答案)

1、描述集成电路工艺技术水平的五个技术指标及其物理含义⑴集成度(Integration Level)：以一个IC芯片所包含的元件(晶体管或门/数)来衡量，（包括有源和无源元件）。

⑵特征尺寸 (Feature Size) /（Critical Dimension）：特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而言，通常指器件栅电极所决定的沟道几何长度)，也可定义为最小线条宽度与线条间距之和的一半。

⑶晶片直径(Wafer Diameter)：当前的主流晶圆的尺寸为12寸(300mm)，正在向18寸(450mm)晶圆迈进。

⑷芯片面积(Chip Area)：随着集成度的提高，每芯片所包含的晶体管数不断增多，平均芯片面积也随之增大。

⑸封装（Package）：指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便于其它器件连接。

封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。

2、简述集成电路发展的摩尔定律。

集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍，这就是摩尔定律。

当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍3、集成电路常用的材料有哪些？集成电路中常用的材料有三类：半导体材料，如Si、Ge、GaAs?以及InP?等；绝缘体材料，如SiO2、SiON?和Si3N4?等；金属材料，如铝、金、钨以及铜等。

4、集成电路按工艺器件类型和结构形式分为哪几类，各有什么特点。

双极集成电路：主要由双极晶体管构成（NPN型双极集成电路、PNP型双极集成电路）。

优点是速度高、驱动能力强，缺点是功耗较大、集成度较低。

CMOS集成电路：主要由NMOS、PMOS构成CMOS电路，功耗低、集成度高，随着特征尺寸的缩小，速度也可以很高。

BiCMOS集成电路：同时包括双极和CMOS晶体管的集成电路为BiCMOS集成电路，综合了双极和CMOS器件两者的优点，但制作工艺复杂。

5、解释基本概念: 微电子、集成电路、集成度、场区、有源区、阱、外延微电子：微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。

集成电路分析集成工业的前后道技术：半导体（wafer）制造企业里面，前道主要是把mos管，三极管作到硅片上，后道主要是做金属互联。

集成电路发展：按规模划分，集成电路的发展已经历了哪几代？参考答案：按规模，集成电路的发展已经经历了：SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI及GSI。

它的发展遵循摩尔定律解释欧姆型接触和肖特基型接触。

参考答案：半导体表面制作了金属层后，根据金属的种类及半导体掺杂浓度的不同，可形成欧姆型接触或肖特基型接触。

如果掺杂浓度比较低，金属和半导体结合面形成肖特基型接触。

如果掺杂浓度足够高，金属和半导体结合面形成欧姆型接触。

、集成电路主要有哪些基本制造工艺。

参考答案：集成电路基本制造工艺包括：外延生长，掩模制造，光刻，刻蚀，掺杂，绝缘层形成，金属层形成等。

光刻工艺：光刻的作用是什么？列举两种常用曝光方式。

参考答案：光刻是集成电路加工过程中的重要工序，作用是把掩模版上的图形转换成晶圆上的器件结构。

曝光方式：接触式和非接触式25、简述光刻工艺步骤。

参考答案：涂光刻胶，曝光，显影，腐蚀，去光刻胶。

26、光刻胶正胶和负胶的区别是什么？参考答案：正性光刻胶受光或紫外线照射后感光的部分发生光分解反应，可溶于显影液，未感光的部分显影后仍然留在晶圆的表面，它一般适合做长条形状；负性光刻胶的未感光部分溶于显影液中，而感光部分显影后仍然留在基片表面，它一般适合做窗口结构，如接触孔、焊盘等。

常规双极型工艺需要几次光刻？每次光刻分别有什么作用？参考答案：需要六次光刻。

第一次光刻--N+隐埋层扩散孔光刻；第二次光刻--P+隔离扩散孔光刻第三次光刻--P型基区扩散孔光刻；第四次光刻--N+发射区扩散孔光刻；第五次光刻--引线接触孔光刻；第六次光刻--金属化内连线光刻掺杂工艺：掺杂的目的是什么？举出两种掺杂方法并比较其优缺点。

