数字集成电路教学大纲
《数字集成电路》课程教学大纲
课程代码：060341001
课程英文名称：digital integrated circuits
课程总学时：48 讲课：44 实验：4 上机：0
适用专业：电子科学与技术
大纲编写（修订）时间：2017.05
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
数字集成电路是为电子科学与技术专业开设的学位课，该课程为必修专业课。课程主要讲授CMOS数字集成电路基本单元的结构、电气特性、时序和功耗特性，以及数字集成电路的设计与验证方法、EDA前端流程等。在讲授基本理论的同时，重在培养学生的设计思维以及解决实际问题的能力。通过本课程的学习，学生将达到以下要求：
1．掌握CMOS工艺下数字集成电路基本单元的功能、结构、特性；
2．掌握基于HDL设计建模与仿真、逻辑综合、时序分析；熟悉Spice模型；
3．具备将自然语言描述的问题转换为逻辑描述的能力；
4. 具有解决实际应用问题的能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
1.基本知识：CMOS数字集成电路设计方法与流程；CMOS逻辑器件的静态、动态特性和Spice 模型；数字集成电路的时序以及互连线问题；半导体存储器的种类与性能；数字集成电路低功耗解决方法以及输入输出电路；数字集成电路的仿真与逻辑综合。
2.基本理论和方法：在掌握静态和动态CMOS逻辑器件特性基础上，理解CMOS数字集成电路的特性和工作原理；掌握真值表、流程图/状态机、时序图的分析方法和逻辑设计的基本思想。
3.基本技能:掌握器件与系统的建模仿真方法；具备逻辑描述、逻辑与时序电路设计能力；熟悉电路验证与综合软件工具。
（三）实施说明
1．教学方法：课堂讲授中要重点对基础概念、基本方法和设计思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加习题和讨论课，并在一定范围内学生讲解，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用网络资源、参照设计规范及芯片手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2．教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
3．计算机辅助设计：要求学生采用电路建模语言（SPICE/HDL）和仿真模拟工具软件进行电路分析与设计验证；采用逻辑综合工具软件进行电路综合；采用时序分析工具进行时序验证。（四）对先修课的要求
本课程主要的先修课程有：大学物理、电路、线性电子线路、脉冲与逻辑电路、EDA技术与FPGA应用、微机原理及应用，以及相关的课程实验、课程设计。
（五）对习题课、实践环节的要求
1．对重点、难点章节（如：MOS反相器静态特性/开关特性和体效应、组合与时序MOS电路、动态逻辑电路、数字集成电路建模与仿真验证、数字集成电路逻辑综合）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。
2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及分析设
计方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握分析与设计的方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，熟悉逻辑设计方法和技巧等作用，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，鼓励将自学内容作为课后作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。
3．每个学生要完成大纲中规定的必修实验，实验部分着重培养学生的CMOS数字集成电路分析与设计能力。通过实验环节，学生应掌握CMOS逻辑器件的建模与仿真、数字电路HDL描述与仿真、HDL逻辑综合、静态时序分析等方面的技能，获得实验操作的基本训练。实验成绩作为评定课程成绩的一部分。
4．安排大作业，大作业成绩作为平时成绩的一部分。
5．本课程的课程设计单独设课，用于理论联系实际，采用现代设计方法和手段完成。课程设计单独考核，具体要求参见相应的课程设计教学大纲。
（六）课程考核方式
1．考核方式：考试
2．考核目标：在考核学生对数字电路基本知识、基本设计原理和方法的基础上，重点考核学生的电路分析与设计能力、信号与数据的逻辑、时序处理能力、电路模拟仿真/逻辑综合/时序分析能力。
3．成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占10%，实验成绩占10%，期末考试成绩占80%。
平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。
（七）参考书目
《CMOS数字集成电路—分析与设计》（第三版），Jan M. Rabaey等著，王志功等译，电子工业出版社，2009年6月
《数字集成电路—电路、系统与设计》（第二版），Sung-MO Kang等著，周德润等译，电子工业出版社，2004年10月
《数字CMOS VLSI分析与设计基础》甘学温北京大学出版社，北京大学出版社，1999年2月
二、中文摘要
本课程是电子科学与技术专业学生必修的一门实践性较强的专业学位课程。课程通过对CMOS数字集成电路基本器件的功能、结构、特性、模型，以及数字集成电路的工作原理、设计方法与工具流程等内容的讲授，使学生掌握数字集成电路的基础知识、信号与数据逻辑处理的基本原理和基本方法以及数字集成电路的设计与验证方法，使学生具有一定的CMOS数字集成电路设计能力。课程主要包括CMOS数字集成电路基本单元的结构和特性以及建模、数字集成电路设计、仿真、逻辑综合、时序分析等。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。
三、课程学时分配表
四、教学内容及基本要求
第1部分数字集成电路概述
总学时(单位：学时):2 讲课:0 实验:0 上机:0
第1.1部分课程概述（讲课0.5学时）
具体内容:
1) 明确本课程的内容、性质和任务；
2) 数字集成电路的设计、制造技术发展与现状；
3) 熟悉课程相关的参考资料及查找方式
第1.2部分数字集成电路设计方法与流程（讲课1学时）具体内容:
1) 基于HDL的数字集成电路的设计方法；
2) 数字集成电路的EDA设计流程；
3) 主要的EDA工具；
重点:
数字集成电路的设计流程和方法
难点:
数字集成电路的设计流程和方法
习题:
仿真工具HSPICE的下载、试用安装
第1.3部分半定制设计及模型库（讲课0.5学时）具体内容:
1) 半定制设计的基本概念、方法；
2) 集成电路半定制前端设计需要的模型库及其构成；重点:
集成电路半定制前端设计需要的模型库及其构成；
难点:
集成电路半定制前端设计的模型库内容；
习题:
阅读库文件.lib文件，了解其中内容的含义
第2部分用SPICE进行MOS管建模
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
第2.1部分二级与三级模型方程（讲课1学时）具体内容:
1) MOS管的模型参数；
2) 二级模型方程；
3) 三级模型方程
重点:
MOS管的模型参数；
难点:
