2022 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(xiàng)高職組競賽任務(wù)書

2022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(xiàng)

高職組

[競賽時(shí)長：240分鐘]

競

賽

任

務(wù)

書

加密號（工位號）：_________

2022年12月

注意事項(xiàng)

一、競賽任務(wù)概述

本賽項(xiàng)包括集成電路設(shè)計(jì)與仿真、集成電路工藝仿真、集成電路測試、集成電路應(yīng)用

和職業(yè)素養(yǎng)與安全生產(chǎn)等5個(gè)競賽任務(wù)，各任務(wù)分值分別為20、20、30、25、5分，本賽

項(xiàng)滿分為100分。

二、注意事項(xiàng)

1.如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時(shí)向裁判示意，并進(jìn)行任務(wù)書的更換。

2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在指定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。

3.選手在競賽過程中需自行創(chuàng)建測試程序，并存儲到“D\2022JCDL”文件夾中，未存

儲到指定位置的運(yùn)行記錄或程序文件不作為競賽成果予以評分。計(jì)算機(jī)編輯文件請實(shí)時(shí)存

盤，建議5-10分鐘存盤一次，客觀原因斷電情況下，酌情補(bǔ)時(shí)。

4.任務(wù)書中只得填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息或與競

賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。

5.由于參賽選手人為原因?qū)е赂傎愒O(shè)備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊(duì)

競賽資格，參賽選手在焊接等操作過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)范，注意安全用電，保

持桌面整潔。

6.模擬測試任務(wù)提供部分元器件，供選手自行選擇，設(shè)計(jì)并制作測試電路。

7.選手須在競賽開賽30分鐘內(nèi)確認(rèn)焊接套件的器件缺失情況，如有缺失可申請補(bǔ)領(lǐng)器

件，開賽30分鐘后補(bǔ)領(lǐng)元器件將按照規(guī)程要求扣分。集成電路測試部分任務(wù)不提供備用板

供選手替換。綜合測試裝配的電路板現(xiàn)場評分結(jié)束后提交裁判評判，若選手裝配的綜合應(yīng)

用電路板功能不正確，僅提供套件供選手裝配，但將按照規(guī)程酌情扣分。

8.選手僅可攜帶賽項(xiàng)規(guī)程中允許攜帶的物品進(jìn)入賽場，其余電子產(chǎn)品不得帶入賽場。

9.選手不得做出影響其他賽位選手比賽的行為，如大聲喧嘩等，必須按照裁判長的指

揮完成競賽任務(wù)。

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第一部分集成設(shè)計(jì)與仿真

選手使用下發(fā)的賬號信息登錄設(shè)計(jì)平臺，詳細(xì)說明請參考“U盤下發(fā)資料”中的在線EDA

管理實(shí)訓(xùn)平臺使用說明，根據(jù)表1所示的集成電路真值表（其中X0~X7、Y0~Y7將由裁判抽?。?，

使用指定設(shè)計(jì)軟件及GPDK090工藝庫，設(shè)計(jì)集成電路原理圖和版圖，并進(jìn)行功能仿真。

一、設(shè)計(jì)要求如下：

1.MOS管僅可選用：nmos2v、pmos2v兩種

2.MOS管寬長要求：nmos2v：寬1.12μm、長0.28μm

pmos2v：寬2.24μm、長0.28μm

3.芯片引腳：3個(gè)輸入端A、B、C；3個(gè)輸出端X、Y、Z；1個(gè)電源端VCC；1個(gè)接地端GN

D。

4.功能：按照表1所示的集成電路真值表，A、B、C輸入不同的邏輯電平，X和Y輸出

對應(yīng)邏輯電平。Z輸出X和Y的某種運(yùn)算結(jié)果，該運(yùn)算為“與、或、與非、或非、同或、異或”

之一。

5.仿真設(shè)置：VCC為+5V，A為1kHz，B為2kHz，C為4kHz，要求輸出波形不少于兩個(gè)完

整周期且不超過3個(gè)完整周期。

6.使用Assura菜單下的“RunDRC”進(jìn)行DRC驗(yàn)證。

7.使用Assura菜單下的“RunLVS”進(jìn)行LVS驗(yàn)證。

8.所設(shè)計(jì)版圖面積應(yīng)盡量小。

二、現(xiàn)場評判要求：

1.比賽中應(yīng)提前保存好仿真對應(yīng)的state，以便評判時(shí)現(xiàn)場運(yùn)行仿真與展示要求。

2.評判時(shí)，選手需現(xiàn)場打開對應(yīng)原理圖進(jìn)行電路仿真操作并展示仿真結(jié)果，裁判僅對現(xiàn)場

展示的結(jié)果進(jìn)行評分，不對選手提前保存的結(jié)果截圖進(jìn)行評判。

3.選手現(xiàn)場打開原理圖對應(yīng)的版圖，并進(jìn)行DRC檢查和LVS驗(yàn)證展示驗(yàn)證結(jié)果、并現(xiàn)場測

量和計(jì)算版圖尺寸（版圖單位μm）。

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4.評判時(shí)不允許選手進(jìn)行增加、刪除、修改、連線等操作，出現(xiàn)此類情況者，判定為操作