参考答案：掺杂的目的是形成特定导电能力的材料区域，包括N型或P型半导体区域和绝缘层，以构成各种器件结构。

重新整理一遍——————1、集成电路的发展遵循了什么定律？简述集成电路设计流程。

说明版图设计在整个集成电路设计中所起的作用。

答：摩尔定律：集成电路的集成度，即芯片上晶体管的数目，每隔18个月增加一倍或者每3年翻两番。

版图设计的作用：1、满足电路功能性能指标质量要求2、尽可能节省面积以提高集成度，降低成本3、尽可能缩短连线，以减少复杂度，缩短时间，改善可靠性；2、（1）集成电路设计方法的种类主要有哪些？（2）名词解释：ASIC、SOC、DSP、HDL等常见缩写答：（1）全制定设计方法，半制定设计方法，标准单元设计方法，通用单元设计方法，可编程逻辑电路设计方法。

（2）ASIC（Application Specific Intergrated Circuits）专用集成电路：指特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路SOC(System On Chip)系统及芯片、片上系统：指它是一个产品、是一个有专用目标的集成电路，其中包括完整系统并有嵌入软件的全部内容DSP（Digital Signal Processing）数字信号处理：是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科HDL(Hardware Description Language)硬件描述语言：指对硬件电路进行行为描述、寄存器传输描述或者结构化描述的一种新兴语言3、（1）描述多晶硅在CMOS工艺中所起的基本作用。

（2）假定某材料的方块电阻值为10 Ω，电阻的长度为30 μm，宽度为10 μm，该电阻阻值为多少？如果其他条件不变，长度变为25 μm，则该电阻的阻值又是多少？答：（1）多晶硅有着与单晶硅相似的特性，并且其特性可随结晶度与杂质原子的改变而改变。

在MOS 及双极型器件中，多晶硅可用来制作栅极、源极与漏极的欧姆接触、基本连线、薄PN 结的扩散源、高值电阻等。

（2）R=Rs*L/W(Rs 为方块电阻，L 为长度，W 为宽度)4、 SOI 材料是怎样形成的，有何特点？肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点？答：SOI 绝缘体上硅，可以通过氧隔离或者晶片粘结技术完成。

集成电路原理与设计重点内容总结第一章绪论摩尔定律：（P4）集成度大约是每18个月翻一番或者集成度每三年4倍的增长规律就是世界上公认的摩尔定律。

集成度提高原因：一是特征尺寸不断缩小，大约每三年缩小一2倍；二是芯片面积不断增大，大约每三年增大1.5倍；三是器件和电路结构的不断改进。

等比例缩小定律：（种类优缺点）（P7-8）1. 恒定电场等比例缩小规律（简称CE定律）a. 器件的所有尺寸都等比例缩小K倍，电源电压也要缩小K倍，衬底掺杂浓度增大K倍,保证器件内部的电场不变。

b. 集成度提高忆倍，速度提高K倍，功耗降低K2倍。

c. 改变电源电压标准，使用不方便。

阈值电压降低，增加了泄漏功耗。

2. 恒定电压等比例缩小规律（简称CV定律）a. 保持电源电压和阈值电压不变，器件的所有几何尺寸都缩小K倍，衬底掺杂浓度增加忆倍。

b. 集成度提高忆倍，速度提高K2倍。

c. 功耗增大K倍。

内部电场强度增大，载流子漂移速度饱和，限制器件驱动电流的增加。

3. 准恒定电场等比例缩小规则（QCE）器件尺寸将缩小K倍，衬底掺杂浓度增加K（1< <K）倍，而电源电压则只变为原来的/K倍。

是CV和CE的折中。

需要高性能取接近于K,需要低功耗取接近于1。

写出电路的网表：A BJT AMPVCC 1 0 6Q1 2 3 0 MQRC 1 2 680RB 2 3 20KRL 5 0 1KC1 4 3 10UC2 2 5 10UVI 4 0 AC 1.MODEL MQ NPN IS=1E-14+BF=80 RB=50 VAF=100.OP.END其中.MODEL为模型语句，用来定义BJT晶体管Q1的类型和参数。

常用器件的端口电极符号器件名称端口付号缩与Q （双极型晶体管） C （集电极），B （基极），E （发射极），S （衬底）M （MO场效应管） D （漏极），G （栅极），S （源极），B （衬底）J （结型场效应管） D （漏极），G （栅极），S （源极）B （砷化镓场效应管） D （漏极），G （栅极），S （源极）电路分析类型.OP直流工作点分析.TRAN瞬态分析• DC直流扫描分析• FOUR傅里叶分析•TF传输函数计算.MC豕特卡罗分析•SENS灵敏度分析•STEP参数扫描分析.AC交流小信号分析•WCASE最坏情况分析• NOISE噪声分析•TEMP温度设置第二章集成电路制作工艺集成电路加工过程中的薄膜：（P15）热氧化膜、电介质层、外延层、多晶硅、金属薄膜。

