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1、MOS集成电路的加工包括哪些基本工艺？各有哪些方法和工序？答：（1）热氧化工艺：包括干氧化法和湿氧化法；（2）扩散工艺：包括扩散法和离子注入法；（3）淀积工艺：化学淀积方法：1 外延生长法；2 热CVD法；3 等离子CVD 法；物理淀积方法：1 溅射法；2 真空蒸发法（4）光刻工艺：工序包括：1 涂光刻胶；2 预烘干；3 掩膜对准；4 曝光；5 显影；6 后烘干；7 腐蚀；8 去胶。
2、简述光刻工艺过程及作用。
答：（1）涂光刻胶：为了增加光刻胶和硅片之间的粘附性，防止显影时光刻胶的脱落，以及防止湿法腐蚀产生侧向腐蚀；（2）预烘干：以便除去光刻胶中的溶剂；（3）掩膜对准：以保证掩模板上的图形与硅片上已加工的各层图形套准；（4）曝光：使光刻胶获得与掩模图形相同的感光图片；（5）显影：将曝光后的硅片浸泡在显影液中，使正光刻胶的曝光部分和负光刻胶的未曝光部分被溶解掉；（6）后烘干：使残留在光刻胶中的有机溶剂完全挥发掉，提高光刻胶和硅片的粘接性及光刻胶的耐腐蚀性；（7）腐蚀：以复制在光刻胶上图形作为掩膜，对下层材料进行腐蚀，将图形复制到下层材料中；（8）去胶：除去光刻胶。
3、说明MOS晶体管的工作原理答：MOS晶体管有四种工作状态：（1）截止状态：即源漏之间不加电压时，沟道各电场强度相等，沟道厚度均匀，S、D之间没有电流I ds=0；（2）线性工作状态：漏源之间加电压Vds时，漏端接正，源端接负，沟道厚度不再均匀，在D端电位升为V d，栅漏极电位差为Vgs-Vtn，电场强度变弱，反型层变薄，并在沟道上产生由D到S的电场E ds，使得多数载流子由S端流向D端形成电流I ds，它与V ds变化呈线性关系：I ds=βn[(V gs-V tn)-V ds/2]V ds（3）饱和工作状态：Vs继续增大到V gs-V tn时，D端栅极与衬底不足以形成反型层，出现沟道夹断，电子运动到夹断点V gs-V ds=V tn时，便进入耗尽区，在漂移作用下，电子被漏极高电位吸引过去，便形成饱和电流，沟道夹断后，（V gs-V tn）不变，I ds 也不变，即MOS工作进入饱和状态，I ds=V gs-V tn/R c（4）击穿状态：当Vds增加到一定极限时，由于电压过高，晶体管D端得PN结发生雪崩击穿，电流急剧增加，晶体管不能正常工作。
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。
1．简述逐次比较型A/D转换器的工作原理，并绘出其原理框图。
（1）MSB高位输出为1，其余个位全为0，U X与D/A转换器输出U0比较，若U X ﹥U0比较器输出为低电平，使寄存器的输出不变。
若U X﹤U0，比较器输出为高电平，寄存器MSB的高位输出变为0（2）MSB次高位输出为1 U X与D/A转换器输出U0比较，若U X﹥U0比较器输出为低电平，使寄存器的输出不变。
若U X﹤U0，比较器输出为高电平，寄存器MSB的次高位输出变为0（3）其他位依次类推，完成N位的逐次比较、输出。
1．仪器放大器的特点仪器放大器是具有高增益、高增益精度、高共模抑制比、高输入电阻、低噪声、高线性度的集成放大器；主要应用于小信号放大。
2．简述开关电源的主要优点开关电源取消了工频变压器，主要优点：效率高、高密度、高可靠性、体积小、重量轻、用铜用铁大大减小。
3．试说明TTL电路和CMOS电路的一般特性。
对比说明TTL电路和CMOS电路1）电源电压范围2）频率特性3）电压输入输出特性4）输出驱动电流5）扇出能力6）输入阻抗7）功耗等5. TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。
2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。
COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。
3）COMS电路的锁定效应：COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。
这种效应就是锁定效应。
当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。
1+X集成电路理论练习题库及参考答案一、单选题（共39题，每题1分，共39分）1.进行芯片检测工艺中的编带外观检查时，其步骤正确的是（）。
A、检查外观→归纳放置→固定卷盘→编带回料→编带固定B、固定卷盘→归纳放置→检查外观→编带回料→编带固定C、编带固定→固定卷盘→归纳放置→检查外观→编带回料D、归纳放置→固定卷盘→检查外观→编带回料→编带固定正确答案：D2.（）是指按照一定的方式将杂质掺入到半导体等材料中，改变材料电学性质，达到形成半导体器件的目的。
A、光刻B、掺杂C、刻蚀D、金属化正确答案：B答案解析：掺杂是指按照一定的方式将杂质掺入到半导体等材料中，改变材料电学性质，达到形成半导体器件的目的。
3.打点过程中，在显微镜下看到有墨点偏大出现时需要进行的操作是：( )。
A、调节打点器的旋钮B、调节打点的步进C、更换墨管D、更换晶圆正确答案：C答案解析：出现墨点大小点等情况时需更换墨管。
4.选择集成电路的关键因素主要包括（）。
A、性能指标B、工作条件C、性价比D、以上都是正确答案：D5.平移式设备芯片检测工艺流程中，上料之后的环节是( )。
A、测试B、分选C、真空包装D、外观检查正确答案：A答案解析：平移式分选机设备芯片检测工艺的操作步骤一般为：上料→测试→分选→外观检查→真空包装。
6.（）分选工序依靠主转盘执行，上料后主转盘旋转，每转动一格，都会将产品送到各个工位，每个工位对应不同的作用，包括上料位、光检位、旋转纠姿位、功能测试位等，从而实现芯片的测试与分选。
A、重力式分选机B、平移式分选机C、真空螺旋分选机D、转塔式分选机正确答案：D7.下列有关平移式分选机描述错误的是（）。
A、平移式分选机是采用测压手臂下压的压测方式进行的B、通过入料梭移动将芯片从待测区“中转站”转移至测试区，等待测压手臂吸取芯片进行测试。
