2025年集成电路竞赛题库及答案

2025年集成电路竞赛题库及答案一、单选题（每题1分，共30分）1.在0.18μmCMOS工艺中，若栅氧厚度为3.2nm，则单位面积栅氧电容Cox最接近A.1.1fF/μm²B.5.4fF/μm²C.10.8fF/μm²D.15.2fF/μm²答案：C解析：Cox=εox/tox，εox≈3.45×10⁻¹³F/cm，tox=3.2nm，换算后Cox≈10.8fF/μm²。2.某65nm工艺下，NMOS的阈值电压Vth0=0.35V，体效应系数γ=0.25V^0.5，当源衬电压VSB=0.8V时，阈值电压变化量ΔVth为A.0.11VB.0.22VC.0.33VD.0.44V答案：B解析：ΔVth=γ(√(2φf+VSB)−√(2φf))，取2φf=0.9V，代入得ΔVth≈0.22V。3.在65nm节点，铜互连的趋肤深度δ在10GHz时约为A.0.2μmB.0.6μmC.1.0μmD.1.4μm答案：B解析：δ=√(ρ/(πfμ))，ρCu≈1.7×10⁻⁸Ω·m，μ=4π×10⁻⁷H/m，f=10GHz，得δ≈0.6μm。4.采用D触发器构成二分频电路，若输入时钟占空比为30%，则输出时钟占空比为A.30%B.40%C.50%D.60%答案：C解析：D触发器二分频在上升沿翻转，输出周期加倍，占空比自动收敛到50%。5.某ADC的ENOB=9.3bit，输入满幅1V，则其有效量化噪声电压有效值为A.0.55mVB.1.1mVC.2.2mVD.4.4mV答案：B解析：RMS噪声=1V/(2^ENOB×√12)=1/(2^9.3×√12)≈1.1mV。6.在65nm工艺中，采用低功耗版图技术，将标准单元高度从12Track减至9Track，动态功耗约降低A.5%B.15%C.25%D.35%答案：C解析：动态功耗∝CV²，9Track单元平均线长缩短约15%，总电容下降≈25%。7.某LDO输出1.2V，负载电流阶跃从0→50mA，若环路增益带宽GBW=500kHz，则输出电压下冲峰值约为A.12mVB.24mVC.48mVD.96mV答案：C解析：ΔV≈ΔI/(2πGBW·Cout)，取Cout=4.7μF，得ΔV≈48mV。8.在14nmFinFET中，若Fin高度Hfin=42nm，宽度Wfin=8nm，则有效沟道宽度WeffperFin为A.0.05μmB.0.10μmC.0.15μmD.0.20μm答案：B解析：Weff=2Hfin+Wfin=2×42+8=92nm≈0.10μm。9.某SRAM采用8T单元，读端口位线BL预充至0.8V，若读电流Iread=25μA，位线电容200fF，则读延迟约A.0.8nsB.1.6nsC.3.2nsD.6.4ns答案：C解析：Δt=CΔV/I=200fF×0.2V/25μA=1.6ns，但需200mV摆幅，故延迟≈3.2ns。10.在2.5D封装中，硅中介层上微凸节距为40μm，则每平方厘米可布置凸点数约为A.4kB.40kC.400kD.4M答案：C解析：节距40μm→密度1/(40×40×10⁻⁸cm²)=6.25×10⁵≈400k/cm²。11.某PLL参考时钟25MHz，输出2.5GHz，分频比N=100，若电荷泵电流Icp=40μA，环路滤波电阻R=10kΩ，则环路带宽约A.100kHzB.250kHzC.500kHzD.1MHz答案：B解析：ωc≈Icp·R·K/(2πN)，取K=2π×2.5Grad/s/V，得fc≈250kHz。12.采用28nm工艺实现1.8V耐压IO，需采用A.薄氧核心管B.厚氧IO管C.深n阱+薄氧D.栅极偏置≤1V的薄氧答案：B解析：厚氧IO管栅氧≈5nm，耐压>2V。13.某DAC采用8位分段，高4位温度计译码，低4位二进制，则单位电流源失配σ=0.5%，其DNL最大值约A.0.1LSBB.0.3LSBC.0.5LSBD.0.7LSB答案：D解析：温度计段失配累积√(2^4)=4，σDNL≈0.5%×√16=2%，换算0.7LSB。14.在3DNAND中，若垂直沟道直径60nm，存储层等效氧化厚度8nm，则单元耦合比Cr约为A.0.55B.0.65C.0.75D.0.85答案：C解析：Cr=Clayer/(Clayer+Cchannel)，计算得≈0.75。15.某SerDes采用PAM4，符号率28GBaud，则奈奎斯特频率为A.7GHzB.14GHzC.28GHzD.56GHz答案：B解析：奈奎斯特频率=符号率/2=14GHz。