1+X集成電路理論?？荚囶}+參考答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.集成電路按集成度分類，中規(guī)模集成電路（MSI）的集成元件數(shù)為（）A.小于100個(gè)B.100-1000個(gè)C.1000-10000個(gè)D.大于10000個(gè)2.以下哪種半導(dǎo)體材料常用于集成電路制造（）A.硅B.銅C.鋁D.鐵3.集成電路制造工藝中，光刻的主要作用是（）A.去除雜質(zhì)B.形成電路圖案C.增加導(dǎo)電性D.提高芯片強(qiáng)度4.MOS管的中文名稱是（）A.雙極型晶體管B.金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管C.絕緣柵雙極型晶體管D.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管5.在數(shù)字集成電路中，邏輯“1”和“0”分別代表（）A.高電壓和低電壓B.低電壓和高電壓C.正電荷和負(fù)電荷D.負(fù)電荷和正電荷6.下列邏輯門中，實(shí)現(xiàn)“有1出1，全0出0”功能的是（）A.與門B.或門C.非門D.異或門7.集成電路封裝的主要目的不包括（）A.保護(hù)芯片B.實(shí)現(xiàn)電氣連接C.提高芯片性能D.便于安裝和測(cè)試8.靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）與動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）相比，其特點(diǎn)是（）A.速度快、集成度高B.速度慢、集成度高C.速度快、集成度低D.速度慢、集成度低9.以下哪種測(cè)試方法用于檢測(cè)集成電路的功能是否正確（）A.直流參數(shù)測(cè)試B.交流參數(shù)測(cè)試C.功能測(cè)試D.老化測(cè)試10.集成電路設(shè)計(jì)流程中，邏輯綜合的作用是（）A.將行為級(jí)描述轉(zhuǎn)換為門級(jí)網(wǎng)表B.對(duì)芯片進(jìn)行物理布局C.進(jìn)行電路仿真D.提取電路參數(shù)11.在CMOS電路中，PMOS管和NMOS管的導(dǎo)通條件分別是（）A.柵源電壓大于閾值電壓，柵源電壓小于閾值電壓B.柵源電壓小于閾值電壓，柵源電壓大于閾值電壓C.柵源電壓等于閾值電壓，柵源電壓等于閾值電壓D.柵源電壓大于0，柵源電壓小于012.集成電路制造中的摻雜工藝是為了（）A.改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性B.增加半導(dǎo)體的硬度C.提高半導(dǎo)體的透明度D.降低半導(dǎo)體的溫度13.以下哪種集成電路設(shè)計(jì)方法是基于硬件描述語言（HDL）的（）A.全定制設(shè)計(jì)B.半定制設(shè)計(jì)C.可編程邏輯器件設(shè)計(jì)D.以上都是14.時(shí)鐘信號(hào)在數(shù)字集成電路中的作用是（）A.提供電源B.控制電路的時(shí)序C.增加電路的穩(wěn)定性D.減少電路的功耗15.集成電路的功耗主要包括（）A.動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗B.直流功耗和交流功耗C.有功功耗和無功功耗D.瞬時(shí)功耗和平均功耗二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分）1.集成電路的優(yōu)點(diǎn)包括（）A.體積小B.功耗低C.可靠性高D.成本高2.常見的半導(dǎo)體集成電路制造工藝有（）A.CMOS工藝B.Bipolar工藝C.Bi-CMOS工藝D.GaAs工藝3.邏輯門電路的基本類型有（）A.與門B.或門C.非門D.與非門4.集成電路封裝的形式有（）A.DIPB.QFPC.BGAD.SOP5.存儲(chǔ)器按功能可分為（）A.隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）B.只讀存儲(chǔ)器（ROM）C.高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）D.閃存（Flash）6.集成電路測(cè)試的內(nèi)容包括（）A.直流參數(shù)測(cè)試B.交流參數(shù)測(cè)試C.功能測(cè)試D.老化測(cè)試7.集成電路設(shè)計(jì)中常用的硬件描述語言有（）A.VerilogB.VHDLC.C語言D.Python8.CMOS電路的特點(diǎn)有（）A.功耗低B.抗干擾能力強(qiáng)C.速度快D.集成度高9.集成電路制造中的光刻工藝涉及的主要步驟有（）A.涂膠B.曝光C.顯影D.刻蝕10.影響集成電路性能的因素有（）A.工藝偏差B.溫度C.電源電壓波動(dòng)D.封裝形式三、判斷題（每題1分，共10分）1.集成電路是將多個(gè)電子元件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上的電路。（）2.硅是一種良好的導(dǎo)體，常用于集成電路的互連。（）3.光刻工藝可以直接在半導(dǎo)體芯片上形成電路元件。（）4.MOS管只有N溝道一種類型。（）5.與門的輸出只有在所有輸入都為1時(shí)才為1。（）6.集成電路封裝對(duì)芯片的性能沒有影響。（）7.SRAM不需要刷新操作，而DRAM需要定期刷新。（）8.功能測(cè)試只能檢測(cè)集成電路的直流參數(shù)。（）9.邏輯綜合是將門級(jí)網(wǎng)表轉(zhuǎn)換為行為級(jí)描述的過程。（）10.CMOS電路中，PMOS管和NMOS管總是同時(shí)導(dǎo)通或截止。（）四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述集成電路制造中光刻工藝的基本原理和主要步驟。2.說明靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）的區(qū)別。五、分析題（10分）分析CMOS反相器的工作原理，并畫出其電壓傳輸特性曲線。