2022年微电子学概论复习 .pdf

第一章绪论1.画出集成电路设计与制造的主要流程框架。2.集成电路分类情况如何？答：3.微电子学的特点是什么？答：微电子学：电子学的一门分支学科微电子学以实现电路和系统的集成为目的，故实用性极强。微电子学中的空间尺度通常是以微米( m, 1 m106m)和纳米 (nm, 1nm = 10-9m)为单位的。微电子学是信息领域的重要基础学科微电子学是一门综合性很强的边缘学科涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算按 应 用 领 域分类数 字模拟 混合电 路非 线 性 电 路线 性 电 路模 拟电路时 序 逻辑电路组 合 逻辑电路数 字 电 路按功能分类GSIULSIVLSILSIMSISSI按 规 模分类薄膜混合集成电 路厚膜混合集成电 路混合集成电 路BiCMOSBiMOS型BiMOSCMOSNMOSP MOS型MOS双极型单 片集成电 路按 结构分 类集成电 路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统 (MEMS) 、生物芯片等第二章半导体物理和器件物理基础1.什么是半导体？特点、常用半导体材料答：什么是半导体？金属：电导率106104(W?cm-1)，不含禁带；半导体：电导率10410-10(W?cm-1)，含禁带；绝缘体：电导率10-10(W?cm-1)，禁带较宽；半导体的特点：（ 1）电导率随温度上升而指数上升；（ 2）杂质的种类和数量决定其电导率；（ 3）可以实现非均匀掺杂；（ 4）光辐照、高能电子注入、电场和磁场等影响其电导率；半导体有元素半导体，如：Si、Ge（锗）化合物半导体，如：GaAs（砷化镓）、InP （磷化铟）硅：地球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料。硅(原子序数 14)的物理化学性质主要由最外层四个电子（称为价电子） 决定。每个硅原子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作用，称为共价键。化合物半导体：III 族元素和V 族构成的III-V族化合物，如，GaAs(砷化镓 )，InSb(锑化铟 )，GaP(磷化镓 )， InP(磷化铟 )等，广泛用于光电器件、半导体激光器和微波器件。2.掺杂、施主 /受主、 P 型/N 型半导体3.能带、导带、价带、禁带4.半导体中的载流子、迁移率5.PN 结，为什么会单向导电，正向特性、反向特性，PN 结击穿有几种6.双极晶体管工作原理，基本结构，直流特性7.MOS 晶体管基本结构、工作原理、I-V 方程、三个工作区的特性8.MOS 晶体管分类答：按载流子类型分：?NMOS: 也称为 N 沟道，载流子为电子。?PMOS: 也称为 P 沟道，载流子为空穴。按导通类型分：?增强（常闭）型：必须在栅上施加电压才能形成沟道。?耗尽（常开）型：在零偏压下存在反型层导电沟道，必须在栅上施加偏压才能使沟道内载流子耗尽的器件。四种 MOS 晶体管： N 沟增强型； N 沟耗尽型； P沟增强型； P沟耗尽型第三章大规模集成电路基础（重点章节）1 集成电路制造流程、特征尺寸2 CMOS 集成电路特点3 MOS 开关、 CMOS 传输门特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 CMOS 反相器特性 (电压传输特性、PMOS 和 NMOS 工作区域 ) 5 CMOS 组合逻辑：基本逻辑门6 反相器、二输入与非、或非门7 闩锁效应起因第四章集成电路制造工艺（重点章节）1 集成电路工艺主要分为哪几大类，每一类中包括哪些主要工艺，并简述各工艺的主要作用答：图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到半导体单晶片上掺杂：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等制膜：制作各种材料的薄膜图形转换：光刻：接触光刻、接近光刻、投影光刻、电子束光刻刻蚀：干法刻蚀、湿发刻蚀掺杂：离子注入退火扩散制膜：氧化：干氧氧化、湿氧氧化等CVD ：APCVD 、LPCVD 、PECVD PVD ：蒸发、溅射2 简述光刻的工艺过程答：光刻工序：光刻胶的涂覆前烘爆光显影坚膜刻蚀去胶3 二极管工艺流程图（11 级掌握）、CMOS 双阱工艺流程图（10 级掌握）第五章半导体材料1 半导体材料基础材料的晶体结构：晶面和晶向晶体的缺陷晶体的掺杂第六章集成电路设计（重点章节）1. 