C、收料时，为了确保料盘能平稳地放入，需要将收料架上的料盘向下压紧D、测试机通过GPIB将测试结果反馈给分选机，在分选机的显示界面显示测试结果并记录正确答案：C8.封装工艺中，在晶圆切割后的光检中环节发现的不良废品，需要做（）处理。
招聘集成电路设计岗位笔试题与参考答案(某大型国企)(答案在后面)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、集成电路设计中，关于CMOS反相器的描述，以下哪项是正确的？A. CMOS反相器具有低功耗特性，但速度较慢。
B. CMOS反相器具有高速度特性，但功耗较高。
C. CMOS反相器具有低功耗特性，且速度较快。
D. CMOS反相器具有高速度特性，但功耗较低。
2、在集成电路设计中，以下哪个因素对电路的性能有重要影响？A. 晶圆尺寸B. 制造工艺C. 电路规模D. 所有上述因素3、在集成电路设计中，以下哪个因素对电路性能的影响最大？A. 电源电压B. 地线宽度C. 电阻值D. 电容值4、在CMOS工艺中，以下哪种器件主要用于实现电流放大功能？B. NMOSC. 二极管D. 反相器5、（关于集成电路设计基础）以下关于集成电路设计的描述中，哪项是正确的？A. 集成电路设计完全依赖于自动化工具，无需人工干预。
B. 集成电路设计过程中，版图设计是第一步。
C. 集成电路设计主要关注电路的功能实现，而不考虑其物理实现。
D. 在集成电路设计中，功耗和性能同样重要，需要平衡考虑。
6、（关于数字集成电路设计）在数字集成电路设计中，关于时序分析，以下说法错误的是？A. 时序分析是确保电路在规定的时钟周期内正确工作的关键步骤。
B. 时序分析只关注组合逻辑部分，不涉及时序逻辑部分。
C. 时序分析包括建立时序和保持时序的分析。
D. 时序分析是确保芯片性能的重要手段之一。
7、在集成电路设计中，以下哪个因素对电路性能的影响最大？A. 电源电压B. 地址线宽度C. 数据总线宽度D. 输入输出接口8、在CMOS工艺中，以下哪个器件用于实现电流隔离？A. 晶体管C. 互斥开关D. 绝缘层9、下列哪个选项是集成电路设计中常用的EDA工具软件？A. AutoCADB. SolidWorksC. Altium DesignerD. MATLAB 10、在集成电路设计中，关于CMOS工艺的特点描述正确的是？A. CMOS工艺只能用于数字电路的设计B. CMOS工艺功耗大，不适合低功耗应用C. CMOS工艺可以同时实现数字与模拟电路的设计D. CMOS工艺不兼容其他集成工艺类型二、多项选择题（本大题有10小题，每小题4分，共40分）1、关于集成电路设计的基础知识中，下列哪些说法是正确的？（）选项：A. 集成电路设计主要涉及到模拟电路、数字电路和混合信号电路设计。
1+X集成电路理论练习题库含参考答案一、单选题（共39题，每题1分，共39分）1.进行芯片检测工艺的芯片外观检查时，将工作台整理干净后，根据物流提供的（）到待检查品货架上领取待外检的芯片。
A、中转箱号B、晶圆测试随件单C、芯片名称D、芯片测试随件单正确答案：A2.在Altium Designer软件设计完电路图后，设计制作样品电路需要用到的文件是（）。
A、BOMB、PCBC、ICTD、Gerber正确答案：A3.平移式分选机设备分选完成后，进入( )环节。
A、上料B、测试C、外观检查D、真空入库正确答案：C答案解析：平移式分选机设备芯片检测工艺的操作步骤一般为：上料→测试→分选→外观检查→真空包装。
4.晶圆检测工艺中，进行晶圆烘烤时，温度一般设置在（）℃。
A、120B、110C、150D、130正确答案：A5.封装工艺的电镀工序中，完成前期的清洗后，下一步操作是（）。
A、高温退火B、装料C、后期清洗D、电镀正确答案：D6.使用转塔式分选设备进行芯片测试时，其测试环节的流程正确的是（）。
A、芯片分选→测前光检→测后光检→测试B、测前光检→测后光检→测试→芯片分选C、测前光检→测试→测后光检→芯片分选D、测前光检→测后光检→芯片分选→测试正确答案：C7.在原理图编辑器内，执行Tools→Footprint Manager命令，显示（）。
A、工程变更命令对话框B、Messages窗口C、Navigator面板D、封装管理器检查对话框正确答案：D8.减薄工艺的正确流程是（）。
A、清洗→压片→原始厚度测量→上蜡粘片→二次厚度测量→抛光→减薄→去蜡→清洗B、清洗→上蜡粘片→原始厚度测量→压片→二次厚度测量→抛光→减薄→去蜡→清洗C、清洗→压片→原始厚度测量→上蜡粘片→二次厚度测量→减薄→抛光→去蜡→清洗D、清洗→原始厚度测量→上蜡粘片→压片→二次厚度测量→减薄→抛光→去蜡→清洗正确答案：D9.封装按材料分一般可分为塑料封装、（）和陶瓷封装等。
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。
集成电路基础知识单选题100道及答案解析1. 集成电路的英文缩写是（）A. ICB. CPUC. PCBD. ROM答案：A解析：集成电路的英文是Integrated Circuit，缩写为IC。
2. 以下不属于集成电路制造工艺的是（）A. 光刻B. 蚀刻C. 焊接D. 扩散答案：C解析：焊接通常不是集成电路制造的核心工艺，光刻、蚀刻和扩散是常见的制造工艺。
3. 集成电路中，负责存储数据的基本单元是（）A. 晶体管B. 电容器C. 电阻器D. 触发器答案：D解析：触发器是集成电路中用于存储数据的基本单元。
4. 以下哪种材料常用于集成电路的制造（）A. 玻璃B. 塑料C. 硅D. 铝答案：C解析：硅是集成电路制造中最常用的半导体材料。
5. 集成电路的发展遵循（）定律A. 摩尔B. 牛顿C. 爱因斯坦D. 法拉第答案：A解析：集成电路的发展遵循摩尔定律。
6. 集成电路封装的主要作用不包括（）A. 保护芯片B. 散热C. 提高性能D. 便于连接答案：C解析：封装主要是保护、散热和便于连接，一般不能直接提高芯片的性能。
7. 在数字集成电路中，逻辑门是由（）组成的A. 二极管B. 三极管C. 场效应管D. 晶闸管答案：C解析：场效应管常用于数字集成电路中构成逻辑门。
8. 以下哪种集成电路属于模拟集成电路（）A. 微处理器B. 计数器C. 放大器D. 编码器答案：C解析：放大器属于模拟集成电路，其他选项通常属于数字集成电路。