16.在22nm工艺中，金属9层厚度0.8μm，宽度0.4μm，则单位长度电阻约A.50mΩ/mmB.100mΩ/mmC.200mΩ/mmD.400mΩ/mm答案：C解析：R=ρ/(W·T)，ρCu=1.7×10⁻⁸Ω·m，得R≈200mΩ/mm。17.某BandGap输出1.2V，温度系数20ppm/°C，若工作温度范围−40~125°C，则输出电压变化量约A.1mVB.2mVC.4mVD.8mV答案：C解析：ΔT=165°C，ΔV=20ppm×1.2V×165≈4mV。18.采用TSV的3DIC，若TSV直径5μm，深度50μm，则其寄生电容约A.10fFB.50fFC.100fFD.200fF答案：C解析：C=ε·A/d，εSi=11.7ε0，A=π(2.5μm)²，d=50μm，得≈100fF。19.某8×8Booth乘法器，部分积压缩采用42压缩器，则压缩级数最少为A.3B.4C.5D.6答案：B解析：8×8→8部分积，42每级压缩比2，log₂8=3，但需额外一级符号扩展，共4级。20.在FinFET中，若栅长Lg=20nm，亚阈摆幅SS=65mV/dec，则室温下亚阈斜率因子n约为A.1.0B.1.2C.1.4D.1.6答案：B解析：SS=n·kT/q·ln10，得n≈1.2。21.某ADC采用SHAless架构，输入信号带宽500MHz，采样率1GS/s，则输入网络RC时间常数需小于A.50psB.100psC.200psD.400ps答案：C解析：τ<1/(2π·f·0.1%)，取0.1%建立，得τ<200ps。22.在28nm工艺中，采用HighK金属栅，栅漏电流密度1nA/μm，则静态功耗占比最大的模块是A.6TSRAMB.8TSRAMC.寄存器文件D.标准单元组合逻辑答案：A解析：6TSRAM每单元四管导通，漏电流最大。23.某DLL采用32级延迟线，每级延迟20ps，则锁定后输出时钟抖动RMS约A.0.2psB.0.5psC.1.0psD.2.0ps答案：B解析：抖动∝√(kT/C)，估算0.5ps。24.在65nm工艺中，采用OD门驱动50Ω传输线，若供电1.2V，则最短上升时间约A.20psB.40psC.80psD.160ps答案：C解析：tr≈2.2·R·C，C≈1pF，得≈80ps。25.某RF功率放大器采用ClassE，漏极效率90%，输出功率24dBm，则直流功耗约A.200mWB.300mWC.400mWD.500mW答案：B解析：Pout=251mW，η=90%，Pdc≈279mW≈300mW。26.在3DIC中，采用微泵液冷，通道宽100μm，高200μm，水流速1m/s，则雷诺数Re约为A.50B.150C.250D.350答案：C解析：Re=ρvD/μ，D=2WH/(W+H)=133μm，得Re≈250。27.某12bitSARADC，采用单调切换，比较器噪声RMS=0.2LSB，则有效位数约A.11.8bitB.11.5bitC.11.2bitD.10.9bit答案：B解析：ENOB=12−log₂(1+(0.2)²)≈11.5bit。28.在7nmEUV光刻中，若NA=0.33，k1=0.35，则最小半节距约A.18nmB.24nmC.30nmD.36nm答案：B解析：CD=k1λ/NA，λ=13.5nm，得CD≈24nm。29.某芯片采用DVFS，供电0.9V时频率2GHz，若电压降至0.72V，则最大频率约A.1.2GHzB.1.4GHzC.1.6GHzD.1.8GHz答案：C解析：f∝V，0.72/0.9×2GHz=1.6GHz。30.在2.5D封装中，硅中介层上全局时钟树采用H树，延迟差主要来源是A.TSV失配B.微凸失配C.互连RCD.缓冲器阈值失配答案：C解析：H树延迟差由互连RC决定。二、多选题（每题2分，共20分）31.下列哪些技术可降低亚阈值漏电流A.高κ栅介质B.逆向体偏置C.栅极堆叠应变D.多阈值设计答案：ABD解析：高κ提高Cox降低Vth需求；逆向体偏置提高Vth；多阈值切断非关键路径。32.关于FinFET与平面MOS比较，正确的是A.亚阈摆幅更小B.短沟道效应更弱C.栅电容密度更低D.载流子迁移率更高答案：AB解析：FinFET三栅控制抑制短沟道，SS更小；栅电容更高；迁移率受量子限制略降。33.下列哪些属于PVT变异A.沟道长度偏差B.温度梯度C.电源噪声D.线边缘粗糙答案：ABC解析：PVT指Process、Voltage、Temperature，线边缘粗糙属工艺变异子集。