集成電路開發(fā)及應用賽項賽題庫

1、 GZ-2021*集成電路開發(fā)及應用賽項賽題庫集成電路開發(fā)及應用賽項來源于集成電路行業(yè)真實工作任務，由“集成電路設計與仿真”、“集成電路工藝仿真”、“集成電路測試”及“集成電路應用”四部分組成。第一部分 集成電路設計與仿真根據(jù)圖1所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（狀態(tài)值隨機抽取，CP上升沿觸發(fā)狀態(tài)遷移），使用Multisim 14.1 Education Edition設計集成電路，并進行功能仿真?，F(xiàn)場評判時，只允許展示已完成的電路圖、現(xiàn)場運行并展示出時序圖、現(xiàn)場生成并展示元件清單，不能進行增加、刪除、修改、連線等操作。電路設計要求如下：1.只能選用ZVP2106G和ZVN2106G兩種元器件進行設計2.添加

2、電源、信號源、儀表，標注Q0、Q1、Q2、CP信號標號，能直接運行并展示出包含兩個周期序列狀態(tài)的完整的數(shù)字分析時序圖。圖1集成電路設計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖3.最終設計的集成電路包含1個CP時鐘輸入端，3個信號輸出端Q0、Q1、Q2，三者由低到高組成狀態(tài)S，S共包含8種不同的狀態(tài)S0S7，各狀態(tài)對應的Q0、Q1、Q2值由比賽現(xiàn)場裁判長抽取的任務參數(shù)確定。說明：（1）本設計采用Multisim 14.1 Education Edition進行設計。Multisim 14.1 Education Edition版本推薦官方下載地址如下：/zh-cn/shop/electronic-test-instrumen

3、tation/application-software-for-electronic-test-and-instrumentation-category/what-is-multisim/multisim-education.html。（2）最終設計的集成電路要求具體由比賽現(xiàn)場裁判長抽取的任務參數(shù)確定。（3）現(xiàn)場評判時：1）僅展示已完成的電路圖.2）現(xiàn)場運行并展示出包含全部輸入狀態(tài)的完整的時序圖.3）現(xiàn)場生成并展示元件清單，不得進行增加、刪除、修改、連線等操作。第二部分 集成電路工藝仿真一、集成電路制程工藝所涉及的典型集成電路制造工藝流程和典型工藝方法包含但不限于以下表述：1.集成電路設計流程

4、、硅片制備流程、熱氧化工藝流程、光刻工藝流程、CMOS工藝流程等集成電路典型制造工藝流程，SiO2制備工藝方法、薄膜淀積方法等典型集成電路制造工藝方法，數(shù)字、模擬集成電路基本設計步驟等。2.賽題以選擇題（單項選擇及多項選擇）及填充題形式呈現(xiàn)，題目以文字，圖片及視頻形式呈現(xiàn)。具體試題數(shù)量由專家組命制賽題時確定。二、集成電路晶圓MAP圖標定所涉及芯片類型僅限于以下表述：74HC系列、74LS系列、CD40系列、CD45系列、LM系列運算放大器、TL系列運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、直流穩(wěn)壓電路、功率集成電路及時基電路。（1）芯片測試環(huán)境設置：在軟件上進行給定芯片測試前軟硬件環(huán)境的主要操作

5、。 = 1 * GB3 選擇給定芯片標定所需探針臺； = 2 * GB3 選擇合適的探針臺運行步進值； = 3 * GB3 選擇正確的測試運行程序。（2）芯片電參數(shù)測試：通過軟件對晶圓上各芯片逐個進行電參數(shù)測試，選手需根據(jù)屏幕上出現(xiàn)的電參數(shù)表判斷并在MAP圖中標定對應芯片的好壞，電參數(shù)符合要求則標定為Pass片，電參數(shù)不符合要求則標定為Fail片。（3）芯片外觀檢查：通過軟件對經(jīng)過電參數(shù)測試后的Pass片逐個進行外觀檢查，若芯片外觀有瑕疵，在MAP圖中標定對應芯片為Fail片。（4）提交MAP圖。注：比賽賽題的示例如競賽規(guī)程樣題所示。第三部分 集成電路應用一、比賽要求選手利用現(xiàn)場提供的集成電路

