2025年大四（集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)）芯片設(shè)計(jì)考核題

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共10題，每題3分)1.以下哪種集成電路設(shè)計(jì)方法可以有效提高芯片的性能和功耗？（）A.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法B.基于FPGA的設(shè)計(jì)方法C.低功耗設(shè)計(jì)方法D.并行設(shè)計(jì)方法2.集成電路設(shè)計(jì)中，版圖設(shè)計(jì)的主要目的是（）。A.實(shí)現(xiàn)電路功能B.確定芯片的引腳布局C.優(yōu)化芯片的性能D.將電路原理圖轉(zhuǎn)換為物理版圖3.對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)中的時(shí)序分析，以下說(shuō)法正確的是（）。A.只需要考慮時(shí)鐘信號(hào)的頻率B.要考慮信號(hào)的傳輸延遲和建立時(shí)間、保持時(shí)間C.時(shí)序分析與芯片的功耗無(wú)關(guān)D.時(shí)序分析只在設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行4.以下哪種技術(shù)是目前集成電路設(shè)計(jì)中提高集成度的關(guān)鍵技術(shù)？（）A.光刻技術(shù)B.封裝技術(shù)C.散熱技術(shù)D.電源管理技術(shù)5.在集成電路設(shè)計(jì)中，模擬電路主要用于處理（）。A.數(shù)字信號(hào)B.模擬信號(hào)C.混合信號(hào)D.高頻信號(hào)6.以下哪種EDA工具常用于集成電路的邏輯綜合？（）A.CadenceB.MatlabC.PythonD.Word7.集成電路設(shè)計(jì)中，芯片的電源電壓越低，其（）。A.性能越高B.功耗越大C.集成度越低D.散熱要求越低8.對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)中的抗干擾設(shè)計(jì)，以下措施不正確的是（）。A.增加屏蔽層B.優(yōu)化布線C.降低電源電壓D.采用差分信號(hào)傳輸9.以下哪種集成電路設(shè)計(jì)流程是正確的？（）A.系統(tǒng)設(shè)計(jì)-邏輯設(shè)計(jì)-版圖設(shè)計(jì)-物理驗(yàn)證-流片B.邏輯設(shè)計(jì)-系統(tǒng)設(shè)計(jì)-版圖設(shè)計(jì)-物理驗(yàn)證-流片C.版圖設(shè)計(jì)-系統(tǒng)設(shè)計(jì)-邏輯設(shè)計(jì)-物理驗(yàn)證-流片D.系統(tǒng)設(shè)計(jì)-版圖設(shè)計(jì)-邏輯設(shè)計(jì)-物理驗(yàn)證-流片10.集成電路設(shè)計(jì)中，芯片的工作頻率主要取決于（）。A.芯片的面積B.芯片的功耗C.電路的時(shí)序性能D.芯片的封裝形式第II卷（非選擇題共70分）二?填空題（每題4分，共20分）答題要求：請(qǐng)?jiān)跈M線上填寫(xiě)正確答案。1.集成電路設(shè)計(jì)中的CMOS工藝是指______。2.數(shù)字集成電路中，常用的邏輯門(mén)有______、______、______等。3.在集成電路版圖設(shè)計(jì)中，金屬層主要用于______。4.集成電路設(shè)計(jì)中的功耗主要包括______功耗和______功耗。5.對(duì)于大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，通常采用______設(shè)計(jì)方法。三?簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）答題要求：簡(jiǎn)要回答問(wèn)題，語(yǔ)言要簡(jiǎn)潔明了。1.簡(jiǎn)述集成電路設(shè)計(jì)中低功耗設(shè)計(jì)的主要方法。2.說(shuō)明集成電路設(shè)計(jì)中時(shí)序分析的重要性及主要分析內(nèi)容。四?綜合分析題（共20分）答題要求：閱讀以下材料，然后回答問(wèn)題。材料：在某集成電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)遇到了芯片性能不達(dá)標(biāo)，功耗較高的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，電路中存在一些邏輯門(mén)的延遲較大，影響了整體的時(shí)序性能，同時(shí)電源管理模塊的設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，導(dǎo)致功耗增加。問(wèn)題：針對(duì)上述問(wèn)題，提出你的解決方案。（每個(gè)問(wèn)題10分）1.如何解決邏輯門(mén)延遲較大的問(wèn)題？2.怎樣優(yōu)化電源管理模塊以降低功耗？五?設(shè)計(jì)題（共10分）答題要求：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的加法功能。要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)思路、邏輯表達(dá)式及主要步驟。答案如下：一、1.C2.D3.B4.A5.B6.A7.A8.C9.A10.C二、1.互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝2.與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)3.連接各個(gè)元件，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸4.動(dòng)態(tài)、靜態(tài)5.層次化三、1.降低電源電壓、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)、采用低功耗邏輯門(mén)、合理安排電路工作模式等。2.重要性：確保芯片在規(guī)定時(shí)鐘頻率下穩(wěn)定工作，避免信號(hào)傳輸錯(cuò)誤。分析內(nèi)容：計(jì)算信號(hào)傳輸延遲，檢查建立時(shí)間和保持時(shí)間是否滿足要求。四、1.檢查邏輯門(mén)的設(shè)計(jì)是否合理，是否存在冗余邏輯，可優(yōu)化邏輯結(jié)構(gòu)減少延遲；選用更高速的邏輯門(mén)；對(duì)關(guān)鍵路徑上的邏輯門(mén)進(jìn)行特殊優(yōu)化，如采用流水線技術(shù)提高速度。2.優(yōu)化電源管理模塊的電路結(jié)構(gòu)，采用低功耗的電源轉(zhuǎn)換電路；合理分配不同模塊的電源供應(yīng)，根據(jù)工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整電源電壓；增加電源管理芯片，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的電源控制。五、設(shè)計(jì)思路：采用全加器實(shí)現(xiàn)4位二進(jìn)制數(shù)加法。邏輯表達(dá)式：S=A+B+Cin，