集成电路工艺原理考点整理第一章1、何为集成电路：通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如Si、GaAs）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。

关键尺寸：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。

2、它是衡量集成电路设计和制造水平的重要尺度，越小，芯片的集成度越高，速度越快，性能越好3、摩尔定律：、芯片上所集成的晶体管的数目，每隔18个月就翻一番。

4、High-K材料：高介电常数，取代SiO2作栅介质，降低漏电。

Low-K 材料：低介电常数，减少铜互连导线间的电容，提高信号速度5、功能多样化的“More Than Moore”指的是用各种方法给最终用户提供附加价值，不一定要缩小特征尺寸，如从系统组件级向3D集成或精确的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。

6、IC企业的分类：通用电路生产厂；集成器件制造；Foundry 厂；Fabless：IC 设计公司；Chipless；Fablite第二章：硅和硅片的制备7、单晶硅结构：晶胞重复的单晶结构能够制作工艺和器件特性所要求的电学和机械性能8、CZ法生长单晶硅把熔化的半导体级硅液体变成有正确晶向并且被掺杂成n或p型的固体硅锭；9、直拉法目的：实现均匀掺杂和复制籽晶结构，得到合适的硅锭直径，限制杂质引入；关键参数：拉伸速率和晶体旋转速度10、CMOS （100）电阻率：10~50Ω?cm BJT（111）原因是什么？11、区熔法？纯度高，含氧低；晶圆直径小。

第三章集成电路制造工艺概况12、亚微米CMOS IC 制造厂典型的硅片流程模型第四章氧化；氧化物12、热生长（吃硅）：在高温环境里，通过外部供给高纯氧气使之与硅衬底反应，得到一层热生长的SiO2 。

13、淀积：通过外部供给的氧气和硅源，使它们在腔体中方应，从而在硅片表面形成一层薄膜。

14、干氧：Si（固）＋O2（气）－> SiO2(固)：氧化速度慢，氧化层干燥、致密，均匀性、重复性好，与光刻胶的粘附性好.水汽氧化：Si （固）＋H2O （水汽）－>SiO2（固）+ H2 （气）：氧化速度快，氧化层疏松，均匀性差，与光刻胶的粘附性差。

集成电路设计复习资料集成电路设计是一门涉及电子工程、计算机科学和物理学等多学科交叉的领域，对于现代电子技术的发展起着至关重要的作用。

以下是为大家整理的集成电路设计的复习资料，希望能对大家的学习有所帮助。

一、集成电路的基本概念集成电路（Integrated Circuit，简称 IC）是将大量的电子元件（如晶体管、电阻、电容等）集成在一个微小的芯片上，实现特定功能的电路。

其优点包括体积小、重量轻、性能高、可靠性强等。

集成电路的分类方式众多，按照集成度可分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）和特大规模集成电路（ULSI）；按照功能可分为数字集成电路、模拟集成电路和混合信号集成电路；按照制造工艺可分为双极型集成电路、CMOS 集成电路等。

二、集成电路设计流程集成电路设计是一个复杂而系统的工程，通常包括以下几个主要步骤：1、系统规格定义在这一阶段，需要明确设计的目标和要求，包括功能、性能、功耗、成本等方面的指标。

同时，还需要对市场需求、竞争情况进行分析，以确定设计的可行性和竞争力。

2、算法设计与优化对于数字集成电路，需要设计相应的算法，并对其进行优化，以提高性能和降低资源消耗。

例如，在图像处理领域，需要设计高效的图像压缩算法。

3、逻辑设计将算法转换为逻辑电路，使用硬件描述语言（如Verilog 或VHDL）进行描述。

逻辑设计包括组合逻辑和时序逻辑的设计。

4、电路设计根据逻辑设计，进行晶体管级的电路设计，包括晶体管尺寸的确定、偏置电路的设计等。

5、物理设计将电路设计转换为实际的版图，包括布局（确定各个元件在芯片上的位置）和布线（连接各个元件）。

物理设计需要考虑工艺规则、寄生效应等因素，以保证芯片的性能和可制造性。

6、验证与测试对设计进行各种验证，包括功能验证、时序验证、物理验证等，以确保设计的正确性。

同时，还需要进行芯片的测试，包括晶圆测试和封装测试。

1. 集成电路是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管、MOS管等有源器件和阻、电容、电感等无源器件，按一定电路互连，“集成”在一块半导体晶片（硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。

