超大规模集成电路设计考试习题含答案完整版 精品.docx
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超大规模集成电路设计考试习题含答案完整版精品
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（SmallScaleIC，SSI）
•中规模集成电路（MediumScaleIC，MSI）
•大规模集成电路（LargeScaleIC，LSI）
•超大规模集成电路（VeryLargeScaleIC，VLSI）
•特大规模集成电路（UltraLargeScaleIC，ULSI）
•巨大规模集成电路（GiganticScaleIC，GSI）
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。
描述这些基本单元的版图，是一系列几何图形有规则的排列。
为了保证由这些基本单元及其相互连线构成的版图能够在工艺线上生产出来，必须制定版图设计规则。
在芯片尺寸尽可能小的前提下，使得即使存在工艺偏差也可以正确的制造出IC，尽可能地提高电路制备的成品率。
6．版图验证和检查主要包括哪些方面？
DRC（DesignRuleCheck）：
几何设计规则检查；
对IC的版图做几何空间检查，保证能在特定的工艺条件下实现所设计的电路，并保证一定的成品率；
ERC（ElectricalRuleCheck）：
电学规则检查；
检查电源（power）/地（ground）的短路，浮空的器件和浮空的连线等指定的电气特性；
LVS（LoyoutversusSchematic）：
网表一致性检查；
将版图提出的网表和原理图的网表进行比较，检查电路连接关系是否正确，MOS晶体管的长/宽尺寸是否匹配，电阻/电容值是否正确等；
LPE（LayoutParameterExtraction）：
版图寄生参数提取；
从版图中提取晶体管的尺寸、结点的寄生电容、连线的寄生电阻等参数，并产生SPICE格式的网表，用于后仿真验证；
POSTSIM：
后仿真，检查版图寄生参数对设计的影响；
提取实际版图参数、电阻、电容，生成带寄生量的器件级网表，进行开关级逻辑模拟或电路模拟，以验证设计出的电路功能的正确性和时序性能等，并产生测试向量。
7．版图设计规则是根据什么制定出来的？
为什么说它是集成电路的性能和集成度与成品率之间的折衷？
从图形如何精确地光刻到芯片上出发，可以确定一些对几何图形的最小尺寸限制规则，这些规则被称为设计规则。
设计规则是电路性能和成品率之间的折中，设计规则保守则成品率高，但电路面积大、性能差一些；设计规则激进，则电路性能好、面积小，但成品率低。
8．简述设计规则与微米设计规则各自的优缺点？
以为单位：
把大多数尺寸（width，space等等）约定为的倍数
与工艺线所具有的工艺分辨率有关，是线宽偏离理想特征尺寸的上限以及掩膜版之间的最大套准偏差，一般等于栅长度的一半。
优点：
版图设计独立于工艺和实际尺寸，改变值就可以得到不同的设计规则；
缺点：
容易造成芯片面积浪费和工艺难度增加；
以微米为单位：
现代IC设计普遍采用的方法，每个尺寸之间没有必然的比例关系，提高每一尺寸的合理程度；简化度不高。
9．标准单元法与门阵列法比较有何优点和缺点？
标准单元法与门阵列法比较有明显的优点：
（1）芯片面积的利用率比门阵列法要高。
芯片中没有无用的单元，也没有无用的晶体管。
（2）可以保证100％的连线布通率。
（3）单元可以根据设计要求临时加以特殊设计并加入库内，因而可以得到较佳的电路性能。
（4）可以与全定制设计法相结合功能块。
在芯片内放入经编译得到的宏单元或人工设计的功能块。
标准单元法也存在缺点和问题；
（1）原始投资大。
单元库的开发需要投入大量的人力物力；当工艺变化时，单元的修改工作需要付出相当大的代价。
因而如何建立一个在比较长的时间内能适应技术发展的单元库是一个突出问题。
（2）成本较高。
由于掩膜版带要全部定制，芯片的加工也要经过全过程，因而成本较高。
因此只有芯片产量达到某一定额（几万至十几万），其成本才可接受。
10．随着工艺进入深亚微米，IC器件的物理实现出现了哪些方面的变化？
随着工艺进入深亚微米，IC器件的物理实现出现了以下3个方面的变化：
（1）逻辑单元的几何尺寸和逻辑单元之间的距离随着特征尺寸的减小而减小，从而使总延时减小。
（2）由于特征尺寸的减小，导线电阻增加。
为了抵消导线横向尺寸的减小，导线侧向尺寸即厚度被适度增加，以使导线电阻的增加不至于过大，从而导致纵向分布电容和边缘分布电容的增加，这两种分布电容都具有导致导线间耦合的性质。
（3）连线延时（主要是侧向分布电容和边缘分布电容引入的延时）在总延时中占据了主导地位，而输入延时也由于工作频率的提高而变得不容忽视。
11．FPGA与CPLD有何相似之处和不同之处？
FPGA是CPLD的一个发展最快的分支,复杂的可编程逻辑器件CPLD是由PLD或GAL发展而来.CPLD延伸出两大分支,即可擦除可编程的逻辑器件EPLD和现场可编程门阵列器件FPGA.