MOS管的模型参数；
习题:
深入理解模型参数的含义
第2.2部分先进的MOSFET模型（讲课0.5学时）具体内容:
1) BSIM模型；
2) EKV晶体管模型；
第2.3部分电容模型（讲课0.5学时）
具体内容:
1) 珊氧化层电容；
2) 结电容；
重点:
珊氧化层电容、结电容；
难点:
珊氧化层电容、结电容；
习题:
阅读并理解参考教材1本章附录
第3部分MOS反相器
总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0 第3.1部分电阻负载型反相器（讲课2学时）
具体内容:
1) 反相器基本参数；
2) 电路结构；
3) 静态参数及计算；
重点:
反相器基本参数、静态参数及计算；
难点:
电阻负载型反相器静态参数及计算；
第3.2部分 n型MOSFET负载反相器（讲课1学时）
具体体内容:
1) 增强型负载NMOS反相器；
2) 耗尽型负载NMOS反相器；
3) 静态参数及计算；
4) 耗尽型反相器设计。
重点:
静态参数及计算；
难点:
静态参数及计算；
习题:
静态参数及计算实例求解；
第3.3部分 CMOS反相器（讲课4学时）
具体体内容:
1) 电路工作状态；
2) Vth计算；
3) CMOS反相器设计
重点:
CMOS反相器设计；
难点:
CMOS反相器设计；
第3.4部分延迟时间的定义与计算（讲课1学时）具体体内容:
1) 延迟时间的定义；
2) 延迟时间的计算；
重点:
延迟时间的计算；
难点:
延迟时间的计算；
习题:
参考书习题中的计算反相器延迟时间；
第3.5部分延迟限制下的反相器设计（讲课2学时）具体体内容:
1) 延迟限制下的反相器设计实例；
2) CMOS环形振荡电路；
重点:
延迟限制下的反相器设计；
难点:
CMOS环形振荡电路；
第3.6部分互连线电容与延迟（讲课1学时）
具体体内容:
1) 互连线电容及估算；
2) 互连线电阻及估算；
3) 互连线延迟、模型、计算；
重点:
互连线电容；
难点:
互连线延迟的计算；
习题:
互连线延迟的计算；
第3.7部分 CMOS反相器的开关功耗（讲课1学时）具体体内容:
1) CMOS反相器的开关功耗；
2) 功耗计算；
3) 功率表仿真、功率-延迟积；
重点:
CMOS反相器的开关功耗计算；
难点:
CMOS反相器的开关功耗计算；
习题:
CMOS反相器的开关功耗计算；
第4部分MOS逻辑电路单元
总学时(单位：学时): 6 讲课:6 实验:0 上机:0
第4.1部分耗尽型NMOS负载的MOS组合逻辑电路（讲课1学时）具体体内容:
1) 双输入或非逻辑门及其静态特性；
2) 多输入的一般或非结构；
3) 或非门的瞬态分析；
3) 与非门及分析
重点:
门结构及特性分析
难点:
门电路特性分析
第4.2部分 CMOS组合逻辑电路（讲课1学时）
具体体内容:
1) CMOS双输入或非门；
2) CMOS双输入与非门；
3) 其它逻辑门；
第4.3部分复合组合电路（讲课1学时）
具体体内容:
1) 复合组合电路设计方法；
2) 复杂CMOS逻辑门电路；
第4.4部分 CMOS传输门（讲课1学时）
具体体内容:
1) CMOS传输门结构、特性分析；
2) 互补晶体管传输逻辑；
重点:
CMOS传输门特性分析；
难点:
CMOS传输门特性分析；
第4.5部分双稳态器件特性及SR锁存电路（讲课0.5学时）
具体体内容:
1) 双稳态器件特性；
2) SR锁存电路；
重点:
双稳态器件特性、SR锁存电路；
难点:
SR锁存电路；
习题:
双稳态器件特性仿真；
第4.6部分钟控触发器和锁存器电路（讲课0.5学时）具体体内容:
1) 钟控SR锁存器；
2) 钟控JK锁存器；
3) 主从触发器；
重点:
钟控SR锁存器、主从触发器；
难点:
主从触发器；
第4.7部分 CMOS D锁存器和边沿触发器（讲课1学时）具体体内容:
1) 电路结构；
2) 时序特性；
重点:
电路结构、时序特性；
难点:
电路结构；
第5部分动态逻辑电路
总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0
第5.1部分传输晶体管的基本原理（讲课2学时）
具体内容:
1) 逻辑1、0切换；
2) 电荷存储与泻放；
重点:
逻辑1、0切换；
难点:
逻辑1、0切换；
习题:
逻辑1、0切换工作过程图解；
第5.2部分电压自举技术（讲课1学时）
具体内容:
1) 电路结构；
2) 计算实例；
第5.3部分同步动态电路技术（讲课1学时）
具体内容:
动态传输晶体管电路；
重点:
动态传输晶体管电路；
难点:
动态传输晶体管电路；
第5.4部分动态CMOS电路技术（讲课2学时）
具体内容:
1) CMOS传输门逻辑；
2) 动态CMOS逻辑；
重点:
CMOS传输门逻辑、动态CMOS逻辑；
难点:
CMOS传输门逻辑；
习题:
CMOS传输门逻辑hspice仿真；
第5.5部分高性能动态逻辑CMOS电路（讲课2学时）具体内容:
1) 多米诺CMOS逻辑；
2) NORA CMOS逻辑；
3) 真单项时钟（TSPC）动态CMOS；
4) 具有时序、相位关系的信号与数据处理
重点:
多米诺CMOS逻辑、NORA CMOS逻辑；
难点:
多米诺CMOS逻辑、NORA CMOS逻辑；
习题:
参考教材课后习题：多米诺电路分析；
第6部分半导体存储器及芯片输入输出电路
总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第6.1部分随机存储器SRAM和DRAM（讲课1学时）具体内容:
1)随机存储器SRAM单元类型、工作原理；
2)随机存储器DRAM单元类型、工作原理
重点:
RAM单元类型；
难点:
RAM单元类型；
第6.2部分非易失存储器（讲课1学时）
具体内容:
1）闪存
2）非易失存储器
第6.3部分铁电存储器FRAM（讲课1学时）
具体内容:
铁电存储器FRAM
第6.4部分静电放电(ESD)保护（讲课1学时）
具体内容:
静电放电(ESD)及保护
第6.5部分输入电路（讲课1学时）
具体内容:
1) 输入电路结构；
2) 特性分析
重点:
输入保护电路特性分析；
难点:
输入保护电路特性分析；
第6.6部分输出电路（讲课1学时）
具体内容:
1) 输出电路结构；
2) 特性分析、噪声
重点:
输出电路特性分析；
难点:
输出电路特性分析；
第7部分数字集成电路设计
总学时(单位：学时):12 讲课:8 实验:4上机:0
第7.1部分基于HDL的数字集成电路设计基础（讲课2学时）
具体内容:
1) verilog HDL回顾；
2) 设计方法与流程；
3) 典型工具；
重点:
verilog HDL内容总结
难点:
verilog HDL内容总结
第7.2部分数字集成电路设计常用的功能描述方法（讲课2学时）具体内容:
1) 流程图法；
2) 状态机法；
3) 原理图法、波形法；
重点:
流程图法、状态机法、波形法
难点:
状态机法
习题:
交通灯的流程图、有限状态机；
第7.3部分 HDL时序仿真（讲课2学时）
具体内容:
1) 测试平台构建；
2) 代码覆盖率；
3) 时序仿真流程；
重点:
测试平台构建
难点:
测试平台构建
习题：
交通灯代码仿真
第7.4部分逻辑综合及工具（讲课2学时）具体内容:
1) 时序约束内容；
2) 约束文件的书写；
3) 综合工具的使用；
重点:
时序约束的内容
难点:
时序约束的内容
习题：
学习TCL
实验1：
电路的HDL逻辑综合（2学时）
实验2：
电路的时序仿真（2学时）
数字集成电路设计_笔记归纳..
