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集成电路设计学习思考题参考答案

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集成电路设计学习思考题参考答案 参考答案 一、概念题： 1、微电子学：主要是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及应用，并利用它

实现信号处理功能的科学，是电子学的分支，其目的是实现电路和系统的集成，这种集成的电路和系统又称为集成电路和集成系统。 2、集成电路：（Integrated Circuit，缩写为IC）是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容器等无源器件，按照一定的电路连接集成在一块半导体单晶片（如硅或GaAs等）或者说陶瓷等基片上，作为一个不可分割的整体执行某一特定功能的电路组件 。 3、综合：从设计的高层次向低层次转换的过程，它是在给定了电路应实现的功能和实现此电路的约速条件（如速度、功耗、成本、电路类型等），找到满足上述要求的目标结构的过程。如果是靠人工完成，通常简单地称之为设计；而依靠EDA工具自动生成，则称之为综合。 4、模拟验证：指对实际系统加以抽象，提取其模型，输入计算机，然后将外部激励信号施加于此模型，通过观察模型在激励信号作用下的反应，判断该系统是否实现预期的功能。 5、计算机辅助测试（CAT）技术：把测试向量作为测试输入激励，利用故障模拟器，计算测试向量的故障覆盖率，并根据获得的故障辞典进行故障定位的技术。 6、图形转换技术：是指将掩膜板上设计好的图形转移到硅片上的技术，包括光刻与刻蚀技术。 7、薄膜制备技术：指通过一定的工序，在衬底表面生产成一层薄膜的技术，此薄膜可以是作为后序加工的选择性的保护膜，作为电绝缘的绝缘膜，器件制作区的外延层，起电气连接作用的金属膜等。 8、掺杂：是指将需要的杂质掺入特定的半导体区域中以达到改变半导体电学性质，形成PN结、电阻、欧姆接触等各种结构的目的。 9、系统功能设计：是最高一级的设计，主要是指根据所设计系统的要求（包括芯片的功能、性能、尺寸、功耗等），进行功能划分和数据流、控制流的设计，完成功能设计。 10、逻辑设计：是指确定满足一定逻辑功能的由逻辑单元组成的逻辑结构，其输出一般是网表和逻辑图。 11、电路设计：是指根据所要求的电路性能，例如：速度、功耗、电源电压、逻辑操作类型、信号电平的容限、电路工作频率、放大倍数等确定电路的结构和各元器件的参数；同时应考虑工艺上可能发生的偏差和使用时温度的变化等，使设计的电路仍然能达到规定的性能。 12、版图设计：是根据逻辑与电路功能和性能要求以及工艺条件的限制（如：线宽、间距、制版设备所允许的基本图形等），设计集成电路制造过程中必需的光刻掩膜版图。版图设计与集成电路制造工艺技术紧密相连，是集成电路设计的最终目标。 13、全定制法：是一种基于晶体管级的设计方式。设计者使用版图编辑工具，从晶体管的版图尺寸，位置及互连线开始设计。要求设计者对电路、逻辑、结构等各个层次进行精心的设计。 14、定制法（又称库单元法）：是一种基于事先精心设计并存在单元库中的单元电路而设计的方法。在设计时，设计者根据电路要求，从库中调出所需单元电路和压焊块，进行自动布局和布线，最后得到被设计电路的掩膜版图。 15、模块编译法：它是一种基于全自动的设计方法，先对设计模块的性能进行描述，再通过编译直接得到该电路的掩膜版图。 16、逻辑单元阵列法：又被称为FPGA（现场可编程门阵列），是主要的在系统可编程技术实现的物理基础。 它是直接可以从市场上购得FPGA产品，经设计人员通过开发工具对其进行“编程”来实现特定的逻辑功能。它内部配置有：可编程的逻辑功能模块，可编程的连续资源和可编程输入/输出功能模块。 17、逻辑扇出：指电路与之连接的全同反相器负载的数目为电路的扇出。电路能驱动最多的全同反相器的数目，称为最大扇出数。 18、4：1反向器尺寸设计规则：在NMOS反相器设计时，为使反相器转移特性曲

线具有好的对称性种好的噪声容限，上、下两晶体管的几何尺寸比41122WLWL 的比例是一个优化值。常称为反相器的4:1规则，M2称上拉晶体管，使高电平接近VDD ，M1下拉晶体管，使低电平接近于0V。 二、填空题： 1、要制造一块集成电路，需要经过集成电路设计、掩膜版制造、原始材料制造、芯片加工、封装、测试 等几道工序。