1.
CPLD
FPGA
内部结构
Product－term
Look－upTable
程序存储
内部EEPROM
SRAM，外挂EEPROM
资源类型
组合电路资源丰富
触发器资源丰富
集成度
低
高
使用场合
完成控制逻辑
能完成比较复杂的算法
速度
慢
快
其他资源
－
EAB，锁相环
保密性
可加密
一般不能保密
2.FPGA采用SRAM进行功能配置，可重复编程，但系统掉电后，SRAM中的数据丢失。
因此，需在FPGA外加EPROM，将配置数据写入其中，系统每次上电自动将数据引入SRAM中。
CPLD器件一般采用EEPROM存储技术，可重复编程，并且系统掉电后，EEPROM中的数据不会丢失，适于数据的保密。
3.FPGA器件含有丰富的触发器资源，易于实现时序逻辑，如果要求实现较复杂的组合电路则需要几个CLB结合起来实现。
CPLD的与或阵列结构，使其适于实现大规模的组合功能，但触发器资源相对较少。
4.FPGA为细粒度结构，CPLD为粗粒度结构。
5.FPGA为非连续式布线，CPLD为连续式布线。
12．可测试性设计的对象是什么？
为什么要从事VLSI的可测试性设计？
电路的可控制性和可观察性。
Pin数目有限，大量芯片内部的信息无法访问。
在尽可能少地增加附加引线脚和附加电路，并使芯片性能损失最小的情况下，满足电路可控制性和可观察性的要求。
13．为什么说MOS管的工作速度与
成反比？
提高MOS管的工作速度方法有哪些？
（见18题答案）
电子从源极运动到漏极所需的时间（MOS管的切换时间）：
14．某CMOS电路负载电容近似等于
，
为标准反相器栅电容。
已知标准反相器的平均延迟时间
。
试求：
（1）用标准反相器直接驱动负载电容的延迟时间。
（2）用逐级放大反相器直接驱动负载电容的最小延迟时间。
15．什么是可测性设计？
可测性设计包括哪些技术？
可测试性包括哪些重要方面？
可测性设计:
在尽可能少地增加附加引线脚和附加电路，并使芯片性能损失最小的情况下，满足电路可控制性和可观察性的要求。
可测性设计技术：
主要包括分块测试技术、扫描测试技术、特征量分析分块测试技术、边界扫描分块测试技术等。
可测试性的三个重要方面：
故障模型的提取：
将电路失效抽象为故障模型。
测试生成：
产生验证电路的一组测试矢量。
测试设计：
考虑测试效率问题，加入适当的附加逻辑或电路以提高芯片的测试效率。
16．目前VLSI系统设计普遍采用的方法是什么？
它的基本思想什么？
试列举几种设计方法。
可编程逻辑器件设计方法（PLD方法）。
用户通过生产商提供的通用器件自行进行现场编程和制造，或者通过对与或矩阵进行掩膜编程，得到所需的专用集成电路。
PLA、PAL和GAL
FPGA和CPLD
17．半定制设计方法可分为哪几种方法？
它们各自的特点和不足之处是什么？
半定制的设计方法分为门阵列（GA：
GateArray）法和门海（GS：
SeaofGates）法两种。
门阵列方法的设计特点：
设计周期短，设计成本低，适合设计适当规模、中等性能、要求设计时间短、数量相对较少的电路。
不足：
设计灵活性较低；门利用率低；芯片面积浪费。
门海方法的设计特点：
门利用率高，集成密度大，布线灵活，保证布线布通率。
不足：
仍有布线通道，增加通道是单元高度的整数倍，布线通道下的晶体管不可用。
18．试分析提高MOS管工作速度方法。
1.提高IC加工精度减小沟道长度.