第三章、器件 一、超深亚微米工艺条件下MOS 管主要二阶效应： 1、速度饱和效应：主要出现在短沟道NMOS 管，PMOS 速度饱和效应不显著。主要原因是 TH G S V V -太大。在沟道电场强度不高时载流子速度正比于电场强度（μξν=） ，即载流子迁移率是常数。但在电场强度很高时载流子的速度将由于散射效应而趋于饱和，不再随电场 强度的增加而线性增加。此时近似表达式为：μξυ=（c ξξ<），c s a t μξυυ==（c ξξ≥） ，出现饱和速度时的漏源电压D SAT V 是一个常数。线性区的电流公式不变，但一旦达到DSAT V ，电流即可饱和，此时DS I 与GS V 成线性关系（不再是低压时的平方关系）。 2、Latch-up 效应：由于单阱工艺的NPNP 结构，可能会出现VDD 到VSS 的短路大电流。 正反馈机制：PNP 微正向导通，射集电流反馈入NPN 的基极，电流放大后又反馈到PNP 的基极，再次放大加剧导通。 克服的方法：1、减少阱/衬底的寄生电阻，从而减少馈入基极的电流，于是削弱了正反馈。 2、保护环。 3、短沟道效应：在沟道较长时，沟道耗尽区主要来自MOS 场效应，而当沟道较短时，漏衬结（反偏）、源衬结的耗尽区将不可忽略，即栅下的一部分区域已被耗尽，只需要一个较小的阈值电压就足以引起强反型。所以短沟时VT 随L 的减小而减小。 此外，提高漏源电压可以得到类似的效应，短沟时VT 随VDS 增加而减小，因为这增加了反偏漏衬结耗尽区的宽度。这一效应被称为漏端感应源端势垒降低。
4、漏端感应源端势垒降低（DIBL）： VDS增加会使源端势垒下降，沟道长度缩短会使源端势垒下降。VDS很大时反偏漏衬结击穿，漏源穿通，将不受栅压控制。 5、亚阈值效应（弱反型导通）：当电压低于阈值电压时MOS管已部分导通。不存在导电沟道时源（n+）体（p）漏（n+）三端实际上形成了一个寄生的双极性晶体管。一般希望该效应越小越好，尤其在依靠电荷在电容上存储的动态电路，因为其工作会受亚阈值漏电的严重影响。 绝缘体上硅（SOI） 6、沟长调制：长沟器件：沟道夹断饱和；短沟器件：载流子速度饱和。 7、热载流子效应：由于器件发展过程中，电压降低的幅度不及器件尺寸，导致电场强度提高，使得电子速度增加。漏端强电场一方面引起高能热电子与晶格碰撞产生电子空穴对，从而形成衬底电流，另一方面使电子隧穿到栅氧中，形成栅电流并改变阈值电压。 影响：1、使器件参数变差，引起长期的可靠性问题，可能导致器件失效。2、衬底电流会引入噪声、Latch-up、和动态节点漏电。 解决：LDD（轻掺杂漏）：在漏源区和沟道间加一段电阻率较高的轻掺杂n-区。缺点是使器件跨导和IDS减小。 8、体效应：衬底偏置体效应、衬底电流感应体效应（衬底电流在衬底电阻上的压降造成衬偏电压）。 二、MOSFET器件模型 1、目的、意义：减少设计时间和制造成本。 2、要求：精确；有物理基础；可扩展性，能预测不同尺寸器件性能；高效率性，减少迭代次数和模拟时间 3、结构电阻：沟道等效电阻、寄生电阻 4、结构电容： 三、特征尺寸缩小 目的：1、尺寸更小；2、速度更快；3、功耗更低；4、成本更低、 方式： 1、恒场律（全比例缩小），理想模型，尺寸和电压按统一比例缩小。 优点：提高了集成密度 未改善：功率密度。 问题：1、电流密度增加；2、VTH小使得抗干扰能力差；3、电源电压标准改变带来不便；4、漏源耗尽层宽度不按比例缩小。 2、恒压律，目前最普遍，仅尺寸缩小，电压保持不变。 优点：1、电源电压不变；2、提高了集成密度 问题：1、电流密度、功率密度极大增加；2、功耗增加；3、沟道电场增加，将产生热载流子效应、速度饱和效应等负面效应；4、衬底浓度的增加使PN结寄生电容增加，速度下降。 3、一般化缩小，对今天最实用，尺寸和电压按不同比例缩小。 限制因素：长期使用的可靠性、载流子的极限速度、功耗。
《数字集成电路基础》试题C
《数字集成电路基础》试题C （考试时间：120分钟） 班级：姓名：学号：成绩： 一、填空题（共30分） 1.三极管有NPN和PNP两种类型，当它工作在放大状态时，发射结＿＿＿＿，集电 结＿＿＿＿＿＿；NPN型三极管的基区是＿＿＿＿＿＿型半导体，集电区和发射区是＿＿＿＿＿＿型半导体。 2.把高电压作为逻辑1，低电平作为逻辑0的赋值方法称作＿＿＿＿＿＿＿逻辑赋 值。一种电路若在正逻辑赋值时为与非门，则在负逻辑赋值时为＿＿＿＿＿＿＿＿。 3.四位二进制编码器有＿＿＿＿个输入端；＿＿＿＿个输出端。 4.将十进制数287转换成二进制数是＿＿＿＿＿＿＿＿；十六进制数是＿＿＿＿＿ ＿＿。 5.根据触发器功能的不同，可将触发器分成四种，分别是＿＿＿＿触发器、＿＿＿ ＿触发器、＿＿＿＿触发器和＿＿＿＿触发器。 3＝＿＿＿＿＿＿。 A.发射结和集电结均处于反向偏置 B.发射结正向偏置，集电结反向偏置 C.发射结和集电结均处于正向偏置 2.在下列三个逻辑函数表达式中，＿＿＿＿是最小项表达式。 A．B C ) A BC ,B ,A = + Y+ ( A B B ) A B ,A ( C B = B. C Y+ A
C. C AB ABC B C A C B A )D ,C ,B ,A (Y +++??= 3．用8421码表示的十进制数45，可以写成＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ A ．45 B. [101101]BCD C. [01000101]BCD D. [101101]2 4．采用OC 门主要解决了＿＿＿＿＿ A ．TTL 与非门不能相与的问题 B. TTL 与非门不能线与的问题 C. TTL 与非门不能相或的问题 5．已知某触发的特性表如下（A 、B 为触发器的输入）其输出信号的逻辑表达式为＿＿＿ A ． Q n+1 ＝A B. n n 1n Q A Q A Q +=+ C. n n 1n Q B Q A Q +=+ 三、化简下列逻辑函数，写出最简与或表达式：（共20分） 1． BC A C B A C B B A Y 1+?++= 2． Y 2＝Σm （0，1，8，9，10，11） 3． Y 3见如下卡诺图
#《数字集成电路设计》复习提纲
《数字集成电路设计》复习提纲(1-7章) 2011-12 1. 数字集成电路的成本包括哪几部分？ ● NRE (non-recurrent engineering) costs 固定成本 ● design time and effort, mask generation ● one-time cost factor ● Recurrent costs 重复性费用或可变成本 ● silicon processing, packaging, test ● proportional to volume ● proportional to chip area 2. 数字门的传播延时是如何定义的？ 一个门的传播延时tp 定义了它对输入端信号变化的响应有多快。 3. 集成电路的设计规则(design rule)有什么作用？ ? Interface between designer and process engineer ? Guidelines for constructing process masks ? Unit dimension: Minimum line width ? scalable design rules: lambda parameter (可伸缩设计规则，其不足:只能在有限 的尺寸范围内进行。) ? absolute dimensions (micron rules,用绝对尺寸来表示。) 4. 什么是MOS 晶体管的体效应？ 5. 写出一个NMOS 晶体管处于截止区、线性区、饱和区的判断条件，以及各工作区的源漏电流表达式（考虑短沟效应即沟道长度调制效应，不考虑速度饱和效应） 注：NMOS 晶体管的栅、源、漏、衬底分别用G 、S 、D 、B 表示。 6. MOS 晶体管的本征电容有哪些来源？ 7. 对于一个CMOS 反相器的电压传输特性，请标出A 、B 、C 三点处NMOS 管和PMOS 管各自处于什么工作区？ V DD 8. 在CMOS 反相器中，NMOS 管的平均导通电阻为R eqn ，PMOS 管的平均导通电阻为R eqp ，请写出该反相器的总传播延时定义。 9. 减小一个数字门的延迟的方法有哪些？列出三种，并解释可能存在的弊端。 ? Keep capacitances small （减小CL ） ? Increase transistor sizes(增加W/L) ? watch out for self-loading! （会增加CL ） ? Increase VDD (????) V out V in 0.5 11.522.5
数字集成电路复习指南..
