2020 年山東省職業(yè)院校技能大賽集成電路開發(fā)及應(yīng)用賽項技能競賽任務(wù)書

2020年山東省職業(yè)院校技能大賽

集成電路開發(fā)及應(yīng)用賽項技能競賽

任務(wù)書（C卷）

1

一、比賽要求

比賽現(xiàn)場將下發(fā)比賽所需的集成電路芯片、配套的焊接套件及相關(guān)技術(shù)資料（芯片資料

手冊、焊接套件清單等）。參賽選手應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)，完成集成電路制造工藝仿真操作，并

按照相關(guān)電路原理與電子裝接工藝，設(shè)計、焊接、調(diào)試集成電路功能測試工裝板，借助于測

試平臺完成相應(yīng)測試任務(wù)，完成芯片分選，填寫測試報告，并將分選出的芯片按要求焊到集

成電路應(yīng)用裝置，編程實現(xiàn)裝置功能。

二、比賽內(nèi)容

1.集成電路工藝仿真操作

參賽選手應(yīng)使用專用仿真軟件完成集成電路工藝?yán)碚摐y試、數(shù)字芯片測試環(huán)境設(shè)置、數(shù)

字芯片電參數(shù)測試、模擬芯片外觀檢查等。

2.元器件核查

參賽選手應(yīng)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，具體涉及到的元器件以現(xiàn)場下發(fā)為準(zhǔn)。

集成電路測試任務(wù)提供測試輔助元器件，其中電阻均為0805封裝，電位器均為3296封

裝，可供選擇的電阻阻值包括：100、1K、1.5K、2K、2.4K、2.7K、3K、3.3K、6.8K、7.5K、

10K、15K、20K、100K（每個品種不少于2只），電位器阻值為：20K（2只）。參賽選手

應(yīng)同樣予以核查測試。

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DUT板、M

ini轉(zhuǎn)換板及綜合應(yīng)用電路板上焊接測試工裝并調(diào)試，完成測試工裝與測試平臺之間的信號接

入。測試工裝電路板焊接調(diào)試完成后，必須用萬用表測試測試工裝板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(shè)備損壞。

為便于測試中使用不同要求的測試電壓，DUT板中設(shè)置了輸出正電壓調(diào)節(jié)電位器RW2

和輸出負(fù)電壓調(diào)節(jié)電位器RW1，分別可以實現(xiàn)+1.25V~+11.5V，-1.25V~-11.5V的輸出調(diào)節(jié)。

可調(diào)的正電壓輸出端子為DUT板P1及P2中的+V端子，可調(diào)的負(fù)電壓輸出端子為DUT板P

2

1及P2中的-V端子，選手使用前必須使用萬用表調(diào)節(jié)好輸出電壓，方可接入電路，因選手未

合理操作引起的后果由選手自行承擔(dān)。

注意：每個測試任務(wù)所需的工裝僅裝配在一個Mini轉(zhuǎn)換板及DUT板中，選手演示測試

結(jié)果供裁判評判時不得再次進行接線操作，僅允許選手更換測試程序接受測試。選手需要重

新接線的測試任務(wù)，裁判不予以測試，該任務(wù)以0分計入總成績。

3.集成電路測試程序的編寫

參賽選手在WindowsXP/WIN7（32位）操作系統(tǒng)的VisualStudio6.0開發(fā)環(huán)境下編寫基于

C語言的測試程序，U盤2的下發(fā)資料中提供了測試所用的相應(yīng)函數(shù)，選手可在提供的參考

程序基礎(chǔ)上按照任務(wù)書的要求編寫測試程序并完成調(diào)試及測試任務(wù)。參賽選手應(yīng)根據(jù)任務(wù)書

測試要求及被測集成電路的芯片資料，將需要測試的結(jié)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(yīng)用電路的測試

測試時僅評判任務(wù)書要求測試的相關(guān)功能，對于選手未按照要求額外完成的功能不予以

評判。測試結(jié)果統(tǒng)一在比賽完成后的評測環(huán)節(jié)由選手按要求在屏幕呈現(xiàn)，具體呈現(xiàn)要求見任

務(wù)書描述，評測過程中不允許選手對代碼做任何調(diào)整。測試集成電路的某些基本參數(shù)時持續(xù)

