2025年(集成电路架构师)集成电路架构设计试题及答案

2025年(集成电路架构师)集成电路架构设计试题及答案一、单选题（每题1分，共30分）1.在7nmFinFET工艺下，若标准单元高度为9T，金属层M2的走线方向为横向，则M2的最小线宽与最小间距之和（CPP）最接近下列哪一组数值？A.48nm/48nm B.54nm/54nm C.64nm/64nm D.72nm/72nm答案：B解析：7nm节点采用自对准四重图形（SAQP）形成Fin，CPP=FinPitch+PolyPitch≈54nm，与工业界公开数据一致。2.某SoC采用NOCmesh拓扑，路由器端口采用Creditbased流控，Credit计数器位宽为4bit，则单条虚拟通道最大可缓存的flit数为：A.15 B.16 C.17 D.32答案：A解析：4bit计数器范围0~15，0表示空，15表示满，故最大缓存15个flit。3.在RISCV特权架构中，下列异常入口地址由硬件直接决定且不可通过软件重映射的是：A.Machinemode外部中断 B.Supervisormode指令页错误 C.Usermode环境调用 D.Debugmode断点答案：A解析：Machinemode外部中断入口固定为`0x100`（非向量模式），其余均可通过`stvec`或`mtvec`重定向。4.某28nmSRAM位单元采用8T结构，读端口采用单端位线，若读位线电容为120fF，读电流为25μA，则读位线摆幅达到200mV所需的放电时间约为：A.480ps B.960ps C.1.2ns D.2.4ns答案：B解析：t=ΔV·C/I=0.2V×120fF/25μA=0.96ns。5.在PCIe5.0中，若链路协商结果为x8、32GT/s、128b/130b编码，有效带宽（单向）最接近：A.16GB/s B.31.5GB/s C.63GB/s D.126GB/s答案：B解析：32GT/s×8÷130×128÷8≈31.5GB/s。6.下列低功耗技术中，属于“动态功耗”优化范畴的是：A.电源门控 B.体偏置 C.时钟门控 D.高阈值单元替换答案：C解析：时钟门控阻止无效翻转，直接降低动态功耗；其余为静态功耗技术。7.某DDR43200颗粒，若采用16n预取，内部阵列实际工作频率为：A.200MHz B.400MHz C.800MHz D.1600MHz答案：C解析：3200MT/s÷16=200MHz，但阵列频率=数据速率÷预取=3200÷4=800MHz（DDR4预取=8，题目16n指接口突发）。8.在SystemVerilog断言中，若要检测“信号a在时钟上升沿后2~5个周期内拉高一次”，应使用的序列是：A.`([2:5]a)` B.`(a[2:5]1'b1)` C.`(1'b1[2:5]a)` D.`([2:5]1'b1|>a)`答案：C解析：`(1'b1[2:5]a)`表示从当前周期起2~5周期后a为高，符合题意。9.某12bitSARADC采用单调电容阵列，单位电容Cu=20fF，若差分结构，则总电容阵列容值约为：A.40fF B.80fF C.1.28pF D.2.56pF答案：C解析：差分单调阵列总容值=2×(2^11)×Cu=2×2048×20fF≈81.92pF，但SAR采用分段阵列，实际最高位仅2^11Cu，差分共2×2^11Cu=1.28pF。10.在7nm工艺下，若标准反相器输入电容为0.6fF，驱动强度为1X，则逻辑努力（LogicalEffort）为1的门的输入电容约为：A.0.3fF B.0.6fF C.1.2fF D.2.4fF答案：B解析：逻辑努力定义即归一化到反相器，故为0.6fF。11.某芯片采用双时钟域，时钟A100MHz，时钟B200MHz，使用异步FIFO传递32bit数据，若要求连续突发写入1024个数据而不溢出，FIFO深度至少为：A.512 B.1024 C.1280 D.1536答案：C解析：最坏情况写入间隔10ns，读出间隔5ns，考虑同步延迟，深度=1024×(1100/200)+两级同步=512+2×2×(200/100)=1280。12.在CMOS图像传感器中，采用4TPPD结构的主要目的是：A.提高填充因子 B.抑制暗电流 C.实现全局快门 D.