1. 集成电路是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管、MOS管等有源器件和阻、电容、电感等无源器件，按一定电路互连，“集成”在一块半导体晶片（硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。 2.集成电路的规模大小是以它所包含的晶体管数目或等效的逻辑门数目来衡量。等效逻辑门通常是指两输入与非门，对于CMOS集成电路来说，一个两输入与非门由四个晶体管组成，因此一个CMOS电路的晶体管数除以四，就可以得到该电路的等效逻辑门的数目，以此确定一个集成电路的集成度。 3.摩尔定律”其主要内容如下： 集成电路的集成度每18个月翻一番/每三年翻两番。 摩尔分析了集成电路迅速发展的原因， 他指出集成度的提高主要是三方面的贡献: （1）特征尺寸不断缩小，大约每3年缩小1.41倍； （2）芯片面积不断增大，大约每3年增大1.5倍； （3）器件和电路结构的改进。 4.反标注是指将版图参数提取得到的分布电阻和分布电容迭加到相对应节点的参数上去，实际上是修改了对应节点的参数值。 5.CMOS反相器的直流噪声容限:为了反映逻辑电路的抗干扰能力，引入了直流噪声容限作为电路性能参数。直流噪声容限反映了电流能承受的实际输入电平与理想逻辑电平的偏离范围。 6. 根据实际工作确定所允许的最低输出高电平，它所对应的输入电平定义为关门电平；给定允许的最高输出低电平，它所对应的输入电平为开门电平 7. 单位增益点. 在增益为0和增益很大的输入电平的区域之间必然存在单位增益点，即dV out/dVin=1的点 8. “闩锁”现象 在正常工作状态下，PNPN四层结构之间的电压不会超过Vtg，因 此它处于截止状态。但在一定的外界因素触发下，例如由电源或 输出端引入一个大的脉冲干扰，或受r射线的瞬态辐照，使 PNPN四层结构之间的电压瞬间超过Vtg，这时，该寄生结构中就 会出现很大的导通电流。只要外部信号源或者Vdd和Vss能够提供 大于维持电流Ih的输出，即使外界干扰信号已经消失，在PNPN四 层结构之间的导通电流仍然会维持，这就是所谓的“闩锁”现象 9. 延迟时间： T pdo ——晶体管本征延迟时间； UL ——最大逻辑摆幅，即最大电源电压； Cg ——扇出栅电容(负载电容)； Cw ——内连线电容； Ip ——晶体管峰值电流。
数字集成电路教学大纲
《数字集成电路》课程教学大纲 课程代码：060341001 课程英文名称：digital integrated circuits 课程总学时：48 讲课：44 实验：4 上机：0 适用专业：电子科学与技术 大纲编写（修订）时间：2017.05 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 数字集成电路是为电子科学与技术专业开设的学位课，该课程为必修专业课。课程主要讲授CMOS数字集成电路基本单元的结构、电气特性、时序和功耗特性，以及数字集成电路的设计与验证方法、EDA前端流程等。在讲授基本理论的同时，重在培养学生的设计思维以及解决实际问题的能力。通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1．掌握CMOS工艺下数字集成电路基本单元的功能、结构、特性； 2．掌握基于HDL设计建模与仿真、逻辑综合、时序分析；熟悉Spice模型； 3．具备将自然语言描述的问题转换为逻辑描述的能力； 4. 具有解决实际应用问题的能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：CMOS数字集成电路设计方法与流程；CMOS逻辑器件的静态、动态特性和Spice 模型；数字集成电路的时序以及互连线问题；半导体存储器的种类与性能；数字集成电路低功耗解决方法以及输入输出电路；数字集成电路的仿真与逻辑综合。 2.基本理论和方法：在掌握静态和动态CMOS逻辑器件特性基础上，理解CMOS数字集成电路的特性和工作原理；掌握真值表、流程图/状态机、时序图的分析方法和逻辑设计的基本思想。 3.基本技能:掌握器件与系统的建模仿真方法；具备逻辑描述、逻辑与时序电路设计能力；熟悉电路验证与综合软件工具。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中要重点对基础概念、基本方法和设计思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加习题和讨论课，并在一定范围内学生讲解，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用网络资源、参照设计规范及芯片手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 2．教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 3．计算机辅助设计：要求学生采用电路建模语言（SPICE/HDL）和仿真模拟工具软件进行电路分析与设计验证；采用逻辑综合工具软件进行电路综合；采用时序分析工具进行时序验证。（四）对先修课的要求 本课程主要的先修课程有：大学物理、电路、线性电子线路、脉冲与逻辑电路、EDA技术与FPGA应用、微机原理及应用，以及相关的课程实验、课程设计。 （五）对习题课、实践环节的要求 1．对重点、难点章节（如：MOS反相器静态特性/开关特性和体效应、组合与时序MOS电路、动态逻辑电路、数字集成电路建模与仿真验证、数字集成电路逻辑综合）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及分析设
数字集成电路必备考前复习总结
Digital IC：数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路 或系统 第一章引论 1、数字IC芯片制造步骤 设计：前端设计（行为设计、体系结构设计、结构设计）、后端设计（逻辑设计、电路设计、版图设计） 制版：根据版图制作加工用的光刻版 制造：划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽） 封装：用金丝把管芯的压焊块（pad）与管壳的引脚相连 测试：测试芯片的工作情况 2、数字IC的设计方法 分层设计思想：每个层次都由下一个层次的若干个模块组成，自顶向下每个层次、每个模块分别进行建模与验证 SoC设计方法：IP模块（硬核（Hardcore)、软核（Softcore)、固核（Firmcore））与设计复用Foundry（代工）、Fabless（芯片设计）、Chipless（IP设计）“三足鼎立”——SoC发展的模式 3、数字IC的质量评价标准（重点：成本、延时、功耗，还有能量啦可靠性啦驱动能力啦 之类的） NRE (Non-Recurrent Engineering) 成本 设计时间和投入，掩膜生产，样品生产 一次性成本 Recurrent 成本 工艺制造（silicon processing），封装（packaging），测试（test） 正比于产量 一阶RC网路传播延时：正比于此电路下拉电阻和负载电容所形成的时间常数 功耗：emmmm自己算 4、EDA设计流程 IP设计系统设计（SystemC）模块设计（verilog） 综合 版图设计(.ICC) 电路级设计（.v 基本不可读）综合过程中用到的文件类型(都是synopsys版权)： 可以相互转化 .db（不可读）.lib（可读） 加了功耗信息