時間不能過長（例如運算放大器的最大短路輸出電流），以免損壞芯片或者測試平臺。本測

試任務(wù)中涉及的所有集成電路引腳從其第1腳開始編號依次為PIN1、PIN2…….。

5.芯片分選及測試報告填寫

參賽選手應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場下發(fā)的任務(wù)書規(guī)定的需要分選的集成電路型號和現(xiàn)場提供的芯片資

料，參照給定的芯片測試參考程序自行編寫分選程序，要求選手從現(xiàn)場下發(fā)的芯片中分選出

指定型號的集成電路，并填寫測試報告。

三、比賽任務(wù)

第一部分集成電路工藝仿真

軟件操作須知：

1）根據(jù)要求在電腦上運行下發(fā)U盤中的“集成電路制造工藝虛擬仿真考核平臺”軟件，

本任務(wù)所有答題均在該軟件中運行。

3

2）在打開界面的輸入框內(nèi)輸入本次考核規(guī)定的試卷號口令，口令：“YYJTHD58”，

確認(rèn)后，點擊“開始測試”，依次進行制造工藝題、數(shù)字芯片參數(shù)測試、模擬芯片參數(shù)測試

等環(huán)節(jié)答題；答題完成，點擊“提交”，即完成集成電路工藝仿真比賽。

3）注意：數(shù)字芯片測試環(huán)境設(shè)置中，需對“探針臺選擇”、“探針工作步進值設(shè)定”、

“測試程序加載”進行正確選擇，如果2次選擇錯誤，選手將無法進行后續(xù)答題，比賽結(jié)束。

4）任何形式的復(fù)制操作和刪除U盤內(nèi)任何文件視為成績無效；所有題目答題完成后，

需點擊“提交”按鈕，視為答題結(jié)束且不能再次答題，不提交本部分將無成績。

1.集成電路制造工藝

所涉及的典型集成電路制造工藝包含以下的部分或全部表述：晶圓制造、流片工藝、晶

圓測試工藝、集成電路封裝工藝、集成電路測試工藝等流程知識點。

2.數(shù)字集成電路晶圓MAP圖標(biāo)定。

1）數(shù)字芯片測試環(huán)境設(shè)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。

項目1.選擇給定芯片標(biāo)定所需探針臺；

項目2.選擇合適的探針臺運行步進值；

項目3.選擇正確的測試運行程序。

“測試環(huán)境設(shè)置”選錯2次后后續(xù)任務(wù)將不再進行，本題不得分。

2）數(shù)字芯片電參數(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(biāo)定對應(yīng)芯片的好壞，電參數(shù)符合要求則標(biāo)定為Pa

ss片，電參數(shù)不符合要求則標(biāo)定為Fail片。

3.模擬集成電路晶圓MAP圖標(biāo)定

1）模擬芯片電參數(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(biāo)定對應(yīng)芯片的好壞，電參數(shù)符合要求則標(biāo)定為Pa

ss片，電參數(shù)不符合要求則標(biāo)定為Fail片。

2）模擬芯片外觀檢查：通過軟件對經(jīng)過模擬芯片電參數(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(biāo)定對應(yīng)芯片為Fail片。