实现相关双采样（CDS）答案：D解析：4T结构通过转移管将电荷完全移至FD节点，实现CDS，消除复位噪声。13.某28nm工艺下，金属层M4的厚度为0.8μm，宽度0.14μm，电阻率ρ=2.2×10^8Ω·m，则单位长度电阻约为：A.0.1Ω/mm B.0.2Ω/mm C.0.4Ω/mm D.0.8Ω/mm答案：B解析：R=ρL/A=2.2×10^8×1×10^3/(0.8×10^6×0.14×10^6)=0.196Ω/mm。14.在ARMAMBA总线中，AXI4Lite与AXI4相比，删除的信号是：A.WSTRB B.WLAST C.RLAST D.BREADY答案：B解析：AXI4Lite不支持突发，故无WLAST、RLAST。15.某芯片采用门控电源，断电域唤醒时间主要由哪项决定：A.电源网络RC B.隔离单元延迟 C.保持寄存器恢复时间 D.电源开关导通电阻与负载电容答案：D解析：唤醒时间≈Ron·Cload，由电源开关阵列决定。16.在数字后端布局阶段，若出现“高拥塞、低密度”现象，最优先采用的优化策略是：A.提高单元利用率 B.增加金属层 C.局部区域cellpadding D.降低时钟频率答案：C解析：cellpadding可打散密度，缓解拥塞而不影响时序。17.某LDO输出1.2V，负载电流0~50mA，若环路增益60dB，输出阻抗为：A.1.2mΩ B.12mΩ C.120mΩ D.1.2Ω答案：B解析：Rout=Ropen/(1+T)≈(1.2V/50mA)/1000=24Ω/1000=12mΩ。18.在DFT中，用于压缩测试激励的电路模块是：A.MISR B.BIST C.LFSR D.SCAN答案：C解析：LFSR产生伪随机激励，配合XOR网络实现压缩。19.某PLL输出2GHz，参考时钟100MHz，若采用整数N架构，则PFD相位噪声贡献在1MHz频偏处为120dBc/Hz，则输出相位噪声为：A.120+20log20=94dBc/Hz B.120+20log20=100dBc/Hz C.120dBc/Hz D.140dBc/Hz答案：A解析：N=20，噪声放大20logN=26dB，120+26=94dBc/Hz。20.在3DIC中，TSV直径5μm，深度50μm，若Cu电阻率2×10^8Ω·m，则单根TSV电阻约为：A.10mΩ B.50mΩ C.100mΩ D.200mΩ答案：B解析：R=ρh/A=2×10^8×50×10^6/(π×(2.5×10^6)^2)≈50mΩ。21.在VerilogRTL中，下列代码综合后最可能产生latch的是：A.`always@(posedgeclk)if(en)q<=d;` B.`always@if(sel)y=a;elsey=b;` C.`always@if(en)y=a;` D.`always@(negedgeclk)q<=d;`答案：C解析：组合always块中if未覆盖全部情况，综合产生latch。22.某ADC的ENOB=11.2bit，输入满幅2V，则热噪声有效值约为：A.0.3mV B.0.5mV C.0.7mV D.1.0mV答案：B解析：LSB=2V/2^11.2≈0.83mV，热噪声≈LSB/√12≈0.24mV，考虑带宽，实际约0.5mV。23.在FinFET工艺中，Fin高度Hfin=42nm，若要求驱动电流加倍，则有效Fin数量应：A.不变，提高Vth B.加倍 C.平方根倍 D.降低Vdd答案：B解析：电流与有效宽度成正比，宽度正比于Fin数量。24.某芯片采用ECC保护32bit数据，使用汉明码，校验位至少：A.5 B.6 C.7 D.8答案：C解析：2^k≥32+k+1，k=7。25.在布局布线阶段，若出现“时钟偏移>0.2T”且“数据路径为半周期”，最可能违反的是：A.Setup B.Hold C.MaxCap D.MaxTran答案：B解析：半周期路径+大偏移极易hold失败。26.某28nm工艺，NMOSIdsat=1.2mA/μm，若迁移率退化系数θ=0.2V^1，则当Vgs=0.8V时，实际电流下降约：A.5% B.10% C.14% D.20%答案：C解析：退化因子1/(1+θVgs)=1/1.16≈0.86，下降14%。27.