《数字集成电路基础》试题D
《数字集成电路基础》试题D （考试时间：120分钟） 班级： 姓名： 学号： 成绩： 一、填空题（共30分） 1. 当PN 结外加正向电压时，PN 结中的多子＿＿＿＿＿＿形成较大的正向电流。 2. NPN 型晶体三极管工作在饱和状态时，其发射结和集电结的外加电压分别处于＿ ＿＿＿＿＿偏置和＿＿＿＿＿＿＿偏置。 3. 逻辑变量的异或表达式为：_____________________B A =⊕。 4. 二进制数A=1011010；B=10111，则A -B=＿＿＿＿＿＿＿。 5. 组合电路没有＿＿＿＿＿＿功能，因此，它是由＿＿＿＿＿＿组成。 6. 同步RS 触发器的特性方程为：Q n+1 =＿＿＿＿＿＿,其约束方程为：＿＿＿＿＿＿。 7. 将BCD 码翻译成十个对应输出信号的电路称为＿＿＿＿＿＿＿＿，它有＿＿＿个 输入端，＿＿＿＿输出端。 8. 下图所示电路中，Y 1 Y 3 ＝＿＿＿＿＿＿。 二、选择题(共 20分) 1. 四个触发器组成的环行计数器最多有＿＿＿＿个有效状态。 A.4 B. 6 C. 8 D. 16 2. 逻辑函数D C B A F +=，其对偶函数F * 为＿＿＿＿＿＿＿＿。 A ．( )()D C B A ++ B. ()()D C B A ++ C. ()()D C B A ++ 3. 用8421码表示的十进制数65，可以写成＿＿＿＿＿＿。 A ．65 B. [1000001]BCD C. [01100101]BCD D. [1000001]2 1 A B 3
4. 用卡诺图化简逻辑函数时，若每个方格群尽可能选大，则在化简后的最简表达式 中 。 A ．与项的个数少 B . 每个与项中含有的变量个数少 C . 化简结果具有唯一性 5. 已知某电路的真值表如下，该电路的逻辑表达式为 。 A ．C Y = B. A B C Y = C ．C AB Y += D ．C C B Y += 三、化简下列逻辑函数，写出最简与或表达式：（共20分） 1． 证明等式:AB B A B A B A +?=+ 2． Y 2＝Σm （0，1，2，3，4，5，8，10，11，12） 3． Y 3＝ABC C AB C B A C B A +++? 四、分析设计题 (共 30分)
数字集成电路设计实验报告
哈尔滨理工大学数字集成电路设计实验报告 学院：应用科学学院 专业班级：电科12 - 1班 学号：32 姓名：周龙 指导教师：刘倩 2015年5月20日
实验一、反相器版图设计 1.实验目的 1）、熟悉mos晶体管版图结构及绘制步骤； 2）、熟悉反相器版图结构及版图仿真； 2. 实验内容 1）绘制PMOS布局图； 2）绘制NMOS布局图； 3）绘制反相器布局图并仿真； 3. 实验步骤 1、绘制PMOS布局图： (1) 绘制N Well图层；(2) 绘制Active图层； (3) 绘制P Select图层； (4) 绘制Poly图层； (5) 绘制Active Contact图层；(6) 绘制Metal1图层； (7) 设计规则检查；(8) 检查错误； (9) 修改错误； (10)截面观察； 2、绘制NMOS布局图： (1) 新增NMOS组件；(2) 编辑NMOS组件；(3) 设计导览； 3、绘制反相器布局图： (1) 取代设定；(2) 编辑组件；(3) 坐标设定；(4) 复制组件；(5) 引用nmos组件；(6) 引用pmos组件；(7) 设计规则检查；(8) 新增PMOS基板节点组件；(9) 编辑PMOS基板节点组件；(10) 新增NMOS基板接触点； (11) 编辑NMOS基板节点组件；(12) 引用Basecontactp组件；(13) 引用Basecontactn 组件；(14) 连接闸极Poly；(15) 连接汲极；(16) 绘制电源线；(17) 标出Vdd 与GND节点；(18) 连接电源与接触点；(19) 加入输入端口；(20) 加入输出端口；(21) 更改组件名称；(22) 将布局图转化成T-Spice文件；(23) T-Spice 模拟； 4. 实验结果 nmos版图
数字集成电路设计与分析
问答： Point out design objects in the figure such as :design, cell, reference, port, pin, net, then write a command to set 5 to net A Design: top Reference: ADD DFF Cell: U1 U2 Port: A B clk sum Pin: A B D Q Net: A B SIN Set_load 5 [get_nets A] why do we not choose to operate all our digital circuits at these low supply voltages? 答：1）不加区分地降低电源电压虽然对减少能耗能正面影响，但它绝对会使门的延时加大 2）一旦电源电压和本征电压（阈值电压）变得可比拟，DC特性对器件参数（如晶体管 阈值）的变化就变得越来越敏感 3）降低电源电压意味着减少信号摆幅。虽然这通常可以帮助减少系统的内部噪声（如串扰引起的噪声），但它也使设计对并不减少的外部噪声源更加敏感） 问道题： 1.CMOS静态电路中，上拉网络为什么用PMOS,下拉网络为什么用NMOS管 2.什么是亚阈值电流，当减少VT时，V GS =0时的亚阈值电流是增加还是减少？ 3.什么是速度饱和效应 4.CMOS电压越低，功耗就越少？是不是数字电路电源电压越低越好，为什么？ 5.如何减少门的传输延迟？ P203 6.CMOS电路中有哪些类型的功耗？ 7.什么是衬垫偏置效应。 8.gate-to-channel capacitance C GC,包括哪些部分 VirSim有哪几类窗口 3-6. Given the data in Table 0.1 for a short channel NMOS transistor with V DSAT = 0.6 V and k′=100 μA/V2, calculate V T0, γ, λ, 2|φf|, and W / L:
数字ic设计实验报告
数字集成电路设计 实验报告 实验名称二输入与非门的设计 一．实验目的 a)学习掌握版图设计过程中所需要的仿真软件
b)初步熟悉使用Linux系统 二．实验设备与软件 PC机，RedHat,Candence 三．实验过程 Ⅰ电路原理图设计 1.打开虚拟机VMware Workstation，进入Linux操作系统RedHat。 2.数据准备，将相应的数据文件拷贝至工作环境下，准备开始实验。 3.创建设计库，在设计库里建立一个schematic view，命名为，然后进入电路 图的编辑界面。 4.电路设计 设计一个二输入与非门，插入元器件，选择PDK库（xxxx35dg_XxXx）中的nmos_3p3、 pmos_3p3等器件。形成如下电路图，然后check and save，如下图。 图1.二输入与非门的电路图 5.制作二输入与非门的外观symbol Design->Create Cellview -> From Cellview，在弹出的界面，按ok后出现symbol Generation options，选择端口排放顺序和外观，然后按ok出现symbol编辑界面。按照需 要编辑成想要的符号外观，如下图。保存退出。