9. 集成电路的集成度是指（）A. 芯片面积B. 晶体管数量C. 工作频率D. 功耗答案：B解析：集成度通常指芯片上晶体管的数量。
10. 集成电路设计中，常用的硬件描述语言有（）A. C 语言B. Java 语言C. VerilogD. Python 语言答案：C解析：Verilog 是集成电路设计中常用的硬件描述语言。
11. 以下关于集成电路测试的说法错误的是（）A. 可以检测芯片的功能是否正常B. 可以提高芯片的可靠性C. 测试只在生产完成后进行D. 有助于筛选出不合格的芯片答案：C解析：集成电路测试在生产过程的多个阶段都可能进行，不只是在生产完成后。
电路性能：PROBLEM 1. Consider an isolated 2mm long and 1μm wide M1(Metal1)wire over a silicon substrate driven by an inverter that has zero resistance and parasitic output capccitance. How will the wire delay change for the following cases? Explain your reasoning in each case.a. If the wire width is doubled.b. If the wire length is halved.c. If the wire thickness is doubled.d. If thickness of the oxide between the M1 and the substrate is doubled. PROBLEM 2. A two-stage buffer is used to drive a metal wire of 1 cm. The first inverter is of minimum size with an input capacitance C i=10 fF and an internalpropagation delay t p0=50 ps and load dependent delay of 5ps/fF. The width of the metal wire is 3.6 μm. The sheet resistance of the metal is 0.08 Ω, the capacitance value is 0.03 fF/μm2 and the fringing field capacitance is0.04fF/μm.a. What is the propagation delay of the metal wire?b. Compute the optimal size of the second inverter. What is the minimum delay through the buffer?PROBLEM 3. An NMOS transistor is used to charge a large capacitor, as shown the following Figure. The minimum size device, (0.25/0.25) for NMOS and (0.75/0.25) for PMOS, has the on resistance 35 kΩ.a. Determine the t pLH of this circuit, assuming an ideal step from 0 to 2.5V at the input node.b. Assume that a resistor R S of 5 kΩ is used to discharge the capacitance toground. Determine t pHL.c. The NMOS transistor is replaced by a PMOS device, sized so that k p is equal to the k n of the original NMOS. Will the resulting structure be faster? Explain why or why not.PROBLEM 4．The figure below assembles a RTL circuit where the active device is a NMOS transistor which has a resistive load. Assume the switch model behavior of the NMOS transistor. When V in <1.25V, the resistance of the transistor is infinite. When V in ≥1.25V, the transistor can be modeled as having a resistance of 150 ohms.A. Determine the values for V OH and V OL . Explain your answer.B. Calculate t pLH and t pHL to obtain the average propagation delay, t p .Solution:Vin 50fFPROBLEM 5. The next figure shows two implementations of MOS inverters. The first inverter uses only NMOS transistors.a. Calculate V OH, V OL, V th for each case.b. Find V IH, V IL, N ML and N MH for each inverter and comment on the results. How can you increase the noise margins and reduce the undefined region? 