6、應用裝置，編寫符合要求的測試程序，實現(xiàn)任務書要求的相關功能。二、比賽內(nèi)容1.本任務涉及的模塊可能包含：（1）主控板單元：基于Cortex-M0內(nèi)核（如LK32T102）或者Cortex-M3內(nèi)核（如STM32F103VET6）；從支持國產(chǎn)集成電路的角度出發(fā)，同等條件下，比賽考慮優(yōu)先支持使用國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權的芯片，具體型號在賽項說明會時發(fā)布。（2）顯示單元：12864液晶模塊（串行接口），LED數(shù)碼管；（3）信號調(diào)理單元：模擬信號調(diào)理；（4）執(zhí)行對象：直流電機或者舵機（采用PWM方式控制）等；（5）鍵盤單元：4*4鍵盤；（6）傳感器：電阻應變片式壓力傳感器，溫度傳感器，超聲波傳感器，紅外測溫傳感

7、器等常見傳感器；（7）比賽現(xiàn)場下發(fā)相關資料。2.競賽任務：（1）選手根據(jù)現(xiàn)場下發(fā)的任務要求，完成集成電路應用裝置相關電路板的裝配和連接。（2）選手根據(jù)任務書要求，需要將傳感器接入信號調(diào)理單元，借助于主控板完成相關參數(shù)的采集、標定和調(diào)試； （3）根據(jù)現(xiàn)場下發(fā)的任務書要求，利用提供的集成電路應用裝置，編寫功能代碼，調(diào)試并實現(xiàn)相關功能。具體的集成電路應用裝置由專家組確定。第四部分 集成電路測試一、比賽要求比賽現(xiàn)場下發(fā)比賽所需的集成電路芯片、配套的焊接套件及相關技術資料（芯片手冊、焊接套件清單等）。參賽選手在規(guī)定時間內(nèi)，按照相關電路原理與電子裝接工藝，設計、焊接、調(diào)試集成電路功能測試工裝板，借助于測試

8、平臺完成相應測試任務，填寫測試報告。比賽現(xiàn)場的計算機中提供一個測試程序示例，選手根據(jù)提供的示例程序編寫符合賽題各任務要求的測試程序。二、比賽內(nèi)容（1）元器件核查參賽選手按照賽題所提供的焊接套件清單進行元器件的辨識、清點和焊接。賽題所涉及的元器件種類可能包括：電阻、電容、電感、二極管、三極管、電位器、LED發(fā)光二極管、MCU、晶振、74系列芯片、CMOS系列芯片、運算放大器芯片等，包含DIP、SOP等常見集成電路封裝形式。（2）測試工裝焊接調(diào)試參賽選手針對現(xiàn)場下發(fā)的芯片，按照給定的芯片資料和現(xiàn)場下發(fā)的測試工裝板、轉(zhuǎn)換板及綜合電路功能板上自行焊接測試工裝電路板并調(diào)試，自行完成測試工裝與測試平臺之間

9、的信號接入。電路板焊接調(diào)試完成后，必須用萬用表測量功能測試電路板VCC及GND之間是否存在短路，若存在短路現(xiàn)象，必須排除后方可使用測試平臺進行測試，以免造成設備損壞。（3）集成電路測試程序的編寫 參賽選手在Visual Studio 6.0開發(fā)環(huán)境下編寫基于C語言的測試程序，賽題提供測試所用的相應函數(shù)，其余代碼由選手自行編寫并完成調(diào)試。參賽選手根據(jù)任務書測試要求及被測集成電路的芯片資料，將需要測試的結果按照要求通過編寫的上位機程序界面呈現(xiàn)。（4）芯片參數(shù)、基本功能及綜合應用電路的測試參賽選手在完成規(guī)定測試任務后填寫相關測試報告。1）任務一：數(shù)字集成電路測試比賽涉及到需要測試的數(shù)字集成電路類型、