图2.与非门外观 6.建立仿真电路图 方法和前面的“建立schemtic view”的方法一样，但在调用单元时除了调用analogL 库中的电压源、（正弦）信号源等之外，将之前完成的二输入与非门调用到电路图中，如下图。 图3.仿真电路图 然后设置激励源电压输出信号为高电平为3.5v，低电平为0的方波信号。 7.启动仿真环境 在ADE中设置仿真器、仿真数据存放路径和工艺库，设置好后选择好要检测的信号在电路中的节点，添加到输出栏中，运行仿真得到仿真结果图。
数字集成电路基础试题E
《数字集成电路基础》试题E （考试时间：120分钟） 班级：姓名：学号：成绩： 一、填空题（共30分） 1.PN结具有单向导电性。正向偏置时，多子以 __________________运动为主， 形成正向电流；反向偏置时，少子____________________运动，形成反向饱电流。 2.双极型晶体三极管输出特性曲线的三个工作区是放大区、＿＿＿＿＿、＿＿＿ ＿＿。 3.已知三态与非门输出表达式C AB F? =，则该三态门当控制信号C为＿＿＿电平时，输出为高阻态。 4.十进制数211转换成二进制数是＿＿＿＿＿＿；十六进制数是＿＿＿＿＿＿＿。 5.将若干片中规模集成电路计数器串联后，总的计数容量为每片计数容量的＿＿ ＿＿。 6.若用触发器组成某十一进制加法计数器，需要＿＿＿＿个触发器，有＿＿个无 效状态。 7.同步RS触发器的特性方程为Q n+1=____________；约束方程为＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿。8.下图所示电路中，Y1＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；Y2＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿；Y3＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 二、选择题(共 18分) 1. 下列函数中，是最小项表达式形式的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 A. Y=A+BC B. Y=ABC+ACD C. C B A C B A Y+ ? = D. BC A C B A Y+ ? = 2.要实现n 1 n Q Q= +,JK触发器的J、K取值应为＿＿＿＿＿。 A． J=0，K=0 B. J=0，K=1 C. J=1，K=0 D. J=1，K=1 3．数值[375]10与下列哪个数相等＿＿＿。 A． [111011101]2 B. [567]8 C. [11101110]BCD D. [1F5]16 4．属于组合逻辑电路的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ A．触发器 B. 全加器 C. 移位寄存器 D. 计数器 B 2 B V CC Y1
数字集成电路设计流程
《ic设计流程与使用工具介绍》 我认为IC设计流程按照功能和应用场合不同大致可以划分为三个部分进行介绍，分别是数字IC、模拟IC和FPGA。这三者之间既有相同点又有相异点。在进行设计时，所使用的软件工具也有相同和不同的。 1、数字Asic设计流程前端到后端使用工具 通用型数字Asic（从上到下） 在验证算法时一般使用C语言或者verilog来对系统算法进行建模，使用行为级描述来对算法功能的正确与否进行仿真。一般比较常用的方法是使用C语言在Matlab软件环境下进行算法验证。 算法验证完成之后，需要进行的工作就是将算法转化为对应的行为级或者寄存器传输级描述，并且对其进行功能仿真验证。在该阶段可以使用的工具有很多，常用的有Active—HDL、Mentor的Modelsim 系列软件和QuestaSim系列（前者使用三个核进行仿真，后者使用一个核，因此后者可以对不同语言环境下的描述进行混合仿真）。 完成功能仿真之后需要进行的工作就是根据foundry提供的标准数字单元工艺库，对前面得到的表述一定功能的代码进行综合，得到代码对应的由标准单元库中的门电路组成的实际电路映射。在综合的过程中，要根据设计规范来制定各种约束以使综合得到的电路映射能够满足设计的要求，同时也要注意综合报告中所给出的违反约束的各个信息，并且利用这些信息来修改代码或者算法。在综合的过程中使用的工具最主要是Synopsys的DC和PC。 做完综合之后，利用综合得到的实际电路映射、时序约束与foundry提供的与版图有关的工艺库就可以进行自动布局布线的操做了。此时常用的软件有Synopsys的ASTRO和Cadence的Se工具。 自动布局布线完成后就可以根据产生的版图文件信息提取寄生参数来进行包含寄生参数与互联延迟的后仿真了。一般常用的寄生参数提取工具有A V ANTI的STAR-RC和Cadence的DRECULA或Diva，两者都需要将自动布局布线得到的版图和工艺库文件导入软件中进行寄生参数提取。Cadence的软件还可以通过导入版图，来对自动布局布线得到的版图中不满意的地方进行修补。 寄生参数提取结束后将得到的寄生参数信息与自动布局布线得到的网表导入PT进行包含寄生参数的时序参数提取，然后利用所提取的时序参数在底层网表中反标进行后仿真，观察后仿真的时序是否满足设计规范的要求。如果满足则设计基本完成，不满足还需要进行迭代修改。产生反标需要的时序文件的软件是PT，而将时序反标文件反标回综合后的网表并且进行后仿真的软件比较多，比如Modelsim 和Nclaunch（NC主要针对大型系统，而Modelsim则主要是针对小的设计，因为前者的工作平台是工作站后者是PC）。 全定制数字Asic或者混合信号ASIC（从下到上与从上到下结合） 当需要制作全定制的数字芯片时，传统的从上到下的设计流程就不完全奏效了。其中最大的不同就是全定制芯片为了实现更小的体积与功耗，更高的集成度将可能不采用厂家提供的标准数字单元库而是通过与foundry沟通自己设计满足自己需要的工艺库。比如Xilinx的FPGA芯片的设计采用的就是全定制的设计方法。 对于全定制设计而言，也需要采用算法验证、功能描述与仿真验证、综合、寄生参数提取与后仿真的过程，但是相对通用型Asic的设计而言，在做后仿真时全定制可以使用模拟仿真的方法进行后仿真而不需要进行时序反标的过程，因为在设计全定制Asic时使用的不是foundry提供的标准数字工艺库而是根据设计需要自己设计的数字工艺库。因此对于全定制的Asic设计而言，它的后仿真需要采用foundry提供的标准模拟库，由于不使用时序的反标而采用模拟仿真的方法后仿真得到最终版图对应信息，因此耗时可能比设计通用型的Asic更长。 全定制设计流程的使用软件有，算法验证与功能仿真的软件同通用型使用的基本相同。但是在综合这
集成电路设计基础