0.25um CMOS工艺(L=Lmin) MOS管参数Problem 6: We want to design a minimum sized CMOS inverter with 0.25um process( =0.12um). The minimum sized NMOS transistor ’s layers are listed and shown below in Figure below.A. Determine and list the following:a. Minimum Transistor Lengthb. Minimum Transistor Widthc. Minimum Source/Drain Aread. Minimum Source/Drain PerimeterPlease list the design rules you come across that lead to your results.B. We desire the minimum sized CMOS inverter with a symmetrical VTC (V Th =V DD /2) in the 0.25um technology. Calculate the following for the pull-up PMOS transistor in the design.a. Minimum Transistor Lengthb. Minimum Transistor Widthc. Minimum Source/Drain Aread. Minimum Source/Drain PerimeterAssume the following:V DD = 2.5V, and refer to the tables in the below.C. Using the same minimum size inverter from part B, determine the input capacitance (i.e. the load it presents when driven) and the total load capacitance that the inverter presents.D. Calculate t pLH and t pHL to obtain the average propagation delay, t p .Rules are:i) Poly minimum width = 0.24umii) Minimum active width = 0.36umiii) Minimum contact size = 0.24um*0.24umiv) Minimum spacing from contact to gate = 0.24umv) Active enclosure of contact = 0.12umAnswer:A:a. L = 0.24umb. W = 0.48umc. L drain = 0.24um+0.24um+0.12um = 0.6umA D =A S = 0.48 * 0.6um = 0.288 um 2d. P D =P S =0.6um*2+0.48um = 1.68umB:2n T0,Th Th p T0,DD p n R R R p T0,DD n T0,Th V V V V V k k 得出k k 11k 1)V (V V V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+==+⋅++=查表得出一下参数：V T0p = -0.43V V T0n = 0.4V K n ’=115×10-6 A/V 2 K p ’=30×10-6A/V 2 另：L=0.24um, W n =0.48um带入上述公式计算得出：K R =0.965 W p =1.907umWe assume u n =2.5u p and can calculatea. Lp=0.24µmb. W p = 1.907 µmc. A D = 1.907µm *0.6µm =1.1442 µm 2d. P D = 2*0.6µm +1.2µm =3.107 µmC:NMOS:C gn = C ox L n W n = 0.6912 fFNMOS 管衬底接0V ，输出从1→0(V 1=-2.5V 变为V 2=-1.25V)：()()()[]()()()[]0.615264fFC C C fF0.2869940.61281.68K C P C 0.44m 0.61V φV φm)(1V V φK fF 32832057022880K C A C 0.5m 0.57V φV φm)(1V V φK dbsw db dbn1eqsw j D dbsw m 11bsw m 12bsw 12m bsw eq eq j D db m 11b m 12b 12m b eq =+==⨯⨯====---⋅----==⨯⨯====---⋅----=----.0侧壁：...底部：输出从0→1(V 1=0V 变为V 2=-1.25V)：()()()[]()()()[]fF0.836064C C C fF0.3810240.81281.68K C P C 0.44m 0.81V φV φm)(1V V φK fF 0.455040.7920.288K C A C 0.5m 0.79V φV φm)(1V V φK dbsw db dbn2eqsw j D dbsw m 11bsw m 12bsw 12m bsw eq eq j D db m 11b m 12b 12m b eq =+==⨯⨯====---⋅----==⨯⨯====---⋅----=----.0侧壁：底部：PMOS:C gp = C ox L p W p ) =2.74608 fFPMOS 管衬底接2.5V ，输出从1→0(V 1= 0V 变为V 2=-1.25V)：()()()[]()()()[]fF2C C C fF0.58784440.8622K C P C 0.32m 0.86V φV φm)(1V V φK fF 10.7911K C A C 0.48m 0.79V φV φm)(1V V φK dbsw db dbp1eqsw j D dbsw m 11bsw m 12bsw 12m bsw eqsw eq j D db m 11b m 12b 12m b eq 3052886..0109.3侧壁：7174442.9.1442.