10、型號、性能參數(shù)（包含芯片功能驗證測試）如下： = 1 * GB3 數(shù)字集成電路類型TTL、HCMOS、CMOS系列，如74LS*，74HC*，CD4*系列等常見數(shù)字集成電路。基本數(shù)字門電路芯片、組合邏輯電路芯片（編碼器、譯碼器、傳輸門及數(shù)據(jù)選擇器等）及時序邏輯電路芯片（緩沖器、鎖存器及計數(shù)器等） = 2 * GB3 數(shù)字集成電路型號74LS00（或74HC00），74LS161（或74HC161），74LS393（或74HC393），74LS595（或74HC595），74LS138（或74HC138），CD4011，CD40193，CD4510，CD4511，CD4512，CD4514，CD

11、4017，CD4022等常見數(shù)字集成電路芯片。 = 3 * GB3 測試參數(shù)競賽測試的參數(shù)（均為常見參數(shù)）或者功能包括：開短路測試；輸出高、低電平（VOH、VOL）；輸入高低電流測試（IIH、IIL）；電源電流；噪聲容限；芯片的功能。因芯片性能、制造工藝及功能存在差異，因此不同芯片測試的測試參數(shù)及要求可能存在差異，實際比賽時測試的參數(shù)可能是上述給出的參數(shù)中的一種或者多種組合，具體由裁判長抽取的比賽參數(shù)確定。 = 4 * GB3 比賽賽題的示例SN74HC245總線收發(fā)器，是典型的CMOS型三態(tài)緩沖門電路。主要用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)總線的雙向異步通信。測試芯片輸出的高電平、低電平（VOH、VOL）。開短路

12、測試。芯片功能測試要求（如表1所示）：從輸入端輸入10101010和01010101電平。測得在兩種方向情況下的對應輸出端電平值，將輸出端電平值在屏幕顯示并記錄至測試報告。測試電流設置為1mA（其中X代表任意電平，L代表低電平，H代表高電平）表1 功能測試要求Control Inputs控制輸入Operation 運行工作狀態(tài)GDIRLLB 數(shù)據(jù)到A 總線LHA 數(shù)據(jù)到B 總線HX隔離參賽選手根據(jù)以上測試條件編寫測試程序，判斷SN74HC245的雙向功能是否正常，并將上述測試結果填入測試報告。以上為示例，具體要求由裁判長根據(jù)參數(shù)要求現(xiàn)場確定。2）任務二、模擬集成電路測試比賽涉及到需要測試的模擬

13、集成電路類型、型號、性能參數(shù)、典型應用電路功能如下： = 1 * GB3 模擬集成電路類型JFET輸入類型、雙極型輸入類型、MOS輸入類型，BIMOS輸入類型等。運算放大器（通用類型、低電壓類型及軌到軌輸出類型等）。 = 2 * GB3 模擬集成電路型號LM324（或者LMV324、LM324A）、LF353、TL072、TL074、TL084、LM358（或者LMV358）、MCP6004、OPA365、TLV2316、NCS/V20081/20082/20084、NCS/V20091/20092/20094、FAN4174 /FAN4274、TLV271/272/274、NCV272/27

14、4、TLV9061/9062/9064、TLV2451/2452/2453/2454、OPA703/OPA2703/ OPA4703、OPA704/OPA2704/OPA4704、OPA347/OPA2347/OPA4347等常見模擬集成電路芯片。 = 3 * GB3 測試參數(shù)競賽可能測試的參數(shù)或者功能包括：輸入失調(diào)電壓電源供電電流輸出短路電流輸出電壓范圍共模抑制比開環(huán)增益芯片的典型應用電路功能因芯片性能、制造工藝及功能存在差異，因此不同芯片測試的測試參數(shù)及要求可能存在差異，實際比賽時測試的參數(shù)是上述給出的參數(shù)中的一種或者多種組合，具體由裁判長抽取的任務書確定。 = 4 * GB3 比賽賽題的示例參賽選手利用LM358芯片按照下列要求，完成測試工裝板的設計及裝配，任務要求如下：測試輸入失調(diào)電壓；利用LM358和給定的其他元器件，設計一個輸入為1.5V，輸出為-3.5V的放大器，利用測試平臺測量相關參數(shù)并記錄至測試報告。以上為示例，具體要求由裁判長根據(jù)參數(shù)要求現(xiàn)場確定。3）任務三：綜合應用電路功能測試綜合應用電路為典型的模擬和數(shù)字集成電路組成的綜合應用電路，兩者功能相互獨立，所使用的芯片可能