2、典型双极性工艺制造芯片主要包括的三类关键技术：图形转换技术、薄膜制造技术、掺杂技术。

3、光刻包括：光刻胶、掩膜板、光刻机三要素。 4、集成电路设计过程：主要包括系统功能设计、逻辑、电路设计、版图设计 等。集成电路设计的最终输出结果是掩膜版图，通过制版和工艺流片可以得到所需要的集成电路。 5、恒流源电路在模拟集成电路中应用极为广泛，它的主要用途有二个：一是用作有源负载；二是给电路中各个晶体管以稳定的正确的工作点。

6、集成运放的内部电路组成原理框图如下图所示，请填入个模块的功能。

三、电路分析： 1、如右图是运算放大器输出端的一种保护电路， 试对其工作原理作出定性分析。 答：右图是三极管保护电路，由T3，T4， Re1，Re2组成，T3，T4是保护三极管，Re1， Re2为取样电阻，保护原理与二极管基本相同， 正向工作时，如某原因使Re1过流Ie1↑， 当Ie1Re1=Vbe3时，T3管导通，T3管即分流 了T1管基极驱动电流，使T1管的电流Ie1↓，

差分输 入级

电压

放大级 输出级

偏置电路 Vid

+

- V0 因此通过T1管的电流被限制在： 同理，负向工作时，通过T2管的电流被限制在：。 2、分析下图中以a、b为输入端，x为输出端时的电路功能。

分析：对图（1） 分析：对图（2）

baX abX 2、分析下图中以a、b为输入端，x为输出端时的电路功能。

输入 M1 M2 x M3

输出

x b a

0 0 止 止 H 通 1 0 1 止 通 L 止 0 1 0 通 止 L 止 0 1 1 通 通 L 止 0

输入 M1 M2 x M3

输出

x b a

0 0 止 止 H 通 1 0 1 止 通 H 通 1 1 0 通 止 H 通 1 1 1 通 通 L 止 0

（1） （2）

（1） （2） 分析：对图（1） 分析：对图（2）

baX

abX

四、简答题： 1、试简述评价集成电路的主要性能指标及其含义。 答：主要性能：集成度、集成电路的功耗延迟积（优值）、特征尺寸。 集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目； 优值：（功耗延迟积）：是指电路的延迟时间与功耗相乘，该参数是衡量集成电路性能的重要参数。功耗延迟积越小，即集成电路的速度越快或功耗越低，性能越好。 特征尺寸：通常是指集成电路中半导体器件的最小尺度，如MOSFET的最小沟道长度或双极晶体管中最小基区宽度，这是衡量集成电路加工和设计水平的重要参数。特征参数越小，加工精度越高，可能达到的集成度越大，性能越好。 2、试简述集成电路设计规划的内容。 答：集成电路设计规划的内容是：在考虑器件正常工作的条件下，根据实际工艺水平（包括光刻水平、刻蚀能力、对准容差等）和成品率的要求，给出一组同一工艺层及不同工艺层之间几何尺寸的限制，主要包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面积等规则，分别给出它们的最小值，以防止掩膜图形的断裂、连接和一些不良物理效应的出现。

输入 M2 M1 M4 M3

输出

x b a

0 0 止 止 通 通 1 0 1 止 通 通 止 0 1 0 通 止 止 通 0 1 1 通 通 止 止 0

输入 M2 M1 M4 M3

输出

x b a

0 0 止 止 通 通 1 0 1 止 通 通 止 1 1 0 通 止 止 通 1 1 1 通 通 止 止 0 3、试简述集成电路的设计思路及其含义。 答：集成电路的设计思路：分层分级设计和模块化设计。 模块化设计：把一个集成电路看作是由许多相关模块（或称单元）组成的。 分层分级设计：将一个复杂集成电路系统的设计问题分解为单元复杂性较低的设计级别，而且这个级别还可以再分解到单元复杂性更低的设计级别；这样一直继续到使最终的设计级别的单元复杂性足够低，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。 4、试简述数字集成电路延迟的含义。 答：数字电路的延迟主要由两部分组成：门延迟和互连线延迟。 门延迟：信号从逻辑门的输入传送到同一门的输出所需的时间，是决定诸如TTL类和NMOS类的逻辑能力的最重要参数。 互连线的延迟：集成电路内部门到门的连接线延迟，数字系统内部的集成电路的封装连接延迟，印制线路板连接以及底板背面——正面的连接造成的延迟。