2.集成电路的规模大小是以它所包含的晶体管数目或等效的逻辑门数目来衡量。

等效逻辑门通常是指两输入与非门，对于CMOS集成电路来说，一个两输入与非门由四个晶体管组成，因此一个CMOS电路的晶体管数除以四，就可以得到该电路的等效逻辑门的数目，以此确定一个集成电路的集成度。

3.摩尔定律”其主要内容如下：集成电路的集成度每18个月翻一番/每三年翻两番。

摩尔分析了集成电路迅速发展的原因，他指出集成度的提高主要是三方面的贡献:（1）特征尺寸不断缩小，大约每3年缩小 1.41倍；（2）芯片面积不断增大，大约每3年增大 1.5倍；（3）器件和电路结构的改进。

4.反标注是指将版图参数提取得到的分布电阻和分布电容迭加到相对应节点的参数上去，实际上是修改了对应节点的参数值。

5.CMOS反相器的直流噪声容限:为了反映逻辑电路的抗干扰能力，引入了直流噪声容限作为电路性能参数。

直流噪声容限反映了电流能承受的实际输入电平与理想逻辑电平的偏离范围。

6. 根据实际工作确定所允许的最低输出高电平，它所对应的输入电平定义为关门电平；给定允许的最高输出低电平，它所对应的输入电平为开门电平7. 单位增益点.在增益为0和增益很大的输入电平的区域之间必然存在单位增益点，即dVout/dVin=1的点8. “闩锁”现象在正常工作状态下，PNPN四层结构之间的电压不会超过Vtg，因此它处于截止状态。

但在一定的外界因素触发下，例如由电源或输出端引入一个大的脉冲干扰，或受r射线的瞬态辐照，使PNPN四层结构之间的电压瞬间超过Vtg，这时，该寄生结构中就会出现很大的导通电流。

只要外部信号源或者Vdd和Vss能够提供大于维持电流Ih的输出，即使外界干扰信号已经消失，在PNPN四层结构之间的导通电流仍然会维持，这就是所谓的“闩锁”现象9. 延迟时间：T pdo ——晶体管本征延迟时间；UL ——最大逻辑摆幅，即最大电源电压；Cg ——扇出栅电容(负载电容)；Cw ——内连线电容；Ip ——晶体管峰值电流。

集成电路期末考试知识点答案-------------------------------------------1------------------------------------------------1、哪一年在哪儿发明了晶体管？发明人哪一年获得了诺贝尔奖？1947贝尔实验室肖克来波拉坦巴丁发明了晶体管1956获诺贝尔奖2、世界上第一片集成电路是哪一年在哪儿制造出来的？发明人哪一年为此获得诺贝尔奖？Jack kilby 德州仪器公司1958年发明2000获诺贝尔奖3、什么是晶圆？晶圆的材料是什么？晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，材料是硅4、目前主流集成电路设计特征尺寸已经达到多少？预计2016 年能实现量产的特征尺寸是多少？主流0.18um 22nm5、晶圆的度量单位是什么？当前主流晶圆的尺寸是多少？英寸12英寸6、摩尔是哪个公司的创始人？什么是摩尔定律？英特尔芯片上晶体管数每隔18个月增加一倍7、什么是SoC？英文全拼是什么？片上系统 System On Chip8、说出Foundry、Fabless 和Chipless 的中文含义。

代工无生产线无芯片9、一套掩模一般只能生产多少个晶圆？1000个晶圆10、什么是有生产线集成电路设计？电路设计在工艺制造单位内部的设计部门进行11、什么是集成电路的一体化(IDM)实现模式？设计制造和封装都集中在半导体生产厂家内进行12、什么是集成电路的无生产线(Fabless)设计模式？只设计电路而没有生产线13、一个工艺设计文件(PDK)包含哪些内容？器件的SPICE参数、版图设计用的层次定义、设计规则和晶体管电阻电容等器件以及通孔焊盘等基本结构版图，与设计工具关联的设计规则检查、参数提取、版图电路图对照用的文件。

14、设计单位拿到PDK 文件后要做什么工作？利用CAD/EDA工具进行电路设计仿真等一系列操作最终生成以GDS-II格式保存的版图文件，然后发给代工单位。

填空题：1.集成电路的加工过程主要是三个基本操作，分别是：2.MOS极与衬底之间形成的电场，在半导体表面形成3. 用CMOS电路设计静态数字逻辑电路，如果4. MOS5. CMOS集成电路是利用CMOS集成电路。