第二部分集成電路測試

1.數(shù)字集成電路測試

4

待測型號：74LS283

芯片參考資料參見隨U盤下發(fā)資料中相應(yīng)文檔。

任務(wù)描述：設(shè)計測試工裝電路，在下發(fā)的MiniDUT板中完成焊接裝配，裝入DUT轉(zhuǎn)換

板中，完成測試平臺信號接入，根據(jù)測試任務(wù)要求，編寫測試程序完成測試并將測試結(jié)果在

屏幕顯示，顯示要求見任務(wù)①、②中說明。

①輸入電流測試

要求：測試電壓設(shè)置為0.4V，VCC設(shè)置為4.5V，輸入電流測試任務(wù)如表1所示。

表1輸入電流測試任務(wù)表

管腳編號引腳輸入電流

PIN2

PIN5

PIN11

屏幕顯示測試結(jié)果示例格式（**為實際測試獲得的數(shù)值及對應(yīng)單位，要求一屏顯示全部

結(jié)果，以四舍五入方式保留2位小數(shù)）：

PIN2電流：****

PIN5電流：****

PIN11電流：****

評測時，裁判確認(rèn)上述輸出后，將現(xiàn)場指定另一組測試參數(shù)，選手現(xiàn)場重新設(shè)定后，再

次編譯、運行程序，按相同格式在屏幕上顯示。

②芯片應(yīng)用功能測試

結(jié)合測試平臺資源和功能，利用74LS283芯片，設(shè)計一個代碼轉(zhuǎn)換電路，將8421BCD

碼轉(zhuǎn)為5211碼。即在74LS283芯片輸入管腳A3~A0送入一8421碼時，屏幕應(yīng)顯示對應(yīng)的5

211碼及芯片輸出管腳S3~S0的管腳電壓。

注：5211碼是一種恒權(quán)碼，其最高位到最低位的權(quán)分別為5、2、1、1。其轉(zhuǎn)換過程為先

將8421碼轉(zhuǎn)為十進制數(shù)，再將十進制數(shù)按5211碼的權(quán)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。

選手編寫測試程序?qū)崿F(xiàn)上述代碼轉(zhuǎn)化功能，對8421BCD碼“0111”進行轉(zhuǎn)碼顯示，并按

照規(guī)定格式實現(xiàn)轉(zhuǎn)碼顯示。

屏幕顯示測試結(jié)果示例格式：

8421碼：****5211碼：****

5

S3電壓：**S2電壓：**S1電壓：**S0電壓：**

（若相關(guān)信息有單位的，例如電壓或者信號等，必須顯示其單位。）

評測時，裁判確認(rèn)上述輸出后，將現(xiàn)場指定另外一個8421BCD碼，選手現(xiàn)場重新設(shè)定后，

再次編譯、運行程序，按相同格式在屏幕上顯示。

2.模擬集成電路測試

待測型號：LM2902

芯片參考資料參見隨U盤下發(fā)資料中相應(yīng)文檔。

任務(wù)描述：設(shè)計測試工裝電路，在下發(fā)的MiniDUT板中完成焊接裝配，裝入DUT轉(zhuǎn)換

板中，完成測試平臺信號接入，根據(jù)測試任務(wù)要求，編寫測試程序完成測試并將測試結(jié)果在

屏幕顯示，顯示要求見任務(wù)①、②中說明。

測試條件：在本任務(wù)中，芯片LM2902電源供電電壓均為±12V。

①輸出電流測試

要求：運用芯片中的資源設(shè)計并搭建電路，設(shè)置為1V。

屏幕顯示測試結(jié)果的屏幕輸出格式為（**為V實ID際測試獲得的數(shù)值及對應(yīng)單位，要求一屏

顯示全部結(jié)果，以四舍五入方式保留2位小數(shù)）：

輸出電流有效值為：**

②芯片應(yīng)用功能測試

要求：在正常放大狀態(tài)的前提下，設(shè)計一個運算放大電路，利用測試平臺輸入兩路直流

信號分別為和，要求對信號的放大倍數(shù)為-0.7，對信號的放大倍數(shù)為-1.8。

選手利U用i1測試Ui平2臺資源編U寫i1測試程序，完成測試任務(wù)，U在i2屏幕上顯示輸入為1V，為

-1.3V時的輸出電壓有效值。顯示格式如下（**為實際測試獲得的數(shù)值及對應(yīng)單Ui1位，要求U一i2屏

顯示全部結(jié)果，以四舍五入方式保留2位小數(shù)）：

輸出電壓有效值為：**。

評測時，裁判確認(rèn)上述輸出后，現(xiàn)場指定其他輸入?yún)?shù)，選手現(xiàn)場重新設(shè)定后，再次編

譯、運行程序，在屏幕上顯示對應(yīng)結(jié)果。

3.綜合應(yīng)用電路功能測試

①工作條件設(shè)置

6

任務(wù)描述：充分利用測試平臺的資源，根據(jù)電路板工作條件及表2設(shè)置綜合應(yīng)用電路板

工作狀態(tài)。

電路板工作條件：

?調(diào)節(jié)DUT板的正負(fù)電源為±10V輸出，若測試任務(wù)有特別要求，以測試任務(wù)要求為準(zhǔn)，

正負(fù)電源輸出電壓按照要求調(diào)整好后方可執(zhí)行后續(xù)操作。

?調(diào)節(jié)J1端子的短路帽接至PIN4端、J2端子的短路帽接至PIN3端。

?利用測試平臺資源，使得綜合應(yīng)用電路板P1端子中的PIN5與PIN10短接，PIN6與PI

N8短接，PIN7與PIN9短接。

?J3~J10初始狀態(tài)：J3~J9端子短路帽接至+VCC端，J10端子短路帽接至GND端，實現(xiàn)

