《集成电路设计原理》试卷及答案

电科《集成电路原理》期末考试试卷

一、填空题

1.（1分） 年，第一次观测到了具有放大作用的晶体管。 2

．

（

2

分

）

摩

尔

定

律

是

指 。 3.

集

成

电

路

按

工

作

原

理

来

分

可

分

为 、 、 。 4.（4分）光刻的工艺过程有底膜处理、涂胶、前烘、 、 、 、 和去胶。 5.

（

4

分

）

MOSFET

可

以

分

为 、 、 、 四种基本类型。

6.（3分）影响MOSFET 阈值电压的因素有： 、 以及 。

7.（2分）在CMOS 反相器中，V in ，V out 分别作为PMOS 和NMOS 的 和 ； 作为PMOS 的源极和体端， 作为NMOS 的源极和体端。

8．（2分）CMOS 逻辑电路的功耗可以分为 和 。

9.（3分）下图的传输门阵列中5DD V V =,各管的阈值电压1T V V =，电路中各节点的初始电压为0，如果不考虑衬偏效应，则各输出节点的输出电压Y 1= V ，Y 2= V ，Y 3= V 。

DD 1

3

2

10.（6分）写出下列电路输出信号的逻辑表达式：Y 1= ；Y 2= ；Y 3= 。

A

B Y 1

A

B

2

3

二、画图题：（共12分）

1．（6分）画出由静态CMOS电路实现逻辑关系Y ABD CD

=+的电路图，要求使用的MOS管最少。

2.（6分）用动态电路级联实现逻辑功能Y ABC

=,画出其相应的电路图。

三、简答题：（每小题5分，共20分）

1.简单说明n阱CMOS的制作工艺流程，n阱的作用是什么？

2.场区氧化的作用是什么，采用LOCOS工艺有什么缺点，更好的隔离方法是什么？

3.简述静态CMOS 电路的优点。

4.简述动态电路的优点和存在的问题。

四、分析设计题：（共38分

1.（12分）考虑标准0.13m μ CMOS 工艺下NMOS 管，宽长比为W/L=0.26/0.13m m μμ，栅氧厚度为

2.6ox t nm =，室温下电子迁移率2220/n cm V s μ=，阈值电压T V =0.3V,计算 1.0GS V =V 、0.3DS V =V 和0.9V 时D I 的大小。

已知：148.8510/o F cm ε-=⨯， 3.9ox ε=。

2．（12分）如图所示，M1和M2两管串联，且

B G T A V V V V <-<，请问： 1) 若都是NMOS ，它们各工作在什么状态? 2) 若都是PMOS ，它们各工作在什么状态?

3) 证明两管串联的等效导电因子是eff K =1212/()K K K K +。

3．（14分）设计一个CMOS 反相器，要求在驱动10fF 外部负载电容的情况下，输出上升时间和下降时间都不能大于40ps ，并要求最大噪声容限不小于0.55V 。针对0.13m μ工艺，已知：0.30TN V V =,0.28TP V V =-,2220/n cm V s μ=，276/p cm V s μ=， 2.6ox t nm =，148.8510/o F cm ε-=⨯， 3.9ox ε=， 1.2DD V V =，ln14.33=2.66，ln14=2.64。

《集成电路原理》期末考试试卷 参考答案

一、填空题：（共30分）

1．（1分）1947 2．（2分）集成电路中的晶体管数目（也就是集成度）大约每18个月翻一番 3．（3分）数字集成电路，模拟集成电路，数模混合集成电路 4．（4分）曝光，显影，坚膜，刻蚀 5．（4分）增强型NMOS ，耗尽型NMOS ，增强型PMOS ，耗尽型PMOS 6．（3分）栅电极材料，栅氧化层的质量和厚度，衬底掺杂浓度 7．（2分）栅极，漏极，VDD ，GND 8．（2分）动态功耗，静态功耗 9．（3分）4，3，2 10．（6分）()A B C D ++，AB AB +，AB C +

二、画图题：（共12分）

1．（6分） 2．（6分）

Y

3

三、简答题：（每小题5分，共20分）

1．答：n 阱CMOS 的制作工艺流程：1.准备硅片材料；2.形成n 阱；3.场区隔离；4.形成多

晶硅栅；5.源漏区n+/p+注入；6.形成接触孔；7.形成金属互连；8.形成钝化层。 n 阱的作用：作为PMOS 管的衬底，把PMOS 管做在n 阱里。

2．答：场区氧化的作用：隔离MOS 晶体管。

LOCOS 工艺的缺点：会形成鸟嘴，使有源区面积比版图设计的小。

更好的隔离方法：浅槽隔离技术。

3．答：1.是一无比电路,具有最大的逻辑摆幅；2.在低电平状态不存在直流导通电流；

3.静态功耗低；

4.直流噪声容限大；

5.采用对称设计获得最佳性能。

4．答：动态电路的优点：1.减少了MOS 管数目，有利于减小面积；

2.减小了电容，有利于提高速度；

3.保持了无比电路的特点。

动态电路存在的问题：1.靠电荷存储效应保存信息，影响电路的可靠性；

2.存在电荷分享、级联、电荷泄漏等问题；

3.需要时钟信号控制，增加设计复杂性。

四、分析设计题：（共38分）