違規(guī)，本題計(jì)零分。

表1集成電路真值表

輸入輸出

ABCXYZ=X?Y

00010

00100

“?”為

01011

“與、或、與

01100

非、或非、同

10001

或、異或”之

10101

一

11010

11101

注：表1邏輯電平為“正邏輯”，即低電平用“0”表示、高電平用“1”表示。

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第二部分集成電路工藝仿真

一、登錄考試平臺

1.打開Chrome瀏覽器，在地址欄中輸入以下網(wǎng)址來訪問考試網(wǎng)站：

訪問網(wǎng)址：:8080/login（需使用英文輸入法輸入網(wǎng)址）

詳細(xì)說明請參考“U盤下發(fā)資料”中的工藝仿真登錄說明。

2.在登錄界面選擇“考務(wù)系統(tǒng)”，選擇“考生”身份，使用下發(fā)的賬號信息進(jìn)行登錄

二、注意事項(xiàng)

1.選手登陸后依次進(jìn)行集成電路制造工藝題、集成電路工藝交互動(dòng)畫實(shí)操等環(huán)節(jié)的答題。

答題完成后，點(diǎn)擊“提交”，即完成集成電路工藝仿真任務(wù)。

2.虛擬仿真交互作答時(shí)每一道題目都是相互獨(dú)立的，每完成一個(gè)虛擬仿真的答題后，均需

要點(diǎn)擊下方的“提交此題”按鈕，提交成功后會(huì)在下面的答題情況框中出現(xiàn)綠色勾，并自動(dòng)跳

轉(zhuǎn)到下一題，不提交該道交互動(dòng)畫題將無成績。

3.答題完成并確認(rèn)無誤后，可點(diǎn)擊“提交試卷”按鈕進(jìn)行交卷。

注意：（1）提交試卷后無法再進(jìn)行修改；（2）考試時(shí)間結(jié)束，系統(tǒng)將自動(dòng)提交試卷。

三、競賽內(nèi)容

任務(wù)1:集成電路制造工藝題

工藝題中涉及典型集成電路制造工藝的相關(guān)知識點(diǎn)，包含以下部分:版圖設(shè)計(jì)、晶圓制造、

流片工藝、晶圓測試工藝、集成電路封裝工藝及集成電路測試工藝等流程知識點(diǎn)。題型包括了

單選題、多選題和填空題。s

任務(wù)2:集成電路工藝交互動(dòng)畫實(shí)操

交互動(dòng)畫實(shí)操涉及典型集成電路制造工藝的相關(guān)知識點(diǎn)，包含以下部分:晶圓制造、流片

工藝、晶圓測試工藝、集成電路封裝工藝及集成電路測試工藝等流程知識點(diǎn)。

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第三部分集成電路測試

一、任務(wù)描述

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(guān)技術(shù)資料（芯片資料手冊、

焊接套件清單等）。參賽選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按照相關(guān)電路原理與電子裝接工藝，設(shè)計(jì)、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)。

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(jìn)行元器件的辨識、清點(diǎn)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(yùn)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)。

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、Min

i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(jìn)行測試，以免造成設(shè)備損壞。

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

果供裁判評判時(shí)不得再次進(jìn)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)，裁判將不予以測試，該任務(wù)以0分計(jì)入總成績。

3.集成電路測試程序的編寫

參賽選手在Windows10操作系統(tǒng)的VisualStudio2013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(yīng)函數(shù)，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(jī)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

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測試時(shí)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)果在屏幕呈現(xiàn)，具體呈現(xiàn)要求見任務(wù)書描述。測試集成電路的某些基本參數(shù)時(shí)

持續(xù)時(shí)間不能過長（例如運(yùn)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.測試輔助元件

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(gè)品種不少于2只），電位器阻值為：20K（2只），數(shù)碼管，撥碼開關(guān)等。

6.測試數(shù)據(jù)顯示要求

以下測試任務(wù)測量的數(shù)據(jù)顯示要求：保留三位小數(shù)，其中涉及顯示測量結(jié)果的單位時(shí)電流

統(tǒng)一為“mA”，電壓統(tǒng)一為“V”。

三、比賽任務(wù)

任務(wù)一、數(shù)字集成電路測試

需要選手測試的數(shù)字集成電路型號為74HC165，芯片參考資料參見下發(fā)資料中相應(yīng)文檔。

此部分測試任務(wù)必須先行焊接芯片底座，再將DIP封裝的芯片插入芯片底座。

任務(wù)要求：選手應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計(jì)對應(yīng)的測試工裝電路，并在同一塊MiniDUT板上進(jìn)