相關(guān)任務(wù)時以具體任務(wù)設(shè)置要求為準(zhǔn)。

綜合應(yīng)用電路板功能引腳說明如表2所示。

表2電路板功能引腳說明

序號引腳編號功能說明

1PIN1測試信號輸入：可以輸入直流信號（正負(fù)電壓），交流信號

2PIN2信號輸出

3PIN3模擬電路正電源輸入，根據(jù)任務(wù)書要求輸入

4PIN4模擬電路負(fù)電源輸入，根據(jù)任務(wù)書要求輸入

5PIN5編碼輸入，根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)置

6PIN6編碼輸入，根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)置

7PIN7編碼輸入，根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)置

8PIN8編碼輸入，根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)置

9PIN9編碼輸入，根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)置

10PIN10編碼輸入，根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)置

11PIN11懸空

12PIN12數(shù)字電源輸入，輸入+5V

13PIN29GND，接地輸入

14PIN30DS1顯示編碼輸入A

15PIN31DS1顯示編碼輸入B

16PIN32DS1顯示編碼輸入C

7

17PIN33DS1顯示編碼輸入D

18PIN34DS1小數(shù)點輸入，輸入高電平，DS1小數(shù)點點亮

19PIN35DS2顯示編碼輸入A

20PIN36DS2顯示編碼輸入B

21PIN37DS2顯示編碼輸入C

22PIN38DS2顯示編碼輸入D

23PIN39DS2小數(shù)點輸入，輸入高電平，DS2小數(shù)點點亮

24PIN40懸空

25J3~J10編碼輸入，根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)置

說明：

DS1及DS2顯示編碼輸入為十進制數(shù)，對應(yīng)的DCBA輸入十進制數(shù)，輸入0000~100

1，DS1及DS2將對應(yīng)顯示0~9。

②綜合應(yīng)用電路功能測試

任務(wù)描述：充分利用測試平臺的資源，編寫測試代碼完成相應(yīng)測試。

測試條件設(shè)置要求：

?DUT板正負(fù)電源調(diào)節(jié)輸出為±10V。

?J2端子短路帽接至PIN12端。

?J6（J3~J10之一）端子短路帽接至GND端，J10端子短路帽接至+VCC端，其余

端子短路帽狀態(tài)不變。

?DS1、DS2顯示PIN2輸出信號與PIN1輸入信號的幅度比值（交流信號為有效值

之比），按照四舍五入的原則保留小數(shù)點后1位，其中DS1顯示高位，DS2顯示低位。

如果輸出為直流正信號，則DS1的DP點亮；如果輸出為直流負(fù)信號，則DS2的DP點

亮；如果輸出為交流信號，則DS1及DS2的DP均點亮。

電路板功能測試數(shù)據(jù)表如表3所示。第一種測試狀態(tài)的PIN1輸入信號為直流0.4V，第

二種測試狀態(tài)的PIN1輸入信號直流值在裁判測試時告知選手，由選手修改參數(shù)設(shè)置。測試結(jié)

果直接觀察數(shù)碼管的顯示，不需要在屏幕顯示測試結(jié)果。

表3電路板功能測試數(shù)據(jù)表

測試PIN1DS1DS2DS1的DS2的

狀態(tài)輸入信號顯示顯示DP狀態(tài)DP狀態(tài)