=+==⨯⨯====---⋅----==⨯⨯====---⋅----=----底部：输出从0→1(V 1=-1.25V 变为V 2= -2.5V)：()()()[]()()()[]fF1.7614342C C C fF0.4787860.70.223K C P C 0.32m 0.7V φV φm)(1V V φK fF 10.591.91K C A C 0.48m 0.59V φV φm)(1V V φK dbsw db dbp2eqsw j D dbsw m 11bsw m 12bsw 12m bsw eqsw eq j D db m 11b m 12b 12m b eq =+==⨯⨯====---⋅----==⨯⨯====---⋅----=----109.侧壁：2826482.1442.底部：如果m 以0.5计算：NMOS 管衬底接0V ，输出从1→0(V 1=-2.5V 变为V 2=-1.25V)：()()()[]0.596448fFC C C fF0.268120.57281.68K C P C fF 32832057022880K C A C 0.57V φV φm)(1V V φK K dbsw db dbn1eqsw j D dbsw eq j D db m 11b m 12b 12m b eqsw eq =+==⨯⨯===⨯⨯===---⋅----==--.0...底部： 输出从0→1(V 1=0V 变为V 2=-1.25V)：()()()[]fF0.826656C C C fF0.3716160.79281.68K C P C fF0.455040.7920.288K C A C 0.79V φV φm)(1V V φK K dbsw db dbn2eqsw j D dbsw eq j D db m 11b m 12b 12m b eqsw eq =+==⨯⨯===⨯⨯===---⋅----==--.0底部：PMOS 管衬底接2.5V ，输出从1→0(V 1= 0V 变为V 2=-1.25V)：()()()[]fF 2C C C fF0.54034420.7922K C P C fF1.71744420.79911K C A C 0.79V φV φm)(1V V φK K dbsw db dbp1eqsw j D dbsw eq j D db m 11b m 12b 12m b eqsw eq 2577884..0109.3.1442.=+==⨯⨯===⨯⨯===---⋅----==--底部：输出从0→1(V 1=-1.25V 变为V 2= -2.5V)：()()()[]fF 1.6290372C C C fF0.38986860.570.22K C P C fF10.571.91K C A C 0.57V φV φm)(1V V φK K dbsw db dbp2eqsw j D dbsw eq j D db m 11b m 12b 12m b eqsw eq =+==⨯⨯===⨯⨯===---⋅----==--109.32391686.1442.底部：D ：C load 计算：C load =C wire +C g +C gd,n +C gd,p +C db,n +C db,p≈C g +C db,n +C db,pC g = C gn + C gp =0.6912+2.74608=3.43728 fF输出从1→0(V 1= 0V 变为V 2=-1.25V)：C load≈C g +C db,n +C db,p =6.3578326 fF16.32ps1V )V 4(V ln V V 2V )V (V k C A/V 10230k L W k DD T0n DD T0n DD T0n T0n DD n load PHL 26'n nn n =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--=⨯=⨯=-τ 输出从0→1(V 1=-1.25V 变为V 2= -2.5V)：C load≈C g +C db,n +C db,p =6.0347782 fF15.33ps 1V )V 4(V ln V V V 2)V (V k C A/V 10238.375k L W k DD T0p DD T0pDD T0p T0pDD p load PLH 26'p p p p =⎥⎥⎦⎤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎢⎢⎣⎡--=⨯=⨯=-τ如果以m=0.5，则：输出从1→0(V 1= 0V 变为V 2=-1.25V)：C load≈C g +C db,n +C db,p =6.2915162 fF16.147ps1V )V 4(V ln V V 2V )V (V k C DD T0n DD T0n DD T0n T0n DD n load PHL =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--=τ 输出从0→1(V 1=-1.25V 变为V 2= -2.5V)：C load≈C g +C db,n +C db,p =5.8929732 fFps 1V )V 4(V ln V V V 2)V (V k C DD T0p DD T0p DD T0p T0pDD p load PLH 97.14=⎥⎥⎦⎤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎢⎢⎣⎡--=τ PROBLEM 7．