层次化、结构化设计概念，集成电路设计设计层次2 集成电路设计流程，三个设计步骤系统功能设计逻辑和电路设计版图设计3 数字电路设计的流程4 版图验证和检查包括哪些内容？5 版图设计规则概念，为什么需要指定版图设计规则，版图设计规则主要内容以及表示方法。6 集成电路设计方法分类全定制、半定制、PLD 7 标准单元 /门阵列的概念，优点/缺点，设计流程8 PLD 设计方法的特点，FPGA/CPLD 的概念9 识别简单的版图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 10 分析简单的组合电路逻辑第七章集成电路设计的 EDA系统（重点章节）1 VHDL 语言的用途答：VHDL 的作用VHDL 是一门设计输入语言；设计描述VHDL 是一门仿真模型语言；建模VHDL 是一门测试语言；设计验证VHDL 是一门网表语言；设计交换VHDL 可以作为文档语言；设计合同VHDL 是一门标准语言，与EDA 工具无关，与工艺无关；2 VHDL 设计要素：实体、结构体、配置、程序包和库，各自的概念和作用3 VHDL 描述电路的风格答：结构体对电路描述的方式：结构描述：描述电路由哪些模块、如何连接构成的；数据流描述：使用VHDL 内建的运算符描述电路的输入输出关系；行为描述：使用进程语句，描述电路的行为或者算法；4 信号、变量的区别5 什么是进程语句6 什么是综合？综合过程有几个步骤。答：综合是从设计的高层次向低层次转换的过程，是一种自动设计的过程，一种专家系统。综合过程：1. 设计描述2. 设计编译3. 逻辑化简和优化：完成逻辑结构的生成与优化，满足系统逻辑功能的要求。4. 利用给定的逻辑单元库进行工艺映射，对生成的逻辑网络进行元件配置，进而估算速度、面积、功耗，进行逻辑结构的性能优化5. 得到逻辑网表7 什么是电路模拟？其在IC 设计中的作用答：电路模拟：根据电路的拓扑结构和元件参数将电路问题转换成适当的数学方程并求解，根据计算结果检验电路设计的正确性模拟对象：元件优点：不需实际元件、可作各种模拟甚至破坏性模拟在集成电路设计中起的作用：版图设计前的电路设计，保证电路正确(包括电路结构和元件参数) 有单元库支持：单元事先经过电路模拟无单元库支持的全定制设计：由底向上，首先对单元门电路进行电路设计、电路模拟，依此进行版图设计，直至整个电路后仿真：考虑了寄生参数，由电路模拟预测电路性能典型软件： SPICE、HSPICE 8 SPICE 主要可以完成哪些主要的电路分析答：直流分析：典型的是求解直流转移特性(.DC) ，输入加扫描电压或电流，求输出和其他节点（元件连接处）电压或支路电流；还有.TF、.OP、.SENSE 交流分析 (.AC) ：以频率为变量，在不同的频率上求出稳态下输出和其他节点电压或支路电流的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 幅值和相位。噪声分析和失真分析瞬态分析 (.TRAN) ：以时间为变量， 输入加随时间变化的信号，计算输出和其节点电压或支路电流的瞬态值。温度特性分析(.TEMP) ：不同温度下进行上述分析，求出电路的温度特性9 会识别简单的SPICE 网表文件（书） ，能看懂简单的VHDL 语言描述的电路（书)。10 SPICE 主要可以完成哪些主要的电路分析答：直流分析：典型的是求解直流转移特性(.DC) ，输入加扫描电压或电流，求输出和其他节点（元件连接处）电压或支路电流；还有.TF、.OP、.SENSE 交流分析 (.AC) ：以频率为变量，在不同的频率上求出稳态下输出和其他节点电压或支路电流的幅值和相位。噪声分析和失真分析瞬态分析 (.TRAN) ：以时间为变量， 输入加随时间变化的信号，计算输出和其节点电压或支路电流的瞬态值。温度特性分析(.TEMP) ：不同温度下进行上述分析，求出电路的温度特性电路模拟软件的基本结构：输入处理、元器件模型处理、建立电路方程、方程求解和输出处理第八章系统芯片（ SOC ）设计1. 系统芯片的基本概念和特点？2. SOC 设计过程3. SOC 关键技术什么是软硬件协同设计什么是 IP 复用技术 IP 核分为几大类IP 选择的原则什么是 Glue logic 什么是天线效应，什么是电迁移效应名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -