2025年集成電路設(shè)計(jì)師實(shí)操能力測評(píng)試題及答案一、單選題（每題僅有一個(gè)正確答案，每題2分，共20分）1.在28nmCMOS工藝中，若PMOS與NMOS的閾值電壓絕對(duì)值均為0.35V，電源電壓VDD=0.9V，采用低功耗標(biāo)準(zhǔn)單元庫，下列關(guān)于單元延遲與溫度關(guān)系的描述正確的是：A.溫度升高，單元延遲單調(diào)減小B.溫度升高，單元延遲先減小后增大C.溫度升高，單元延遲單調(diào)增大D.溫度升高，單元延遲基本不變答案：C解析：28nm及以下工藝中，載流子遷移率隨溫度升高而下降，閾值電壓降低帶來的電流增益不足以抵消遷移率退化，故單元延遲隨溫度升高單調(diào)增大。2.某SoC時(shí)鐘樹采用Htree結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘根節(jié)點(diǎn)到末端緩沖器走線長度為4mm，銅互連層電阻率ρ=2.2×10??Ω·m，線寬0.1μm，厚度0.2μm，忽略過孔電阻，則單位長度電阻為：A.0.11Ω/μmB.1.1Ω/μmC.11Ω/mmD.0.11Ω/mm答案：D解析：R=ρ·L/(W·T)=2.2×10??×1/(0.1×10??×0.2×10??)=1.1Ω/mm，即0.11Ω/μm。3.在數(shù)字APR流程中，放置階段出現(xiàn)“congestionoverflow>5%”且“maxutilization<70%”，最優(yōu)先調(diào)整的參數(shù)是：A.核心利用率B.放置邊界約束C.標(biāo)準(zhǔn)單元驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度D.布線層分配答案：B解析：低利用率下仍出現(xiàn)擁塞，說明宏單元或阻塞層造成布線資源局部短缺，應(yīng)優(yōu)先松弛或調(diào)整placementblockage。4.對(duì)于一款LPDDR5接口，數(shù)據(jù)速率6400Mbps，采用DFI1:8相位比，則DFI時(shí)鐘頻率為：A.400MHzB.800MHzC.1600MHzD.3200MHz答案：B解析：6400Mbps÷8bitperclock÷8phaseratio=800MHz。5.在模擬版圖驗(yàn)證中，若PEX提取后發(fā)現(xiàn)某MOM電容值比schematic小8%，而LVS報(bào)“propertymatch”，可能原因是：A.密度規(guī)則導(dǎo)致dummy填充不足B.金屬層厚度偏差未在techfile中建模C.版圖未做fringe電容提取D.PEX規(guī)則文件未開啟highK覆蓋層選項(xiàng)答案：C解析：MOM電容fringe分量占比高，若PEX規(guī)則未開啟3Dfringefield選項(xiàng)，提取值系統(tǒng)偏低，但LVS僅比對(duì)網(wǎng)表拓?fù)?，不比?duì)電容值，故property仍match。6.某14nmFinFETSRAM位單元采用PGread架構(gòu)，讀端口位線預(yù)充電至VDD，若讀穩(wěn)定性指標(biāo)RSNM<160mV，最可能失效的工藝角是：A.FF/0.72V/125°CB.SS/0.72V/?40°CC.FS/0.81V/25°CD.SF/0.81V/125°C答案：B解析：SS角下驅(qū)動(dòng)電流最小，傳輸管下拉能力弱，最惡劣低溫下閾值升高，讀擾最嚴(yán)重，RSNM最低。7.在邏輯綜合時(shí)，對(duì)同一RTL設(shè)置“set_max_area0”與“set_max_delay0”，則工具優(yōu)化優(yōu)先級(jí)最高的是：A.面積B.時(shí)序C.功耗D.由compile_ultra選項(xiàng)順序決定答案：B解析：set_max_delay0等價(jià)于建立時(shí)間約束無窮嚴(yán)，工具優(yōu)先滿足時(shí)序，面積可無限擴(kuò)大。8.某高速SerDes采用5tapDFE，其中首抽頭系數(shù)h1用于抵消后標(biāo)干擾，若信道脈沖響應(yīng)峰值后第1UI處幅值20mV，峰值200mV，則h1理想量化值為（假設(shè)1mV/LSB）：A.10B.20C.25D.40答案：A解析：h1=?(20mV/200mV)×100=?10，量化值取絕對(duì)值10。9.在芯片級(jí)功耗簽核中，若VCD向量切換覆蓋率僅65%，則以下說法正確的是：A.峰值功耗一定被低估B.平均功耗一定被高估C.峰值功耗可能被低估也可能被高估D.功耗計(jì)算與向量覆蓋率無關(guān)答案：C解析：未覆蓋節(jié)點(diǎn)可能處于固定態(tài)或極少切換，若固定態(tài)為低功耗，則峰值被低估；若固定態(tài)為高功耗，則峰值被高估。10.對(duì)于采用雙緣觸發(fā)器的時(shí)鐘門控結(jié)構(gòu)，若門控單元使能信號(hào)setuptimeviolation，下列修復(fù)手段最有效的是：A.在使能路徑插入延遲緩沖B.提高門控單元驅(qū)動(dòng)能力C.采用鎖存器型門控單元D.降低時(shí)鐘頻率答案：C解析：鎖存器型ICG可借半周期借時(shí)間，吸收setupviolation，無需降頻或插延遲。二、多選題（每題有兩個(gè)或以上正確答案，每題3分，共15分；多選少選均不得分）11.關(guān)于FinFET器件的隨機(jī)摻雜漲落（RDF），下列描述正確的是：A.導(dǎo)致閾值電壓標(biāo)準(zhǔn)差與溝道寬度平方根成反比B.可通過增加fin數(shù)目降低σVthC.對(duì)PMOS影響大于NMOSD.在14nm節(jié)點(diǎn)σVth典型值約15mV答案：B、D解析：FinFET溝道輕摻雜，RDF減弱，σVth≈15mV；增加fin數(shù)目等效加寬，統(tǒng)計(jì)平均降低σVth；A錯(cuò)誤，σVth∝1/√(Nfin·Hfin)；C錯(cuò)誤，PMOS與NMOSfin摻雜濃度均低，差異小。12.在數(shù)字后端實(shí)現(xiàn)中，下列哪些操作會(huì)同時(shí)影響setup與hold時(shí)序：A.時(shí)鐘樹插入延遲增大B.數(shù)據(jù)路徑插入延遲緩沖C.降低電源電壓D.提高溫度答案：A、B解析：A影響捕獲沿到達(dá)時(shí)間，setup/hold皆變；B直接改變數(shù)據(jù)路徑延遲；C、D僅影響單元延遲，不改變時(shí)鐘插入延遲，對(duì)hold影響有限。13.關(guān)于低功耗設(shè)計(jì)，下列哪些技術(shù)可降低峰值電流rush：A.電源門控采用階梯式喚醒B.時(shí)鐘門控與數(shù)據(jù)隔離順序交換C.采用RetentionRegisterD.多電壓域逐級(jí)上電答案：A、D解析：階梯喚醒與逐級(jí)上電可分散瞬態(tài)電流；B與rush無關(guān)；C降低靜態(tài)功耗，對(duì)rush無顯著影響。14.在模擬版圖匹配中，下列哪些措施可抑制STI應(yīng)力導(dǎo)致的系統(tǒng)失配：A.采用共心交叉布局B.增加dummyactiveC.在器件兩側(cè)放置N+guardringD.將匹配管放置于同一阱區(qū)且方向一致答案：A、B、D解析：STI應(yīng)力與有源區(qū)邊緣距離相關(guān)，共心與dummy可平均應(yīng)力；方向一致避免壓阻系數(shù)差異；C抑制閂鎖，與應(yīng)力無關(guān)。15.關(guān)于3DIC的TSV熱效應(yīng)，下列說法正確的是：A.TSV銅與硅熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致keepoutzoneB.TSV可作為熱通道降低峰值溫度C.TSV數(shù)量越多，芯片翹曲越大D.TSV引入的應(yīng)力使載流子遷移率下降答案：A、B、C解析：TSVCu與SiCTE差異產(chǎn)生應(yīng)力，需keepout；Cu導(dǎo)熱好，可散熱；數(shù)量多應(yīng)力疊加翹曲增大；應(yīng)力使遷移率變化，但方向與晶向相關(guān)，不一定下降，D不絕對(duì)。三、填空題（每空2分，共20分）16.某28nm芯片核心電源網(wǎng)絡(luò)采用C4bumppitch0.18mm，目標(biāo)IRdrop<15mV，電流密度為0.8A/mm2，則所需片上decap密度至少為______pF/mm2。（假設(shè)decapESR可忽略，允許10%電荷共享）答案：44.4解析：ΔQ=I·Δt=C·ΔV，取Δt=1cycle@1GHz=1ns，ΔV=15mV，I=0.8A/mm2，C=I·Δt/ΔV=0.8×1×10??/(15×10?3)=53.3pF，考慮10%共享，decap=53.3/1.2≈44.4pF/mm2。17.在VerilogAMS中，若定義`include"constants.vams"，則MOSFET飽和區(qū)電流公式中表面勢壘常數(shù)典型取值為______V。答案：0.035解析：constants.vams定義：\(PHI=0.035\)V，對(duì)應(yīng)kT/q·ln(Na/ni)簡化值。18.某12bitSARADC采用monotonicswitching，參考電壓1.2V，則最低有效位LSB大小為______mV。答案：0.293解析：1.2V/212=0.293mV。19.若某芯片采用FCBGA封裝，基板銅厚18μm，線寬25μm，則單位長度電阻為______Ω/cm。（銅電阻率1.68×10??Ω·m）答案：0.067解析：R=ρ·L/A=1.68×10??×0.01/(18×10??×25×10??)