五、计算题： 1、有源电阻分压器，如右图表示用一个 n沟MOS有源电阻和一个p沟MOS有源 电阻产生一个直流电压Vout。若VDD=5V， VSS=-5V，I=50μA。求Vout=1V时， M1和M2的W/L比值。 设VTN=+0.75V，VTP=-0.75V； K’N=24μA/V2,K’P=8μA/V2。 解：两管的衬底都分别接到它们的源极以使它们的体效应不产生影响。由于VGD=0，两管都处于饱和状态。因为流过两管的电流必须相同，又电压VDS1和VDS2已经给定，依：

图 有源电阻分压器

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1+X集成电路理论习题库(含参考答案)

1+X集成电路理论习题库(含参考答案)

1+X集成电路理论习题库（含参考答案）一、单选题（共39题，每题1分，共39分）1.使用测编一体的转塔式分选设备进行芯片测试时，如果遇到需要编带的芯片，在测试完成后的操作是（）。

A、外观检查B、测试C、上料D、编带正确答案：D2.单晶硅生长完成后，需要进行质量检验，其中热探针法可以测量单晶硅的（）参数。

A、电阻率B、直径C、少数载流子寿命D、导电类型正确答案：D3.关于全自动探针台扎针调试的步骤，下列说法正确的是（）。

A、输入晶圆信息→调出检测MAP图→自动对焦→扎针调试B、输入晶圆信息→自动对焦→调出检测MAP图→扎针调试C、输入晶圆信息→自动对焦→扎针调试→调出检测MAP图D、输入晶圆信息→调出检测MAP图→扎针调试→自动对焦正确答案：B4.编带检查完后，需要以最小内盒数为单位拆批打印标签，一式( )份。

A、1B、2C、3D、4正确答案：C答案解析：编带检查完后，需要以最小内盒数为单位拆批打印标签，一式三份。

5.用比色法进行氧化层厚度的检测时，看到的色彩是（）色彩。

A、反射B、干涉C、衍射D、二氧化硅膜本身的正确答案：B答案解析：硅片表面生成的二氧化硅本身是无色透明的膜，当有白光照射时，二氧化硅表面与硅-二氧化硅界面的反射光相干涉生成干涉色彩。

不同的氧化层厚度的干涉色彩不同，因此可以利用干涉色彩来估计氧化层的厚度。

6.晶圆检测工艺中，6英寸的晶圆进行晶圆墨点烘烤时，烘烤时长一般为（）分钟。

A、5B、1C、10D、20正确答案：A7.晶圆检测工艺中，在进行真空入库之前，需要进行的操作是( )。

A、烘烤B、打点C、外检D、扎针测试正确答案：C答案解析：晶圆检测工艺流程：导片→上片→加温、扎针调试→扎针测试→打点→烘烤→外检→真空入库。

8.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。

数字集成电路习题答案PPT课件

数字集成电路习题答案PPT课件


(2) pmos :
VGT VGS VT 0 0.5 0.4 0.1 VDS
pmos处于饱和区,Vmin 0.1v
ID
kn'
(W L
)(VGTVmin
Vm2in 2
)(1 VDS )
30 (0.1 0.05) 0.1 (1 0.11.25)
0.169A
3.简述MOS管的电容分布，及其模型
的最小尺寸为(W=0.375m，L=0.25m，即W/L=0.375/0.25)
求出g,VIL,VIH,NML,NMH
NMOS PMOS
VT0(V) 0.43 -0.4
(V0.5) 0.4 -0.4
VDSAT(V) 0.63 -1
k’(A/V2) 115×10-6 -30×10-6
(V-1) 0.06 -0.1
CP D Q Q′
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
(5R R3)C R3 4R
8
DB Ck RBk k 1 R1C1 R1C2 (R1 R3 )C3 R1C4 (R1 R3 )C5 (R1 R3 R6 )C6 (R1 R3 )C7 (R1 R3 R6 R8 )C8 0.25* 250 0.25*750 (0.25 0.5) * 250 0.25* 250 (0.25 0.5) *1000 (0.25 0.5 1) * 250 (0.25 0.5) *500 (0.25 0.5 11000) * 250 62.5 187.5 187.5 62.5 750 437.5 375 250437.5 0.2525(ns)
1+X集成电路理论习题库(附参考答案)

1+X集成电路理论习题库(附参考答案)

