2025年大四（集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)）芯片設(shè)計期末試題

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分，共40分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.以下哪種集成電路設(shè)計方法常用于實現(xiàn)大規(guī)模、高性能的芯片（）A.全定制設(shè)計B.半定制設(shè)計C.可編程邏輯器件設(shè)計D.模擬集成電路設(shè)計2.集成電路設(shè)計中，版圖設(shè)計的主要目的是（）A.確定芯片的功能B.進行邏輯仿真C.實現(xiàn)芯片的物理布局和布線D.測試芯片性能3.下列關(guān)于CMOS工藝的說法，錯誤的是（）A.具有低功耗特點B.速度較快C.集成度高D.抗干擾能力弱4.芯片設(shè)計中，時鐘樹綜合的作用是（）A.生成時鐘信號B.優(yōu)化時鐘信號的傳輸延遲C.提高芯片的工作頻率D.降低芯片功耗5.對于數(shù)字集成電路，其功耗主要由以下哪部分組成（）A.動態(tài)功耗B.靜態(tài)功耗C.動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗D.電源功耗6.集成電路設(shè)計中，驗證的主要目的是（）A.檢查設(shè)計是否滿足功能要求B.優(yōu)化芯片性能C.降低設(shè)計成本D.提高設(shè)計效率7.以下哪種EDA工具常用于邏輯仿真（）A.SynopsysDesignCompilerB.CadenceEncounterC.MentorGraphicsModelSimD.SynopsysPrimeTime8.在芯片設(shè)計流程中，物理設(shè)計階段主要包括（）A.邏輯設(shè)計和版圖設(shè)計B.布局規(guī)劃和布線C.驗證和測試D.系統(tǒng)設(shè)計和算法設(shè)計9.對于模擬集成電路，以下哪種指標(biāo)反映了其對微弱信號的放大能力（）A.增益B.帶寬C.噪聲系數(shù)D.失調(diào)電壓10.集成電路設(shè)計中，采用低功耗設(shè)計技術(shù)的主要原因是（）A.提高芯片性能B.降低芯片成本C.延長電池續(xù)航時間（對于移動設(shè)備）D.減少芯片發(fā)熱11.以下哪種技術(shù)可以提高集成電路的集成度（）A.縮小晶體管尺寸B.增加電源電壓C.降低工作頻率D.采用分立元件設(shè)計12.芯片設(shè)計中，時序分析的主要目的是（）A.檢查芯片的邏輯功能是否正確B.確定芯片的工作頻率范圍C.分析信號在芯片中的傳輸延遲是否滿足設(shè)計要求D.優(yōu)化芯片的版圖布局13.對于數(shù)字集成電路，其基本邏輯單元是（）A.晶體管B.門電路C.觸發(fā)器D.寄存器14.集成電路設(shè)計中，功耗優(yōu)化的方法不包括（）A.降低工作電壓B.增加芯片面積C.優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)D.采用低功耗工藝15.以下哪種EDA工具常用于版圖設(shè)計（）A.SynopsysDesignCompilerB.CadenceVirtuosoC.MentorGraphicsModelSimD.SynopsysPrimeTime16.在芯片設(shè)計中，IP核的作用是（）A.實現(xiàn)芯片的全部功能B.提供可復(fù)用的功能模塊C.降低芯片功耗D.提高芯片性能17.對于模擬集成電路，以下哪種指標(biāo)反映了其輸出信號的失真程度（）A.失真度B.線性度C.帶寬D.增益18.集成電路設(shè)計中，可測試性設(shè)計的目的是（）A.提高芯片的可靠性B.便于芯片的測試C.降低芯片功耗D.優(yōu)化芯片性能19.以下哪種技術(shù)可以提高數(shù)字集成電路的工作速度（）A.增加晶體管尺寸B.采用高速工藝C.降低電源電壓D.減少邏輯門級數(shù)20.在芯片設(shè)計流程中，邏輯綜合的作用是（）A.將高層次的設(shè)計描述轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表B.進行版圖設(shè)計C.驗證芯片功能D.測試芯片性能第II卷（非選擇題共60分）簡答題（共20分）答題要求：本卷共4小題，每小題5分，共20分。請簡要回答問題。21.簡述全定制設(shè)計和半定制設(shè)計的優(yōu)缺點。22.說明CMOS工藝中晶體管的工作原理。23.芯片設(shè)計中，功耗優(yōu)化的主要策略有哪些？24.簡述集成電路設(shè)計中邏輯驗證的主要方法。論述題（共15分）答題要求：本卷共1小題，15分。請詳細闡述問題。25.論述數(shù)字集成電路設(shè)計中時序分析的重要性以及主要分析方法。材料分析題（共15分）材料：在芯片設(shè)計過程中，某團隊遇到了功耗過高的問題。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，部分電路存在不必要的翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致動態(tài)功耗增加。同時，芯片的工作頻率較高，也使得功耗進一步上升。答題要求：本卷共3小題，每小題5分，共15分。根據(jù)上述材料，回答以下問題。26.針對電路存在不必要翻轉(zhuǎn)的問題，提出一種可能的解決方法。27.對于芯片工作頻率較高導(dǎo)致功耗上升的情況，有哪些措施可以在保證性能的前提下降低功耗？28.從功耗優(yōu)化的角度，分析該團隊在設(shè)計過程中可能忽略了哪些方面？設(shè)計題（共10分）答題要求：本卷共1小題，10分。請根據(jù)題目要求進行設(shè)計。29.設(shè)計一個簡單的數(shù)字電路，實現(xiàn)兩個4位二進制數(shù)的加法運算，并簡要說明設(shè)計思路。答案：1.A2.C3.D4.B5.C6.A7.C8.B9.A10.D11.A12.C13.B14.B15.B16.B17.A18.B19.B20.A21.全定制設(shè)計優(yōu)點：性能最優(yōu)，可實現(xiàn)高度定制化功能；缺點：設(shè)計周期長、成本高。半定制設(shè)計優(yōu)點：設(shè)計周期短、成本低；缺點：性能相對全定制稍差，定制化程度有限。22.CMOS工藝中，NMOS管在柵極加正電壓時導(dǎo)通，PMOS管在柵極加負電壓時導(dǎo)通。通過二者互補實現(xiàn)邏輯功能。23.降低工作電壓、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)減少不必要翻轉(zhuǎn)、采用低功耗工藝、合理設(shè)置工作頻率等。24.形式驗證、功能驗證（模擬驗證）等。25.時序分析重要性：確保芯片在規(guī)定頻率下穩(wěn)定工作，避免信號傳輸延遲導(dǎo)致功能錯誤。主要方法：靜態(tài)時序分析（STA），通過計算信號在電路中的傳輸延遲等參數(shù)來分析時序是否滿足要求。26.增加控制邏輯，在不必要翻轉(zhuǎn)的電路部分加入使能信號，只有在需要時才進行翻轉(zhuǎn)。27.采用異步電路設(shè)計，合理分配工作頻率，避免整體頻率過高；優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)降低信號傳輸延遲，從而在較低頻率下實現(xiàn)相同性能。28.可能忽略了電路結(jié)構(gòu)優(yōu)化，未對不必要