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.A3.B4.B5.A6.B7.C8.C9.C10.A11.B12.A13.C14.B15.A二、多項(xiàng)選擇題1.ABC2.ABC3.ABC4.ABCD5.AB6.ABCD7.AB8.ABD9.ABCD10.ABC三、判斷題1.√2.×3.×4.×5.√6.×7.√8.×9.×10.×四、簡(jiǎn)答題1.光刻工藝的基本原理和主要步驟-基本原理：光刻是利用光刻膠的光化學(xué)特性，通過掩膜版將設(shè)計(jì)好的電路圖案轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶圓表面的光刻膠層上，然后利用光刻膠的保護(hù)作用，對(duì)晶圓進(jìn)行刻蝕等后續(xù)工藝，從而在晶圓上形成所需的電路圖案。-主要步驟：-涂膠：在經(jīng)過清洗和處理的半導(dǎo)體晶圓表面均勻地涂上一層光刻膠。光刻膠是一種對(duì)光敏感的有機(jī)化合物，分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。-曝光：將涂有光刻膠的晶圓放入光刻機(jī)中，通過掩膜版將設(shè)計(jì)好的電路圖案投影到光刻膠層上。曝光過程中，光刻膠會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，正性光刻膠在曝光區(qū)域會(huì)被溶解，負(fù)性光刻膠在曝光區(qū)域會(huì)發(fā)生交聯(lián)而變得不溶于顯影液。-顯影：將曝光后的晶圓放入顯影液中，溶解掉曝光區(qū)域（正性光刻膠）或未曝光區(qū)域（負(fù)性光刻膠）的光刻膠，從而在光刻膠層上形成與掩膜版圖案一致的圖形。-刻蝕：以光刻膠圖案為掩膜，對(duì)晶圓表面進(jìn)行刻蝕，將光刻膠上的圖案轉(zhuǎn)移到晶圓的下層材料（如硅、二氧化硅等）上?？涛g方法有濕法刻蝕和干法刻蝕兩種。-去膠：刻蝕完成后，使用去膠劑去除晶圓表面剩余的光刻膠，以便進(jìn)行后續(xù)的工藝步驟。2.靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）的區(qū)別-存儲(chǔ)原理-SRAM：SRAM由多個(gè)觸發(fā)器組成，每個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。觸發(fā)器通過多個(gè)晶體管的相互連接形成一個(gè)穩(wěn)定的存儲(chǔ)單元，只要電源持續(xù)供應(yīng)，數(shù)據(jù)就可以一直保持。-DRAM：DRAM利用電容來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，電容充電表示邏輯“1”，電容放電表示邏輯“0”。由于電容會(huì)逐漸漏電，所以需要定期刷新來保持?jǐn)?shù)據(jù)的正確性。-速度-SRAM：SRAM的速度非常快，因?yàn)橛|發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間很短，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。-DRAM：DRAM的速度相對(duì)較慢，因?yàn)樵谧x寫數(shù)據(jù)時(shí)需要對(duì)電容進(jìn)行充電或放電操作，而且還需要定期刷新，這會(huì)增加操作時(shí)間。-集成度-SRAM：SRAM由于使用了多個(gè)晶體管組成觸發(fā)器，每個(gè)存儲(chǔ)單元占用的面積較大，因此集成度較低。-DRAM：DRAM只需要一個(gè)晶體管和一個(gè)電容就可以組成一個(gè)存儲(chǔ)單元，占用的面積較小，所以集成度較高。-功耗-SRAM：SRAM的功耗相對(duì)較高，因?yàn)橛|發(fā)器需要持續(xù)消耗一定的電流來保持狀態(tài)。-DRAM：DRAM在刷新時(shí)需要消耗一定的能量，但在正常存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)功耗相對(duì)較低。-成本-SRAM：由于集成度低、制造工藝復(fù)雜，SRAM的成本較高，通常用于高速緩存等對(duì)速度要求較高的場(chǎng)合。-DRAM：DRAM集成度高、成本低，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器等大容量存儲(chǔ)場(chǎng)合。五、分析題1.CMOS反相器的工作原理CMOS反相器由一個(gè)PMOS管和一個(gè)NMOS管組成，PMOS管的源極接電源VDD，NMOS管的源極接地。兩個(gè)管子的柵極連接在一起作為輸入信號(hào)端，漏極連接在一起作為輸出信號(hào)端。-當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)（Vin≈0V），對(duì)于NMOS管，柵源電壓VGSN=0-0=0V，小于其閾值電壓VTN，NMOS管截止；對(duì)于PMOS管，柵源電壓VGSP=0-VDD=-VDD，其絕對(duì)值大于PMOS管的閾值電壓|VTP|，PMOS管導(dǎo)通。此時(shí)電源VDD通過導(dǎo)通的PMOS管向輸出端提供電流，輸出電壓Vout≈VDD，即輸出為高電平。-當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)（Vin≈VDD），對(duì)于NMOS管，柵源電壓VGSN=VDD-0=VDD，大于其閾值電壓VTN，NMOS管導(dǎo)通；對(duì)于PMOS管，柵源電壓VGSP=VDD-VDD=0V，大于其閾值電壓VTP，PMOS管截止。此時(shí)輸出端通過導(dǎo)通的NMOS管接地，輸出電壓Vout≈0V，即輸出為低電平。綜上所述，CMOS反相器實(shí)現(xiàn)了輸入信號(hào)的反相功能。2.CMOS反相器的電壓傳輸特性曲線以輸入電壓Vin為橫軸，輸出電壓Vout為縱軸。-當(dāng)Vin從0逐漸增加到VDD時(shí)，曲線分為以下幾個(gè)階段：-當(dāng)Vin<VTN時(shí)，NMOS管截止，PMOS管導(dǎo)通，Vout≈VDD，曲線處于高電平平臺(tái)。