集成电路设计基础复习提纲 一EDA常用命令 ls 显示当前目录下的文件和路径。Pwd显示当前文件的绝对路径.。Cd进入指定目录。More显示文件内容。Cp拷贝。Mkdir创建目录。tar 打包。zip压缩。unzip解压。ftp传送文件。 二基本概念 1版图设计 CIW命令解释窗口, Library 库，Reference Library相关库, Library Path库路径，Cell单元，View视图，Techfiler.tf工艺文件, cds.lib库管理文件, techfile.cds ASCII 文件，LSW图层选择窗口，display.drf图层显示文件。LayerPurpose Pair层次用途配对，Cellview Attributes and Properties单元视图属性，Instance单元，Snap Mode 光标按钮画线条或图形的模型。Stream。数据流（一个标准数据格式用在cad系统间传递物理设计数据） parameterized cells，参数化单元。Flatten，打平 设计方法 1 CIC设计流程 ①设计规划。②建库。③原理图输入。④电路仿真。⑤单元模块版图。⑥TOP 版图。⑦验证。⑧输出GDSII。⑨制掩膜。⑩流片封装测试。 2CIC建库的步骤，工艺文件和显示文件的使用。 建库进入设计项目所在的文件夹，打开名利窗口输入icfb，在ciw菜单栏中选择file-creat-creat new library，选择要连接的Techfiler.tf或者选择相应库作为链接库，后根据指示完成余下的操作 工艺文件p1-40说明图层连接，等效连接，不可被重叠，自动布线，设计规则等情况 ciw-technology-file-dump ,design,layout definations,ascll 命名.Tf，ok;/techpurposes /techlayers;/techdisplays;/techlayerpurposepriorities(图层目的优先)；：q！（保存退出）：wq！（写后保存退出）；/ptap File-load 显示文件的使用：在显示资源编辑窗口里编辑并保存（display。drf）长期有效 添加新包，先编辑显示文件再在显示资源编辑窗口里编辑其填充等；file—save；tools-display resources-mergefile;分配图层目的配对。 3单元版图绘图方法及编辑基本方法， 新建，根据设计要求选择图层用不同的绘图命令绘制和按参数编辑、连接，测试4绘图及编辑常用命令的使用： Create— Rectangle 。create-rectangle left点拉升点 Instance、create-instance(名字不可改)填写库cell view 坐标等 Path、create-path 1点2点+回车/双击 Pcell、edit-hierarchy（分层）-make cell 填写，画长方形区域，ok Polygon、create- Polygon（F3），选择图层，点，点等，回车 Conics create-arc，点，点，点回车
数字集成电路设计课程教学大纲
数字集成电路设计课程教学大纲 英文名称：Digital Integrated Circuits 课程编码：B09062 课程类别：必修 学分数：48 学时数（理论、实验分别表示）：48/0 周学时：3 课内学时/课外学时：1/1 授课学期：第六学期 适用专业：电子科学与技术 先修课程：微电子物理基础、数字电路与系统 考核方式：闭卷考试 一、教学目的要求。 本课程是电子科学与技术专业四年制本科生的一门必修课。通过学习，使学生能掌握数字CMOS 集成电路的基本原理及其分析与设计方法，了解集成电路的发展动态，初步熟悉集成电路的设计流程。 二、课程主要内容及基本要求。（标“*”者为重点内容；标“△”者为难点）（一）TTL集成电路 分析：TTL集成电路的基本电路。 （二）TTL集成电路版图设计*△ TTL集成电路版图设计规则、设计要求。 （三）NMOS逻辑集成电路 NMOS的直流特性、瞬态特性和功耗。 （四）CMOS逻辑电路△* CMOS逻辑门的构成特点；CMOS与非门和或非门的分析及其设计；组合逻辑电路的设计；类NMOS电路；传输门逻辑电路计。 （五）MOS集成电路版图设计△ MOS集成电路版图设计、设计要求。
（六）双极电路的基本器件结构 双极电路的基本器件结构、应用举例。 （七）MOS电路的基本器件结构* MOS电路的基本器件结构、举例分析。 （八）MOS电路的分析△* MOS电路的直流分析、交流分析等。 （九）版图设计*△ VLSI的设计方法；门阵列和标准单元设计方法；版图设计。 三、课程主要环节及时数分配见下表： 四、教学的深度与广度 通过本课程的授课，使学生掌握双极和MOS两种工艺条件下的数字电路的设计和分析方法。分析部分包括器件结构、电气参数和电路功能的分析；设计部分包括双极和MOS基本组合电路和时序电路的设计及其对应的版图设计。五、对知识、能力结构、综合素质的要求 了解数字集成电路的设计与分析，包括TTL集成电路、TTL集成电路版图设计、NMOS逻辑集成电路、CMOS逻辑电路、MOS集成电路版图设计、对双
数字集成电路知识点整理
Digital IC ：数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统 第一章 引论 1、数字IC 芯片制造步骤 设计：前端设计（行为设计、体系结构设计、结构设计）、后端设计（逻辑设计、电路设计、版图设计） 制版：根据版图制作加工用的光刻版 制造：划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽） 封装：用金丝把管芯的压焊块（pad ）与管壳的引脚相连 测试：测试芯片的工作情况 2、数字IC 的设计方法 分层设计思想： 每个层次都由下一个层次的若干个模块组成， 自顶向下 每个层次、每个模块分别进行建模与验证 SoC 设计方法：IP 模块（硬核（Hardcore)、软核（Softcore)、固核（Firmcore ））与设计复用 Foundry （代工）、Fabless （芯片设计）、Chipless （IP 设计）“三足鼎立”——SoC 发展的模式 3、 数字IC 的质量评价标准（重点：成本、延时、功耗，还有能量啦可靠性啦驱动能力啦之类的） NRE (Non-Recurrent Engineering) 成本 设计时间和投入，掩膜生产，样品生产 一次性成本 Recurrent 成本 工艺制造（silicon processing ），封装（packaging ），测试（test ） 正比于产量 一阶RC 网路传播延时：正比于此电路下拉电阻和负载电容所形成的时间常数 功耗：emmmm 自己算 4、EDA 设计流程 IP 设计 系统设计（SystemC ） 模块设计（verilog ） 版图设计(.ICC) 电路级设计（.v 基本不可读） 综合过程中用到的文件类型(都是synopsys 版权)： .db
5大规模数字集成电路习题解答