=0.067Ω/cm。20.在邏輯等價(jià)性驗(yàn)證中，若Golden與Revised網(wǎng)表均使用同一scanchain，但scanenable信號(hào)極性相反，則形式驗(yàn)證工具需設(shè)置______選項(xiàng)以通過比對(duì)。答案：set_case_analysis0/1onscan_en解析：通過case_analysis固定scan_en極性，消除不一致。四、簡答題（每題8分，共24分）21.簡述在先進(jìn)工藝下，如何通過版圖技巧降低OPAMP輸入對(duì)管的隨機(jī)失調(diào)電壓至0.5mV以下，并給出定量估算步驟。答案與解析：步驟1：統(tǒng)計(jì)模型估算。σVth=Avt/√(W·L)，14nm節(jié)點(diǎn)Avt≈1.5mV·μm。設(shè)目標(biāo)σVth=0.5mV，則W·L≥(1.5/0.5)2=9μm2。步驟2：版圖技巧：a)采用commoncentroid交叉，共心數(shù)≥8，降低梯度影響；b)增加dummyfin，使匹配管fin數(shù)≥16，等效W=16×0.018μm=0.288μm，取L=0.032μm，則W·L=0.0092μm2，不足，需提高fin高或并聯(lián)多指，最終選64fin，W=1.152μm，L=0.5μm，W·L=0.576μm2，仍不足，故需增大L至2μm，W·L=2.3μm2，再并聯(lián)4組，總面積9.2μm2，滿足統(tǒng)計(jì)需求。步驟3：后仿真蒙特卡洛200次，3σVos=0.48mV<0.5mV，達(dá)成。22.說明在時(shí)鐘門控結(jié)構(gòu)中，插入ICG單元后為何仍需做“clocklatencybalance”，并給出具體實(shí)現(xiàn)腳本（TCL）。答案與解析：原因：ICG插入使時(shí)鐘樹分支延遲差異增大，導(dǎo)致skew惡化，需balancelatency。腳本：```set_clock_tree_referencesclocks{clk}references{CLKBUFX1CLKBUFX2ICGLX1}set_clock_latency0.45clockclklateset_clock_latency0.40clockclkearlyclock_optonly_psynarea_recoverypowerset_balance_clock_latencymax20clockclk```23.列舉三種在SoC級(jí)驗(yàn)證中捕捉Xpropagation導(dǎo)致的功能bug的方法，并比較其覆蓋率與性能開銷。答案與解析：方法1：仿真強(qiáng)制Xprop，VCSxprop=tmerge，覆蓋率最高，仿真速度降30%。方法2：形式屬性檢查，assertnever(output==X)，精準(zhǔn)，但狀態(tài)空間爆炸，適合模塊級(jí)。方法3：FPGA原型，利用Xoptimistic差異，運(yùn)行真實(shí)軟件，捕獲偶發(fā)bug，覆蓋率依賴測試程序，速度全速，無仿真開銷，但調(diào)試可見性差。五、計(jì)算與綜合題（共41分）24.（12分）某64bit4GHz處理器關(guān)鍵路徑包含邏輯深度24級(jí)FO4，采用14nmFinFET，平均扇出4，每級(jí)FO4延遲為11ps。若通過插入流水線將頻率提升至5GHz，且需保持吞吐率不變，計(jì)算：(1)所需增加流水線級(jí)數(shù)；(2)若每級(jí)流水線寄存器開銷為30fJ/bit，額外功耗占原動(dòng)態(tài)功耗比例。（原動(dòng)態(tài)功耗Pdyn=CV2f，C=20nF，V=0.8V）答案：(1)原周期250ps，新周期200ps，每級(jí)延遲需≤200/24=8.33ps，小于FO411ps，需拆分路徑。設(shè)新增級(jí)數(shù)k，則24/(k+1)≤8.33，k≥2，取k=2，總級(jí)數(shù)26。(2)寄存器位寬64，額外功耗Pregs=64×30fJ×5×10?=9.6mW；Pdyn=20nF×0.82×5×10?=64W，比例=0.015%。25.（14分）給定一個(gè)單端SARADC，Cs=2pF，比較器噪聲σn=120μV，參考噪聲σref=80μV，kT/C噪聲需低于比較器噪聲的1/3。求：(1)最小采樣電容；(2)若目標(biāo)ENOB=11bit，Vref=1.0V，輸入滿幅差分1.0Vpp，計(jì)算總噪聲預(yù)算并判斷是否滿足。答案：(1)kT/C≤(120/3μV)2→C≥kT/(40μV)2=4.14×10?21/1.6×10??=2.59fF，遠(yuǎn)小于2pF，滿足。(2)LSB=1V/211=0.488mV，總噪聲σtotal=√(1202+802+kT/2pF)=144μV，峰峰值噪聲6σ=0.866mV≈1.77LSB，ENOB損失約0.15bit，仍>10.