第一章 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?
??双极型???????????PMOS????MOS型单片集成电??NMOS??路???CMOS?按结构分类????????BiMOS???BiMOS型????BiCMOS???厚膜混合集成电路???混合集成电?路??薄膜混合集成电路?????SSI??MSI??集成电?路??LSI?按规模分类???VLSI??ULSI?????GSI???组合逻辑电路??数字电?路?时序逻辑电路?????线性电路???按功能分类模拟电?路??非线性电路????????数字模拟混合电路???按应用领域分类?
第二章 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,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。
从层次和域表示分层分级设计思想 域:行为域:集成电路的功能
结构域:集成电路的逻辑和电路组成
物理域:集成电路掩膜版的几何特性和物理特性的具体实现
层次:系统级、算法级、寄存器传输级(也称RTL级)、 逻辑级与电路级 2. 什么是集成电路设计?
根据电路功能和性能的要求,在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下,尽量减小芯片面积,降低设计成本,缩短设计周期,以保证全局优化,设计出满足要求的集成电路。
3. 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
4. 模拟电路和数字电路设计各自的特点和流程
A.数字电路:RTL级描述 逻辑综合(Synopsys,Ambit) 逻辑网表
逻辑模拟与验证,时序分析和优化
难以综合的:人工设计后进行原理图输入,再进行逻辑模拟
电路实现(包括满足电路性能要求的电路结构和元件参数): 调用单元库完成;
没有单元库支持:对各单元进行电路设计,通过电路模拟与分析,预测电路的直
流、交流、瞬态等特性,之 后再根据模拟结果反复修改器件参数,直到获得满意的结果。由此可形成用户自己的单元库;
单元库:一组单元电路的集合;
经过优化设计、并通过设计规则检查和反复工艺验证,能正确反映所需的逻辑和
电路功能以及性能,适 合于工艺制备,可达到最大的成品率。
单元库由厂家(Foundary)提供,也可由用户自行建立 B. 模拟电路:尚无良好的综合软件
RTL级仿真通过后,根据设计经验进行电路设计 原理图输入 电路模拟与验证 模拟单元库
逻辑和电路设计的输出:网表(元件及其连接关系)或逻辑图、电路图。
软件支持:原理图软件、逻辑综合、逻辑模拟、电路模拟、时序分析等软件 (EDA软
RTL设计描述输入Verilog/VHDL仿真器逻辑仿真器NoRTL仿真验证正确?Yes标准单元库RTL逻辑综合时序、面积、功耗等约束条件逻辑综合器软件逻辑模拟、时序分析及优化No满足要求?Yes电路网表输出件系统中已集成)。
5. 版图验证和检查包括哪些内容?如何实现?
DRC(Design Rule Check):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(Electrical Rule Check):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(Loyout versus Schematic):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(Layout Parameter Extraction):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。 6. 版图设计规则概念,为什么需要指定版图设计规则,版图设计规则主要内容以及表示方法。
什么是设计规则?考虑器件在正常工作的条件下,根据实际工艺水平(包括光刻特性、刻蚀能力、对准容差等)和成品率要求,给出的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。芯片上每个器件以及互连线都占有有限的面积。它们的几何图形由电路设计者来确定。(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)
制定目的:使芯片尺寸在尽可能小的前提下,避免线条宽度的偏差和不同层版套准偏差可能带来的问题,尽可能地提高电路制备的成品率
内容:Design Rule通常包括相同层和不同层之间的下列规定: 最小线宽 Minimum Width 最小间距 Minimum Spacing 最小延伸 Minimum Extension 最小包围 Minimum Enclosure 最小覆盖 Minimum Overlay 表示方法:
以λ为单位:把大多数尺寸(覆盖,出头等等)约定为λ的倍数, λ与工艺线所
具有的工艺分辨率有关,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 举例:见书P135
以微米为单位:每个尺寸之间没有必然的比例关系,提高每一尺寸的合理度;简化度不高
举例:见书P137 7. 集成电路设计方法分类 全定制、半定制、PLD
8. 标准单元/门阵列的概念,优点/缺点,设计流程
门阵列:(设计流程)
微电子学概论复习题及答案(详细版)
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