集成电路设计习题答案-章AA.docVIP

CH6 1．芯片电容有几种实现结构？ ① 利用二极管和三极管的结电容； ② 叉指金属结构； ③ 金属-绝缘体-金属（MIM）结构； ④ 多晶硅/金属-绝缘体-多晶硅结构。 2．采用半导体材料实现电阻要注意哪些问题？ 精度、温度系数、寄生参数、尺寸、承受功耗以及匹配等方面问题 3．画出电阻的高频等效电路。 4．芯片电感有几种实现结构？ (1)集总电感 集总电感可以有下列两种形式: 匝线圈; 圆形、方形或其他螺旋形多匝线圈; (2)传输线电感 5．微波集成电路设计中，场效应晶体管的栅极常常通过一段传输线接偏置电压。试解释其作用。 阻抗匹配 6．微带线传播TEM波的条件是什么？ 7．在芯片上设计微带线时，如何考虑信号完整性问题? 为了保证模型的精确度和信号的完整性，需要对互连线的版图结构加以约束和进行规整。为了减少信号或电源引起的损耗以及为了减少芯片面积，大多数连线应该尽量短。应注意微带线的趋肤效应和寄生参数。在长信号线上，分布电阻电容带来延迟；而在微带线长距离并行或不同层导线交叉时，要考虑相互串扰问题。 8．列出共面波导的特点。 CPW 的优点是： 工艺简单，费用低，因为所有接地线均在上表面而不需接触孔。 在相邻的CPW 之间有更好的屏蔽，因此有更高的集成度和更小的芯片尺寸。 比金属孔有更低的接地电感。 低的阻抗和速度色散。 CPW 的缺点是： ① 衰减相对高一些，在50 GHz 时，CPW 的衰减是0.5 dB/mm； ② 由于厚的介质层，导热能力差，不利于大功率放大器的实现。 CH7 1. 集成电路电路级模拟的标准工具是什么软件, 能进行何种性能分析？ 集成电路电路级模拟的标准工具是SPICE 可以进行： 直流工作点分析 直流扫描分析 小信号传输函数 交流特性分析 直流或小信号交流灵敏度分析 噪声分析 瞬态特性分析 傅里叶分析 失真分析 零极点分析 2. 写出MOS的SPICE元件输入格式与模型输入格式。 元件输入格式： M编号 漏极结点 栅极结点 源极结点 衬底结点 模型名称 宽W 长L （插指数M） 例如：M1 out in 0 0 nmos W=1.2u L=1.2u M=2 模型输入格式： .Model 模型名称 模型类型 模型参数…… 例如： .MODEL NMOS NMOS LEVEL=2 LD=0.15U TOX=200.0E-10 VTO=0.74 KP=8.0E-05 +NSUB=5.37E+15 GAMMA=0.54 PHI=0.6 U0=656 UEXP=0.157 UCRIT=31444 +DELTA=2.34 VMAX=55261 XJ=0.25U LAMBDA=0.037 NFS=1E+12 NEFF=1.001 +NSS=1E+11 TPG=1.0 RSH=70.00 PB=0.58 +CGDO=4.3E-10 CGSO=4.3E-10 CJ=0.0003 MJ=0.66 CJSW=8.0E-10 MJSW=0.24 其中，+为SPICE语法，表示续行。 3. 用SPICE程序仿真出MOS管的输出特性曲线。 .title CH6-3 .include “models.sp” M1 2 1 0 0 nmos w=5u l=1.0u Vds 2 0 5 Vgs 1 0 1 .dc vds 0 5 0.2 vgs 1 5 1 .print dc v(2) i(vds) .end 4. 构思一个基本电路如一个放大器,画出电路图,编写SPICE输入文件,执行分析,观察结果。 .title CH6-4 .include “models.sp” .global vdd M1 out in 0 0 nmos w=5u l=1.0u M2 out in vdd vdd pmos w=5u l=1.0u Vcc vdd 0 5 Vin in 0 sin(0 1 10G 1ps 0) .trans 0.01u 4u .print trans v(out) .end CH8 1．说明版图与电路图的关系。 版图（Layout）是集成电路设计者将设计、模拟和优化后的电路转化成为一系列的几何图形，它包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据。版图与电路图是一一对应的，包括元件对应以及结点连线对应。 2．说明版图层、掩膜层与工序的关系。 集成电路制造厂家根据版图中集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据来制造掩膜。根据复杂程度，不同工艺需要的一套掩膜可能有几层到十几层。一层掩膜对应于一种工艺制造中的一道或数道工序。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层尺寸直接相关。 3