在数字信号完整性中，眼图“眼皮厚度”主要反映：A.抖动 B.噪声 C.码间干扰 D.占空比失真答案：B解析：垂直厚度对应电压噪声。28.某SoC采用DVFS，电压0.9V时频率1GHz，若电压降至0.81V，则最大频率约为：A.0.9GHz B.0.81GHz C.0.73GHz D.0.65GHz答案：B解析：频率∝(VVth)^α/α≈1.2，近似线性，0.81/0.9=0.9，实际略低，取0.81GHz。29.在模拟布局中，采用“共质心”匹配技术主要抑制：A.温度梯度 B.应力梯度 C.氧化层梯度 D.离子注入梯度答案：B解析：共质心抵消一维应力梯度。30.某芯片采用BGA封装，焊球节距0.8mm，若采用差分信号对走线，差分阻抗目标100Ω，则耦合系数需控制在：A.<0.05 B.0.05~0.15 C.0.15~0.25 D.>0.25答案：B解析：节距0.8mm，差分对间距≈0.1mm，耦合系数0.1左右可维持100Ω。二、多选题（每题2分，共20分，多选少选均不得分）31.下列措施可同时降低动态与静态功耗的是：A.电源门控 B.多阈值单元 C.门控时钟 D.降低Vdd E.体偏置答案：B、D解析：降低Vdd同时减少CV^f与V^3泄漏；多阈值可选低Vth跑高频高Vth降泄漏。32.关于PCIe6.0采用的PAM4信号，下列说法正确的是：A.眼图水平开口降低 B.需要更复杂的DFE C.信噪比要求提高6dB D.仍采用128b/130b编码 E.链路协商速率固定为64GT/s答案：A、B、C解析：PAM4每符号2bit，SNR需提高6dB；DFE需处理ISI；编码改为FLITbased256B/242B，E错误。33.在FinFET工艺中，下列寄生参数对SRAM读稳定性影响显著的是：A.栅极电阻 B.接触电阻 C.源极扩散电容 D.栅极漏极重叠电容 E.金属线耦合电容答案：B、D、E解析：接触电阻影响下拉强度；Cgd影响反馈；金属耦合引入噪声。34.下列属于AMBA5AXI4“原子操作”支持的事务类型是：A.ATOMICOP_SWAP B.ATOMICOP_ADD C.ATOMICOP_CLR D.ATOMICOP_XOR E.ATOMICOP_MOV答案：A、B、C、D解析：AXI4支持ADD/CLR/SWAP/XOR，无MOV。35.在数字后端，下列命令/变量属于SynopsysICC2“ndm”数据库对象的是：A.cell B.port C.net D.layer E.via答案：A、B、C解析：layer与via属于techdb，非ndm。36.关于3DIC热分析，下列说法正确的是：A.TSV可充当热通道 B.微凸点热阻高于TSV C.热点通常出现在堆叠顶层 D.热界面材料TIM厚度越薄越好 E.需考虑瞬态热耦合答案：A、B、D、E解析：热点在底层逻辑，C错误。37.在RFCMOSLNA设计中，采用感性退化（inductivedegeneration）可同时实现：A.噪声匹配 B.功率匹配 C.提高线性度 D.降低功耗 E.提高增益答案：A、B、C解析：感性退化引入实部，兼顾噪声与功率匹配，改善线性。38.下列属于IEEE1149.1边界扫描指令的是：A.SAMPLE B.PRELOAD C.EXTEST D.INTEST E.CLAMP答案：A、B、C、D、E解析：均为标准指令。39.在AI加速器架构中，采用脉动阵列（systolicarray）的优点包括：A.数据复用率高 B.控制简单 C.扩展性好 D.支持稀疏计算 E.功耗可预测答案：A、B、C、E解析：脉动阵列对稀疏不友好，D错误。40.关于DRAM刷新，下列说法正确的是：A.温度升高刷新周期缩短 B.LPDDR5支持Perbank刷新 C.刷新命令可中断读写 D.刷新功耗与容量成正比 E.3D堆叠DRAM需考虑TSV刷新答案：A、B、D解析：刷新不能中断读写，C错误；TSV不影响刷新策略，E错误。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）41.在16nm以下，金属线电迁移寿命与线宽呈反比关系。答案：×解析：线宽减小，Bamboo结构出现，寿命反而提高。42.采用极化码（PolarCode）的信道编码在5GeMBB控制信道已替代LDPC。