2023年VLSICAD复习提纲.docx

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1、一、总论：Moore定律的含义？芯片集成度，每18个月翻一番 按电路规模，集成电路可分为SSIC,MSIC,LSIC,VLSI,ULSI,GLSI,RLSI；集成度由高到低 集成电路的分类：按电路用途，集成电路可分为通用IC和专用IC（ASIC）. 按电路性能，集成电路可分为数字ASIC和模拟ASIC按制造方法，集成电路可分为全定制ASlC半定制ASIC,可编程ASIC 集成电路的概念？（习题课有）集成电路：通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，依据肯定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或碑化像）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能（电路

2、与外部的连接靠引脚完成） 集成电路设计的概念？（习题课有）集成电路设计：依据电路功能和性能的要求，在正确选择系统配置、电路形式、器件构造、工艺方案和设计规章的状况下，尽量减小芯片面积，降低设计本钱，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的集成电路. 集成电路设计的最终输出：掩膜幅员 集成电路的设计特点？（习题课有）（与分立器件相比）1、对设计正确性要求更严格；2、测试问题简单，需要有自检功能；3、幅员设计：布线、布局；4、分层分级设计和模块化设计什么是分层分级设计？（习题课有）将简单的集成电路的设计问题不断分解为简单性较低的电路设计级别，也就是说，能相当简洁地由这一级设计出的单元逐级组织

3、起简单的系统。从设计层次和设计域表示分层分级设计思想？（习题课有）设计层次的名称和级别的凹凸。由低到高：电路级，规律级，RTL级，算法级，系统级VLSI不同设计领域的内容和意义？（习题课有）层次领域行为结构物理系统级行为、性能描述CPU、存储器、控制器等芯片、电路板、子系统算法级I/O算法硬件模块、数据结构部件间的物理连接RTL级状态表ALU、寄存器、MUX微存储器芯片、宏单元逻辑级布尔方程门、触发播单元布图电路级微分方程晶体管、电阳、电容管子布图表达VLSl的设计层次在不同设计领域的内容？（习题课有）行为域：设计主要考虑集成系统所要完成什么样的功能。构造域：设计的目的是完成电路的具体构造，即

4、确定完成各功能的具体电路形式。几何域：将电路转换成物理的幅员，即用于进展VLSl生产制造所用的掩膜数据。集成电路（物理设计）的前端设计和后端设计？包括？（习题课有）前端设计：划分、布局设计、布局；后端设计：布线，提取与验证 VLSI的设计描述形式有几类？它们各自适用于那个范畴的设计描述？ VLSI典型的设计流程？并简洁加以说明。（习题课有）系统功能设计一规律和电路设计f幅员设计系统功能设计：目标：实现系统功能，满足根本性能要求（功能、性能、尺寸、功耗等）过程：功能块划分，RTL级描述，行为仿真规律和电路设计：确定满足规律或电路功能的规律或电路构造，输出一般为网表和规律图或电路图幅员设计：设计光

5、刻用的掩膜幅员，IC设计的最终输出。 VLSI设计的正向设计和逆向设计？（习题课有）正向设计：从需求动身，以综合的方法从集成电路的高层走向低层，直至完成电路的幅员设计。进而逆向设计：以分析的方法，从低到高。即对实际芯片进展腐蚀、照相，并从得到的幅员对其进展规律提取,分析其功能和原理，以期符合原设计思想。 为什么集成电路设计离不开CAD?（习题课有）1、器件数量过于浩大，人工设计不行能；2、为了削减错误的发生；3、节约时间和本钱 ICCAD系统的作用？（习题课有）设计信息输入和数据治理；设计实现；设计验证二、VLSI设计方法：集成电路的设计方法有哪些？(习题课有)(1) 全定制设计方法(FilI

6、lcustomdesignapproach)(2) 门阵列设计方法(gatearray(GA)designstyle)(3) 标准单元设计方法(Standardcell(SC)designmethod)(4) 积木块设计方法(BuildingBlockLayout(BBL)(5) 可编程规律器件设计方法(PrOgrammablelogicdevice(PLD)(6) 兼容设计方法(7) 各种设计方法的比较(8) 可测性设计技术 VLSI设计方法选取的主要依据？(习题课有)1、电路实现方法；2、设计本钱、时间等 VLSI设计方法中哪种设计方法自动化设计程度最高？哪种最低？最高：可编程规律器件；最

7、低：全定制 构造化设计？(习题课有)即模块化的电路设计，将一个简单的整个系统分成可由数个独立的模块系统，然后再将这些子系统组合成一个完整的系统。 全定制电路的构造化设计特征？(习题课有)1、层次性；2、模块性；3、规章性；4、局部性；5、手工参与 符号式幅员(SymboliCIayolItaPProadI)设计的特点？棍图(反相器、二输入与非门符号式幅员：用一组事先定义好的符号来表示幅员中不同层版之间的信息，如棍图简述全定制设计方法和半定制设计方法，并对两者进展比较。(习题课有)全定制设计方法:对电路中直到包括幅员级在内的每个摸块都进展设计，在完成了全部的布局、布线及布图后的物理验证和防真后将

8、幅员交给生产厂家去流片。用这种方法设计出来的芯片最节约面积，速度快、牢靠性高，但先期投资大时间长。半定制设计方法:它是在厂家预先设计并验证了的根本单元的根底上，再从事具体电路的设计。这些根本单元由一些根本门或其它功能性单元组成并已设计好幅员。再这些半成品的“母片”上进展设计，设计者不需要涉计单元内部器件之间的互连，而只要把这些根本单元进展合理的布局和互连线就可以了。由此可见，半定制设计方法是一种面对规律级的设计。这样，省去了很多与低层次的电路级和幅员级相关的工作，而将设计重点放在系统和功能设计和实现方面，因而设计周期和本钱比全定制方法大大削减，但这是以损失了局部设计的敏捷性和硅片的利用率为代价