We want to design a minimum sized CMOS inverter with 0.25um process(λ=0.12um) and desire the inverter with a symmetrical VTC (V Th =V DD /2) . The minimum sized NMOS transistor’s layers are shown as problem 6. Assume the following:V DD = 2.5V, and refer to the tables in the below.A. Determine the input capacitance (i.e. the load it presents when driven) and the total load capacitance that the inverter presents.B. Calculate t pLH and t pHL to obtain the average propagation delay, t p .PROBLEM 8. Sizing a chain of inverters.a. In order to drive a large capacitance (CL = 20 pF) from a minimum size gate (with input capacitance Ci = 10fF), you decide to introduce a two-staged buffer as shown in the following figure. Assume that the propagation delay of a minimum size inverter is 70 ps. Also assumethat the input capacitance of a gate is proportional to its size. Determine the sizing of the two additional buffer stages that will minimize the propagation delay.b. If you could add any number of stages to achieve the minimum delay, how many stages would you insert?What is the propagation delay in this case?c. Describe the advantages and disadvantages of the methods shown in (a) and (b).PROBLEM 9. Consider a CMOS inverter with the following parameters:V T0,n=1.0V V T0,p=-1.2V μn C ox=45uA/V2μp C ox=25uA/V2 (W/L)n=10 (W/L)p=20The power supply voltage is 5V, and the output load capacitance is 1.5pF.a. Calculate the rise time and the fall time of the output signal using average current method.b. Determine the maximum frequency of a periodic square-wave input signal so that the output voltage can still exhibit a full logic swing from 0V to 5V in each cycle.c. Calculate the dynamic power dissipation at this frequency.d. Assume that the output load capacitance is mainly dominated by fixedfan-out component( which are independent of W n and W p). We want tore-design the inverter so that the propagation delay times are reduced by 25%. Determine the required channel dimensions of the nMOS and the pMOS transistors. How does this re-design influence the switching (inversion) threshold?PROBLEM 10. Consider the following low swing driver consisting of NMOS devi ces M1 and M2. Assume that the inputs IN and IN’ have a 0V to 2.5V swing and that V IN = 0V when V IN’ = 2.5V and vice-versa. Also assume thatthere is no skew between IN and IN’ (i.e., the inverter delay to derive IN from IN is zero).a. What voltage is the bulk terminal of M2 connected to?b. What is the voltage swing on the output node as the inputs swing from 0V to2.5V. Show the low value and the high value.c. Assume that the inputs IN and IN have zero rise and fall times. Assume a zero skew between IN and IN’. Determine the low to high propagation delay for charging the output node measured from the the 50% point of the input to the 50% point of the output. Assume that the total load capacitance is 1pF, including the transistor parasitics.MOS管参数参照题4。