2.加强MOS管的驱动电压（Vgs-Vt），可以减小管子的内阻,加快工作速度。
3.由于,所以NMOS管的工作速度比PMOS管快得多。
可以用NMOS工艺代替PMOS工艺。
19．画出CMOS反相器电压传输特性曲线图，并写出相应的电流方程。
电流方程如下：
设Vtp=-Vtn
我的大学爱情观
目录：
1、大学概念
2、分析爱情健康观
3、爱情观要三思
4、大学需要对爱情要认识和理解
5、总结
1、什么是大学爱情：
大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。
大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。
恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。
因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。
因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。
2、什么是健康的爱情：
1）尊重对方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；
2）理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足;
3）是彼此独立的前提下结合；
3、什么是不健康的爱情：
1）盲目的约会，忽视了学业;
2）过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;
3）缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;
4）偏重于外表的追求;
4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：
1.不影响学习：
大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时候用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。
2.有足够的精力：
大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！
大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分配好学习和感情。
3、有合理的时间；
大学时间可以分为学习和生活时间，合理把握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。
5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：
（1）明确学生的主要任务
“放弃时间的人，时间也会放弃他。
”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。
作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习——学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。
在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华。
因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。
（2）树林正确的恋爱观
提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：
在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。
摆正爱情与学习、事业的关系：
大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有爱而放松了学习。
相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。
爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。
身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。
生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。
（3）发展健康的恋爱行为
在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。
抑制大学生恋爱是不实际的，大学生一定要发展健康的恋爱行为。
与恋人多谈谈学习与工作，把恋爱行为限制在社会规范内，不致越轨，要使爱情沿着健康的道路发展。
正如马克思所说：
“在我看来，真正的爱情是表现在恋人对他的偶像采取含蓄、谦恭甚至羞涩的态度，而绝不是表现在随意流露热情和过早的亲昵。
”
（4）爱情不是一件跟风的事儿。
很多大学生的爱情实际上是跟风的结果，是看到别人有了爱情，看到别人幸福的样子（注意，只是看上去很美），产生了羊群心理，也就花了大把的时间和精力去寻找爱情
（5）距离才是保持爱情之花常开不败的法宝。
爱情到底需要花多少时间，这是一个很大的问题。
有的大学生爱情失败，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们在一起的时间太多。
相反，很多大学生恋爱成功，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们准确地把握了在一起的时间的多少程度。
（6）爱情不是自我封闭的二人世界。
很多人过分的活在两人世界，对身边的同学，身边好友渐渐的失去联系，失去了对话，生活中只有彼此两人；班级活动也不参加，社外活动也不参加，每天除了对方还是对方，这样不利于大学生健康发展，不仅影响学习，影响了自身交际和合作能力。
总结：
男女之间面对恋爱，首先要摆正好自己的心态，树立自尊、自爱、自强、自重应有的品格，千万不要盲目地追求爱，也不宜过急追求爱，要分清自己的条件是否成熟。
要树立正确的恋爱观，明确大学的目的，以学习为第一；规划好大学计划，在不影响学习的条件下，要对恋爱认真，专一，相互鼓励，相互学习，共同进步；认真对待恋爱观，做健康的恋爱；
总之，我们大学生要树立正确的恋爱观念，让大学的爱情成为青春记忆里最美的风景，而不是终身的遗憾！
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