答案：√解析：控制信道采用Polar，数据信道LDPC。43.在数字综合时，设置“set_max_area0”表示工具优先优化面积。答案：×解析：0为极限值，工具无法收敛，通常设正值。44.FinFET的亚阈值摆幅可低于60mV/decade。答案：×解析：室温下理论极限60mV/dec，FinFET仍受限于玻尔兹曼分布。45.采用HBM3接口时，单堆栈最大容量可达32GB。答案：√解析：HBM3支持32highdie，16Gbdie×32=64GB，但标准定义单栈32GB。46.在SystemVerilog中，接口（interface）可包含always块。答案：√解析：SystemVerilog2012允许interface内嵌always。47.模拟电路中，采用“Dummy”器件可消除沟道长度调制效应。答案：×解析：Dummy用于匹配，不能消除λ效应。48.在7nmEUV光刻中，采用SADP工艺可减小边缘放置误差（EPE）。答案：×解析：EUV单次曝光，无需SADP，EPE由光罩/对准决定。49.采用Chiplet设计可降低NRE成本但提高封装成本。答案：√解析：小芯片复用降低设计成本，但先进封装昂贵。50.在数字电路中，采用Gray码计数器可消除亚稳态。答案：×解析：Gray码减少翻转，不能消除亚稳态，仅降低概率。四、简答题（每题10分，共40分）51.给定一个64bit加法器，采用HanCarlson树形前缀结构，请写出关键路径逻辑级数与节点数，并说明相比KoggeStone的优劣。答案：HanCarlson在64bit时，逻辑级数=log2(64)+1=7级；节点数=64×(log2(64)1)+64=64×5+64=384。KoggeStone级数6级，节点数64×6=384，但布线复杂度O(nlogn)。HanCarlson通过减少中间跨度，降低布线密度20%，速度牺牲约5%，适合高密布线场景。52.某SoC需实现1.2V→0.9V的DVS，负载电流0~2A，要求瞬态偏差<±30mV，请给出电源网络设计步骤与关键公式。答案：步骤：1)计算最大dI/dt=2A/1ns=2×10^9A/s；2)目标阻抗Ztarget=ΔV/dI=30mV/2A=15mΩ，频带0~100MHz；3)采用分布式去耦：封装电容400nF/2mΩ，片内电容2μF/5mΩ，PCB电容22μF/10mΩ；4)网络电阻Rpd<Ztarget，采用双层电源网格，金属厚度满足IRDrop<10mV：R=ρL/A，设网格长10mm，宽500μm，厚1μm，R=2.2×10^8×10×10^3/(500×10^6×1×10^6)=0.44Ω，需并行240条；5)瞬态仿真验证，加斜坡电流，调整电容ESR/ESL，直至偏差<30mV。53.解释“时钟门控单元插入”在RTL级与门级网表阶段的实现差异，并给出防止毛刺的电路结构。答案：RTL级：通过`clockgating`pragma，工具自动识别使能信号与寄存器组，插入ICG（IntegratedClockGating）单元，如`latch+AND`结构，latch在时钟低电平透明，锁存使能，AND输出无毛刺。门级：对已综合网表，工具扫描时钟树，匹配寄存器bank，插入`CGICG_X1`单元，需保证：1)使能到时钟建立时间>latch延迟；2)时钟偏移<200ps；防毛刺结构：低电平透明latch+与门，或采用`CGICG`内置锁存，避免直接AND。54.某AI加速器采用数据流架构，PE阵列128×128，权重静态存储，激活流水分块为32×32，请给出双缓冲（doublebuffering）地址映射方案，并计算所需SRAM容量。答案：分块大小32×32=1k权重，每PE需双缓冲，权重16bit，共128×128×2×2B=8MB。地址映射：块行索引[6:0]→PE行[6:0]；块列索引[6:0]→PE列[6:0]；缓冲bank位[7]→乒乓；权重偏移[9:0]→1k权重内偏移；SRAM物理组织：每PE局部2kB，采用1R1WSRAM，64bit输出，共32条目，地址={bank,entry[4:0],byte[2:0]}。总容量128×128×2kB=8MB，带宽=128×128×2×1GH