1+X集成电路理论习题库（附参考答案）一、单选题（共39题，每题1分，共39分）1.如果焊接面上有（），不能生成两种金属材料的合金层。

A、阻隔浸润的污垢B、氧化层C、没有充分融化的焊料D、以上都是正确答案：D2.激光打字在打标前需要调整（）的位置。

A、场镜和收料架B、场镜和光具座C、显示器和收料架D、光具座和显示器正确答案：B3.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、编带固定→固定卷盘→归纳放置→检查外观→编带回料B、归纳放置→固定卷盘→检查外观→编带回料→编带固定C、固定卷盘→归纳放置→检查外观→编带回料→编带固定D、检查外观→归纳放置→固定卷盘→编带回料→编带固定正确答案：B4.引线键合前一道工序是（）。

A、第二道光检B、晶圆切割C、芯片粘接D、晶圆清洗正确答案：C答案解析：晶圆贴膜→晶圆切割→晶圆清洗→第二道光检→芯片粘接→引线键合5.下列关于平移式分选机描述错误的是（）。

A、传送带将料架上层的料盘输送至待测区料盘放置的指定区域B、料盘输送到待测区的指定位置后，吸嘴从料盘上真空吸取芯片，然后转移至“中转站”C、等待芯片传输装置移动到“中转站”接收芯片并将芯片转移至测试区D、当待测区料盘上的芯片全部转移后，需要更换料盘，继续进行上料正确答案：A6.单晶硅生长完成后，需要进行质量检验，其中四探针法可以测量单晶硅的（）参数。

A、少数载流子寿命B、电阻率C、导电类型D、直径正确答案：B7.利用全自动探针台进行扎针测试时，关于上片的步骤，下列所述正确的是（）。

A、打开盖子→花篮放置→花篮下降→花篮到位→花篮固定→合上盖子B、打开盖子→花篮放置→花篮固定→花篮下降→花篮到位→合上盖子C、打开盖子→花篮放置→花篮下降→花篮固定→花篮到位→合上盖子D、打开盖子→花篮放置→花篮到位→花篮下降→花篮固定→合上盖子正确答案：B8.晶圆检测工艺中，在进行上片之前需要进行( )操作。

A、导片B、加温、扎针调试C、扎针测试D、打点正确答案：A答案解析：晶圆检测工艺流程：导片→上片→加温、扎针调试→扎针测试→打点→烘烤→外检→真空入库。

四篇-3章浙大版集成电路课后答案(汇编)

四篇-3章浙大版集成电路课后答案(汇编)

第四篇习题 第三章题4.3.1 题图4.3.1是权电阻D ／A 转换器电路。

（1）试求输出模拟电压v o 和输入数字量的关系式；（2）若n=8，并选最高位(MSB)权电阻R7=10k Ω，试求其它各位权电阻的阻值。

题图4.3.1解：（1） 输出模拟电压v o 和输入数字量的关系式： ∵∑-=----⋅⋅=+++=110121122122n i i in REF n REF n REF n REF O dR V d RV d R V d R V i∴n nREF n i i i nREFO O D V d V R i v ⋅-=⋅-=-=∑-=222211（2） ∵R 7=10k Ω，∴R 6=2R 7=20k Ω，R 5=4R 7=40k Ω，R 4=8R 7=80k Ω，R 3=16R 7=160k Ω，R 2=32R 7=320k Ω，R 1=64R 7=640k Ω，R 0=128R 7=1280k Ω题4.3.2 某倒T 形电阻D ／A 转换器，其输入数字信号为8位二进制数10110101，V REF =-10V ，试求：（1）R f =R/3时的输出模拟电压； （2）R f =R 时的输出模拟电压。

解：（1） R f =R/3时，∑-=⋅⋅⋅-=1022n i i i f n REF O d R R V v ＝2.357V （2） R f =R 时，v O =7.07V题4.3.3 在进行D ／A 转换的试验中，若误将MSB 和LSB 的顺序接错，如图题4.3.3所示，试画出其输出电压v O 的波形。

O图题4.3.3解：∵D/A 输入二进制数依次为：0000、1000、0100、1100、0010、1010、0110、1110、0001、1001、0000，∴输出电压v O 的波形如下：题4.3.4 为了把一个8位的数字信号转换成模拟电压信号，能否选用10位D ／A 转换器?如果可用，D/A 转换器的数据信号线应如何接法?解：可以用，仅需将10位D ／A 转换器的最低2位数据输入线接地即可。