8

狀態(tài)10.4V

狀態(tài)2

測試時選手應(yīng)完成狀態(tài)1的測試，按照要求在功能板上準(zhǔn)確顯示對應(yīng)內(nèi)容。裁判測試時，

確認(rèn)上述輸出后，現(xiàn)場指定另一組輸入?yún)?shù)，選手直接在代碼中修改某個測試狀態(tài)數(shù)據(jù)，運

行測試程序，測試裁判現(xiàn)場確認(rèn)選手編寫代碼的正確性。

注意：裁判評判時，因選手未按照測試條件設(shè)置狀態(tài)導(dǎo)致的測試結(jié)果偏差，后果由選手

自行承擔(dān)。

第三部分集成電路分選

現(xiàn)場下發(fā)SOP16封裝的集成電路芯片。參賽選手需將芯片安裝在分選測試工裝板及測試

工裝DUT板中，根據(jù)待分選芯片的相關(guān)資料，編寫分選程序，完成芯片分選，在測試報告

中填寫分選出指定型號芯片的編號等信息。

1.任務(wù)描述

需要分選的芯片型號為：74HC595，CD4511，74HC138。

選手從分選出的74HC595，CD4511中各選擇一顆裝入SOP轉(zhuǎn)DIP轉(zhuǎn)接板，然后裝入

集成電路應(yīng)用電路人機交互模塊中的相應(yīng)位置，其對應(yīng)關(guān)系為：人機交互模塊中的U3為7

4HC595，U4為CD4511。選手完成分選后，將分選出的指定型號的芯片編號填入下表中。

2.測試報告

分選出的指定型號芯片的編號

序號需分選芯片型號

（直接填寫芯片表面的絲印編號）

174HC595

2CD4511

374HC138

評判時，裁判查看確認(rèn)選手填寫的測試報告進行評判。

第四部分集成電路應(yīng)用

1、比賽要求

集成電路應(yīng)用部分由平臺配置的M0主控模塊、人機交互模塊和部分應(yīng)用模塊組成。選

手自行將分選出的規(guī)定芯片（74HC138）焊接到人機交互板的U2處（請選手自行按照下發(fā)的

9

圖紙進行裝配），將以上模塊電路根據(jù)下發(fā)的裝配圖級聯(lián)，編寫相應(yīng)功能程序代碼并下載到

M0主控模塊中。

2、比賽內(nèi)容

1）.系統(tǒng)使用資源：

（1）、M0主控模塊：可用I/O端口PA2~PA9，PA15，PB8~PB15（J5短路帽不插入），

PC3，PC4，PC6，PC7，PC13~PC15。

（2）、M0主控模塊OLED1，U4，均不使用。

（3）、本次考核所用的按鍵均使用M0主控模塊的按鍵：S1~S4。

（4）、人機交互模塊：U5不用焊接，使用LED1~LED2，LS1，LCD。DS1的小數(shù)點

不使用，其余字段均使用。

（5）、人體感應(yīng)模塊：僅使用P1端口（信號輸出端口）和電源輸入端口。

（6）、交通燈模塊：使用CN3的INR1，INY1，ING1，INR2，INY2，ING2，其余不

使用。OLED1及OLED2均不使用。

2）.顯示要求：

（1）人機交互模塊的LCD液晶屏根據(jù)后續(xù)任務(wù)描述顯示相應(yīng)信息。

（2）人機交互模塊的DS1根據(jù)后續(xù)任務(wù)描述顯示相應(yīng)數(shù)值。

3.元器件焊接裝配要求：

將待焊接芯片：74HC138對照人機交互板原理圖，直接焊接裝配至人機交互板U2處，

對應(yīng)關(guān)系請選手根據(jù)原理圖自行確認(rèn)。

4.硬件級聯(lián)要求：

（1）選手需合理分配可以使用的資源，按照圖1完成M0主控模塊、人機交互模塊、人

體感應(yīng)模塊、交通燈模塊的級聯(lián)，所有模塊之間的級聯(lián)均采用杜邦線連接，供電部分由1拖

4的5V適配器分別插入四塊電路板的適配器接口。

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圖1模擬智能交通燈系統(tǒng)級聯(lián)示意圖

（2）選手自行定義人機交互模塊功能按鍵：

秒表“啟停鍵”，秒表“復(fù)位鍵”，智能交通燈“啟動鍵”，智能交通燈“停止鍵”，

均使用M0主控模塊中的按鍵S1~S4，由選手自行完成相關(guān)按鍵功能定義。

5.系統(tǒng)功能要求：

（1）開機自檢功能

編寫代碼實現(xiàn)開機自檢功能，上電后：

1）M0主控模塊：

D9~D12，D14~D17以1Hz