34.在时钟树综合中，减小时钟偏移的方法有A.时钟门控B.延迟缓冲器插入C.有用偏斜D.时钟网格答案：BCD解析：延迟缓冲与有用偏斜主动调偏移；网格降低随机偏移；门控降低功耗但增偏移。35.下列哪些属于ESD失效模式A.栅氧击穿B.热击穿C.金属熔丝D.latchup答案：ABC解析：latchup属寄生可控硅，非ESD直接失效。36.在ADC中，影响INL的因素包括A.比较器失调B.参考电压噪声C.电阻串梯度D.采样开关电荷注入答案：AC解析：INL由静态误差决定，参考噪声与电荷注入主要影响SNR/DNL。37.下列哪些属于低功耗设计技术A.电源门控B.多电压域C.亚阈值操作D.提高Vth答案：ABCD解析：均为常用低功耗技术。38.在SerDes中，CTLE的作用包括A.补偿信道损耗B.抑制高频串扰C.提供增益峰值D.降低抖动答案：AC解析：CTLE为连续时间线性均衡，提供高频增益，不直接抑制串扰。39.下列哪些属于3DIC热管理挑战A.热耦合B.TSV热阻C.微泵可靠性D.热界面材料填充答案：ABCD解析：均为3D热管理关键。40.在SRAM中，提高读稳定性的方法有A.提高单元比B.降低位线预充电压C.虚拟位线D.负位线答案：ABC解析：负位线用于写辅助，非读稳定。三、计算与综合题（共50分）41.（10分）某65nm工艺，设计一个两级Miller补偿运放，要求DC增益>80dB，GBW>200MHz，负载电容2pF，电源1.2V。给出晶体管尺寸与补偿电容，并验证相位裕度。答案：第一级：PMOS输入对，W/L=80μm/0.2μm，gm1=2mS，ro1=50kΩ，增益100×。第二级：NMOS共源，W/L=200μm/0.2μm，gm2=6mS，ro2=20kΩ，增益120×。总增益=120×100=1.2×10⁴≈82dB。补偿：Cc=1pF，Rz=1/gm2=167Ω。次极点p2=gm2/CL=3Grad/s，非主极点>10GBW，相位裕度≈65°。解析：通过gm/ID=12选用中等反型，兼顾速度与增益。42.（10分）设计一个12bit100MS/sSARADC，采用分段电容阵列，高6位温度计，低6位二进制，单位电容200fF，比较器噪声预算0.3LSB，求总电容与功耗估计。答案：高段：2^6=64单位，总电容=64×200fF=12.8pF。低段：二进制缩放，总电容=2×200fF=0.4pF。合计≈13pF。开关能量E=½CV²=½×13pF×(1V)²=6.5pJ/conv，P=6.5pJ×100M=0.65mW。比较器：热噪声kT/C<0.3LSB→C>3kT/(0.3LSB)²≈20fF，已满足。解析：分段降低MSB阵列面积，功耗与转换率线性相关。43.（10分）某28Gb/sPAM4SerDes信道损耗−12dB@14GHz，发送端3tapFIR，接收端CTLE+DFE，求CTLE峰值与DFEtap数，使BER<10⁻⁶。答案：PAM4所需SNR≈19dB。信道损耗12dB，需补偿≥12dB，CTLE峰值=9dB@14GHz，DFE1tap=−0.25，2tap=−0.15，合计补偿3dB，总补偿12dB。眼高>80mV，抖动<0.3UI，BER<10⁻⁶。解析：CTLE提供高频增益，DFE消除后光标间干扰。44.（10分）设计一个0.9V10mALDO，采用NMOS功率管，要求负载调整<1mV/mA，电源抑制PSRR>60dB@1MHz，给出环路参数与补偿。答案：功率管：W/L=10mm/0.1μm，gm=200mS，ro=5Ω。误差放大器：增益80dB，GBW=10MHz。反馈分压：β=0.5。负载调整：ΔV=ΔI·ro/(1+T)，T=gm·ro·β=200×5×0.5=500，ΔV=10mA×5/500=0.1mV，满足。PSRR：1MHz处，功率管栅极点>10MHz，PSRR≈gm·ro/(1+jf/fp)>60dB。补偿：Cc=20pF，零点补偿Rz=5kΩ。解析：NMOS功率管需chargepump升压驱动，环路增益高降低调整率。45.（10分）某3DIC堆叠四层芯片，每层功耗2W，TSV热阻50K/W，微通道冷却，水温升限制30°C，求所需水流速与通道数。答案：总功耗8W，热阻网络：TSV+微通道并联。单通道热阻Rth=1/(h·A)，h≈5000W/m²K，A=100×200μm²，Rth≈10K/W。允许温升30°C，需总热阻<30/8=3.75K/W。并联通道数N=10/3.7