自我检测题 1．在存储器结构中，什么是“字”什么是“字长”，如何表示存储器的容量 解：采用同一个地址存放的一组二进制数，称为字。字的位数称为字长。习惯上用总的位数来表示存储器的容量，一个具有n字、每字m位的存储器，其容量一般可表示为n ×m位。 2．试述RAM和ROM的区别。 解：RAM称为随机存储器，在工作中既允许随时从指定单元内读出信息，也可以随时将信息写入指定单元，最大的优点是读写方便。但是掉电后数据丢失。 ROM在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速、随时地修改或重新写入数据，内部信息通常在制造过程或使用前写入， 3．试述SRAM和DRAM的区别。 解：SRAM通常采用锁存器构成存储单元，利用锁存器的双稳态结构，数据一旦被写入就能够稳定地保持下去。动态存储器则是以电容为存储单元，利用对电容器的充放电来存储信息，例如电容器含有电荷表示状态1，无电荷表示状态0。根据DRAM的机理，电容内部的电荷需要维持在一定的水平才能保证内部信息的正确性。因此，DRAM在使用时需要定时地进行信息刷新，不允许由于电容漏电导致数据信息逐渐减弱或消失。 4．与SRAM相比，闪烁存储器有何主要优点 解：容量大，掉电后数据不会丢失。 ) 5．用ROM实现两个4位二进制数相乘，试问：该ROM需要有多少根地址线多少根数据线其存储容量为多少 解：8根地址线，8根数据线。其容量为256×8。 6．简答以下问题： （1）CPLD和FPGA有什么不同 FPGA可以达到比CPLD更高的集成度，同时也具有更复杂的布线结构和逻辑实现。FPGA更适合于触发器丰富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而积项丰富的结构。 在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性；CPLD功耗要比FPGA大；且集成度越高越明显；CPLD比FPGA有较高的速度和较大的时间可预测性，产品可以给出引脚到引脚的最大延迟时间。CPLD的编程工艺采用E2 CPLD的编程工艺，无需外部存储器芯片，使用简单，保密性好。而基于SRAM编程的FPGA,其编程信息需存放在外部存储器上，需外部存储器芯片,且使用方法复杂，保密性差。 （2）写出三家CPLD/FPGA生产商名字。 Altera，lattice，xilinx，actel 7．真值表如表所示，如从存储器的角度去理解，AB应看为地址，F0F1F2F3应看为数据。 表
《数字集成电路》期末试卷A(含答案)
浙江工业大学 / 学年第一学期 《数字电路和数字逻辑》期终考试试卷 A 姓名 学号 班级 任课教师 一、填空题（本大题共10小题，每空格1分，共10分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1．十进制数（68）10对应的二进制数等于 ； 2．描述组合逻辑电路逻辑功能的方法有真值表、逻辑函数、卡诺图、逻辑电路图、波形图和硬件描述语言（HDL ）法等，其中 描述法是基础且最直接。 3．1A ⊕可以简化为 。 4．图1所示逻辑电路对应的逻辑函数L 等于 。 A B L ≥1 & C Y C 图1 图2 5．如图2所示，当输入C 是（高电平，低电平） 时，AB Y =。 6．两输入端TTL 与非门的输出逻辑函数AB Z =，当A =B =1时，输出低电平且V Z =0.3V ，当该与非门加上负载后，输出电压将(增大，减小) 。 7．Moore 型时序电路和Mealy 型时序电路相比， 型电路的抗干扰能力更强。 8．与同步时序电路相比，异步时序电路的最大缺陷是会产生 状态。 9．JK 触发器的功能有置0、置1、保持和 。 10．现有容量为210×4位的SRAM2114，若要将其容量扩展成211×8位，则需要 片这样 的RAM 。 二、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 11．十进制数（172）10对应的8421BCD 编码是 。 【 】 A ．（1111010）8421BCD B ．（10111010）8421BCD C ．（000101110010）8421BC D D ．（101110010）8421BCD 12．逻辑函数AC B A C B A Z +=),,(包含 个最小项。 【 】
数字集成电路设计实验-
数字集成电路设计实验--反相器
数字集成电路设计实验 ——反相器电路实验 系部名称：电子工程学院 班级：微电子07 学生姓名： 班内序号： 学号：
一、S-EDIT原理图绘制： 二、T-SPICE： 2.1程序： * SPICE netlist written by S-Edit Win32 7.03 * Written on Nov 19, 2010 at 12:11:51 * Waveform probing commands .probe .options probefilename="not_gate.dat" +
probesdbfile="D:\Tanner\tanner\TSpice70\fei\n ot_gate.sdb" + probetopmodule="Module0" * Main circuit: Module0 M1 output in Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M2 output in Vdd Vdd PMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u v3 Vdd Gnd 5.0 v4 in Gnd pulse(0.0 5.0 0 2n 2n 100n 200n) .include "D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.m d" .tran/op 5n 600n method=bdf .print tran v(in) v(output) End of main circuit: Module0 2.2仿真报告:
数字IC设计经典笔试题
数字IC设计经典笔试题 张戎王舵蒋鹏程王福生袁波 摘要 本文搜集了近年来数字IC设计公司的经典笔试题目，内容涵盖FPGA、VerilogHDL编程和IC设计基础知识。 Abstract This article includes some classical tests which have been introduced into interview by companies in digital IC designing in recent years. These tests are varied from FPGA，verlog HDL to base knowledge in IC designing. 关键词 FPGA VerilogHDL IC设计 引言 近年来，国内的IC设计公司逐渐增多，IC公司对人才的要求也不断提高，不仅反映在对相关项目经验的要求，更体现在专业笔试题目难度的增加和广度的延伸。为参加数字IC 设计公司的笔试做准备，我们需要提前熟悉那些在笔试中出现的经典题目。 IC设计基础 1：什么是同步逻辑和异步逻辑？ 同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。 同步时序逻辑电路的特点：各触发器的时钟端全部连接在一起，并接在系统时钟端，只有当时钟脉冲到来时，电路的状态才能改变。改变后的状态将一直保持到下一个时钟脉冲的到来，此时无论外部输入 x 有无变化，状态表中的每个状态都是稳定的。 异步时序逻辑电路的特点：电路中除可以使用带时钟的触发器外，还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件，电路中没有统一的时钟，电路状态的改变由外部输入的变化直接引起。 2：同步电路和异步电路的区别： 同步电路：存储电路中所有触发器的时钟输入端都接同一个时钟脉冲源，因而所有触发器的状态的变化都与所加的时钟脉冲信号同步。 异步电路：电路没有统一的时钟，有些触发器的时钟输入端与时钟脉冲源相连，只有这些触发器的状态变化与时钟脉冲同步，而其他的触发器的状态变化不与时钟脉冲同步。 3：时序设计的实质： 时序设计的实质就是满足每一个触发器的建立/保持时间的要求。 4：建立时间与保持时间的概念？