9、专用集成电路（ASIC）有哪些实现方法，各有什么特点（相对于通用IC）?实肪法：（1）、门阵列设计方法（GA）：半定制；（2）、标准单元设计方法（SC）:定制；（3）、积木块设计方法（BBL）:定制；（4）、可编程规律器件设计方法（PLD）特点：1、针对某一应用或某一客户的特别要求设计的集成电路。2、批量小、单片功能强：3、降低设计开发费用试述门阵列设计的根本构造特征和设计步骤。根本构造特征：每一芯片预先用一样的门或单元制造好，在外表有金属连线及引线孔什么是门阵列的母片？将晶体管作为最小单元重复排列组成根本阵列。通常包含以下几局部；（1）根本单元阵列；（2）电源线（VDD和VSS）的分布网；（

10、3）I/O单元;（4）压点O什么是门阵列的根本构造单元？在门阵列母片中，一个根本单元是以三对或五对管子组成，根本单元的高度，宽度都相等，并按行排列举例说明门阵列的根本构造单元和根本电路单元的关系。门阵列根本构造单元由很多一样的根本电路单元组成；假定某数字系统含有PLA和其它大规模集成电路，选用哪种门阵列母片较为适宜？（习题课有）门海构造试对门阵列设计和标准单元设计的主要特征进展比较。标准单元模式的优点：（1）比门阵列更加敏捷的布图方式。（2）可以解决布通率问题，到达100%布通率。（3）“标准单元”预先存在单元库中，可以提高布图效率（芯片面积利用率高）。（4）标准单元设计模式，由于其自动化程度

11、高、设计周期短、设计效率高。格外适用于ASlC的设计，是目前应用最广泛的设计方法之一。标准单元法缺点：单元库的开发原始投资大，工艺变，单元需修改；需全部制作工艺（掩模版），设计和制作周期都比门阵列长，本钱较高门阵列单元库中存放的信息？NOR3；电路图；规律图；幅员：孔、引线；扇入、扇出；门延迟时间门阵列设计过程（流程）？第一个过程是母片的制造，同时供给与之配套的单元库。其次个过程是依据用户所要实现的电路，完成母片上电路单元的布局及单元间连线。然后对这局部金属线及引线孔的图形进展制版、流片。标准单元的宽度和高度特点。布线通道是否可变，走线道单元？空单元？根本单元具有等高不等宽的构造，布线通道区没

12、有宽度的限制，利于实现优化布线。同行或相邻行的单元相连可通过单元行的上、下通道完成。隔行单元之间的垂直方向互连在“标准单元”内部的走线道（feed-through）或在两单元间设置的“走线道单元”（feed-throughcell）或“空单元（emptycell）进展。标准单元库描述形式主要有哪些？在什么设计阶段调用它们？规律符号（L为特征）：在规律图输入或电路描述文件时调用；拓扑幅员（0为特征）：在自动布局布线时调用；掩膜幅员（A为特征）：在由拓扑幅员转换成掩模板图时调用。标准单元根本排列形式？双边I/O、单边I/O、连线单元（单层布线中用得较多、跨单元连线） BBL单元可用那些设计方法设计

13、？（习题课有）可以用GA、SC、PLD或全定制方法设计 FPGA器件在构造和编程方法上有何特点？i、集成度高，低功耗、使用敏捷，引脚数多（可多达100多条），可以实现更为简单的规律功能、不是与或构造，构造由以下3种类型的可构单元构成：可配置规律功能块（configurablelogicblock,CLB）排成阵列，功能块间为互连区，输入/输出功能块IOB8、可编程的内部连线：特别设计的通导晶体管和可编程的开关矩阵4、CLB.IOB的配置及内连编程通过存储器单元阵列实现 FPGA构造由哪些类型的可构单元构成？FPGA（现场可编程门阵列）的连线资源实现FPGA有哪几种方案？承受SRAM.承受EPR

14、OM.（3）承受反熔丝（Anti-fuse） PLD的编程方式？（习题课有）（1）熔丝编程双极PLDo（2）紫外线擦除电可编程EPLD,以浮栅MOS管为根底，编程数据可在紫外光下m1（3）电可擦除电可编程EEPLDo这类器件可重复写入或擦除。 阵列规律设计的主要优点？集成度高，低功耗、使用敏捷，引脚数多（可多达100多条），可以实现更为简单的规律功能 PLA（可编程规律阵列）根本构造（根本思想）？组合规律可以转换成与-或规律，由输入变量组成“与”矩阵，并将其输出馈入到“或”矩阵，通过对与或矩阵进展编程处理，得到所需要的规律功能。PROM、PLA、PAL、GAL的区分？器件名“与”矩阵“或”矩阵

15、输出PROM固定可编PLA可编可编PAL可编固定I/O可编GAL可编固定宏单兀宏单元作用：使设计者能够转变PLD的输出构造PAL与GAL在编程方法上的不同？不同的设计模式的单元外形大小是否可变、单元的类型是否可变、单元的放置（排列）是否可变、连线是否可变、设计本钱凹凸、性能好坏、芯片面积、性能和掩膜制作方式、（习题课有）兼容设计方法的流程图？I功循划分IIII图设“方法注定I卜一BBi邱元、存储器、PlA设计功彷分析.性能臆W芯片平面布附i夙以功能块版国设外阳布线I*1版用检件验证图5.29餐客设计流程图设计方法与设计层次之间的关系（不同的设计方法是在哪一层级开头的）？设计方法(布图方法)的比较表一各种设计模式的幅员构造表二不同的设计模式的芯片面积、性能和掩膜制作设计模式设计