在P型衬底上6.7. 1947并因此获得了1956年的诺贝尔物理学奖，1958年并获得2000年诺贝尔物理学奖。

8.静态CMOS逻辑电路中，一般PMOS NOMS电压；NMOS下拉网络的构成规律是：NMOS NMOS操作；PMOS上拉网络则是按对偶原则构成，即PMOS联实现与操作。

9.集成电路中非易失存储器包括三种，10. CMOSPd耗Ps。

13.判断题：1．N阱CMOS工艺是指在N阱中加工NMOS的工艺。

（ ）2. 非易失存储器就是只能写入，不能擦除的存储器。

（ ）3. 用二极管在电路中防止静电损伤就是利用二极管的正向导电性能。

（√）4. DRAM在存储的过程中需要刷新以保持所存储的值。

（√）5. MOS晶体管与BJT晶体管一样，有三个电极。

（ ）6.为保证沟道长度相同的PMOS管和NMOS 等效导电因子相同，PMOS管的沟道宽度一般比NMOS管的大。

（ ）7. 集成电路是以平面工艺为基础，经过多层加工形成的。

（√）8. 非易失存储器就是只能写入，不能擦除的存储器。

（ ）9. DRAM在存储的过程中需要刷新以保持所存储的值。

（√）10.用于模拟集成电路设计的SPICE模型中的“SPICE”是Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis的缩写。

（√）11. N阱CMOS工艺是指在N阱中加工NMOS的工艺。

（ ）12.ESD保护的定义为：为防止静电释放导致CMOS集成电路失效所采取的保护措施。

（√）13.用二极管在电路中防止静电损伤就是利用二极管的正向导电性能（√）简答题:1. 请画图并解释N 阱CMOS 结构中的闩锁效应。

2. 假设有两个逻辑信号A 、B ，在某状态下A 的上升沿先于B 的上升沿到达图1所示电路，为了使电路得到最好的瞬态特性，请在图1中标注出A 、B 接入方法，并解释其原因。

集成电路设计复习题绪论1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。

2．集成电路分类情况如何？集成电路设计1．层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次2．什么是集成电路设计？集成电路设计流程。

（三个设计步骤：系统功能设计逻辑和电路设计版图设计）3．模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程4．版图验证和检查包括哪些内容？如何实现？5．版图设计规则的概念，主要内容以及表示方法。

为什么需要指定版图设计规则？6．集成电路设计方法分类？（全定制、半定制、PLD）7．标准单元/门阵列的概念，优点/缺点，设计流程8．PLD设计方法的特点，FPGA/CPLD的概念9．试述门阵列和标准单元设计方法的概念和它们之间的异同点。

10．标准单元库中的单元的主要描述形式有哪些？分别在IC设计的什么阶段应用？11．集成电路的可测性设计是指什么？Soc设计复习题1.什么是SoC？2.SoC设计的发展趋势及面临的挑战？3.SoC设计的特点?4.SoC设计与传统的ASIC设计最大的不同是什么？5.什么是软硬件协同设计？6.常用的可测性设计方法有哪些？7. IP的基本概念和IP分类8.什么是可综合RTL代码?9.么是同步电路，什么是异步电路，各有什么特点？10.逻辑综合的概念。

11.什么是触发器的建立时间（Setup Time），试画图进行说明。

12.什么是触发器的保持时间（Hold Time），试画图进行说明。

13. 什么是验证，什么是测试，两者有何区别？14.试画图简要说明扫描测试原理。

绪论1、 画出集成电路设计与制造的主要流程框架。

2、集成电路分类情况如何？集成电路设计1． 层次化、结构化设计概念，集成电路设计域和设计层次分层分级设计和模块化设计．将一个复杂的集成电路系统的设计问题分解为复杂性较低的设计级别，⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧按应用领域分类数字模拟混合电路非线性电路线性电路模拟电路时序逻辑电路组合逻辑电路数字电路按功能分类GSI ULSI VLSI LSI MSI SSI 按规模分类薄膜混合集成电路厚膜混合集成电路混合集成电路B iCMOS B iMOS 型B iMOS CMOS NMOS PMOS 型MOS双极型单片集成电路按结构分类集成电路这个级别可以再分解到复杂性更低的设计级别；这样的分解一直继续到使最终的设计级别的复杂性足够低，也就是说，能相当容易地由这一级设计出的单元逐级组织起复杂的系统。