行測試電路的搭建，完成焊接裝配后將MiniDUT板裝入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，若需要顯示的信息

存在單位，必須同步顯示，顯示要求見相應(yīng)任務(wù)說明。

（1）開短路測試

要求：對表2所示I/O管腳利用測試機(jī)編程施加-100μA的電流進(jìn)行開短路測試，并將測

試結(jié)果顯示到測試軟件界面。（要求任務(wù)測量結(jié)果最少顯示小數(shù)點(diǎn)后3位，并顯示相應(yīng)單位）

表2開短路測試任務(wù)表

參數(shù)名稱測量結(jié)果

VOS_PIN2

VOS_PIN3

VOS_PIN7

VOS_PIN9

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（2）芯片應(yīng)用功能測試

現(xiàn)要求充分利用測試平臺資源和功能，根據(jù)現(xiàn)場下發(fā)的74HC165芯片、8位撥碼開關(guān)、排

阻等元器件，實(shí)現(xiàn)一個(gè)鍵盤掃描器，選手利用撥碼開關(guān)模擬按鍵控制輸入信號，要求撥碼開關(guān)

撥到“ON”方向時(shí)為高電平狀態(tài)，撥到反方向時(shí)為低電平狀態(tài)，選手需自行搭建電路和編寫測

試程序讀取輸出狀態(tài)，測試程序運(yùn)行后能在測試軟件界面顯示8個(gè)串行輸出的數(shù)據(jù)，顯示時(shí)要

求按照撥碼開關(guān)序號，依次顯示對應(yīng)的電平狀態(tài)，評分時(shí)裁判將撥動(dòng)開關(guān)改變輸入狀態(tài)，并要

求選手再次運(yùn)行測試程序；評分時(shí)僅允許選手加載程序及接入測試電路板，未經(jīng)裁判允許的情

況下，嚴(yán)禁選手改動(dòng)程序及電路，如有違反則取消此部分任務(wù)得分。

任務(wù)二、模擬集成電路測試

需要選手測試的模擬集成電路型號為：TLV2462，芯片參考資料參見下發(fā)資料中相應(yīng)文檔。

此部分測試任務(wù)必須先行焊接芯片底座，再將DIP封裝的芯片插入芯片底座。

任務(wù)要求：選手應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計(jì)對應(yīng)的測試工裝電路，并在同一塊MiniDUT板上進(jìn)

行測試電路的搭建，完成焊接裝配后將MiniDUT板裝入DUT轉(zhuǎn)換板中，完成測試平臺信號接

入，再編寫測試程序完成測試并將測試結(jié)果在屏幕顯示，若需要顯示的信息存在單位，必須同

步顯示，顯示要求見相應(yīng)任務(wù)說明。

（1）參數(shù)測試。

要求：選手需運(yùn)用測試平臺資源及下發(fā)的相關(guān)物料，自行編寫測試代碼及設(shè)計(jì)搭建電路，

測試TLV2462的輸入失調(diào)電壓。

輸入失調(diào)電壓測量條件：VDD=3V，Vic=1.5V；按照表3所示設(shè)置參數(shù)名稱進(jìn)行測試，并

將測試結(jié)果顯示到測試軟件界面。（要求任務(wù)測量結(jié)果最少顯示小數(shù)點(diǎn)后3位，并顯示相應(yīng)單

位）

表3輸入失調(diào)電壓測試任務(wù)表

參數(shù)名稱測量結(jié)果

Vos

（2）功能測試。

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要求：現(xiàn)要求選手在參數(shù)測試電路基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)同向加法電路，利用測試平臺輸入兩個(gè)

直流信號分別為Ui1和Ui2（兩輸入信號范圍為0V~2V），并測得輸出信號Vout；輸出信號V

out與Ui1、Ui2滿足以下關(guān)系：Vout=(Ui1+Ui2)；現(xiàn)提供第一組測試參數(shù)Ui1=1V，Ui2=1.5V，

選手自行設(shè)置輸入信號測試電路，評分時(shí)裁判將現(xiàn)場告知第二組測試參數(shù)，選手在裁判的監(jiān)督

下僅允許修改輸入信號值（未經(jīng)裁判允許的情況下，禁止修改其他程序內(nèi)容和測試電路，如有

違反直接取消此任務(wù)得分）。最終按照表4所示設(shè)置參數(shù)名稱進(jìn)行測試，并將測試結(jié)果顯示到

測試軟件界面。（要求任務(wù)測量結(jié)果最少顯示小數(shù)點(diǎn)后3位，并顯示相應(yīng)單位）

表4輸出信號測試任務(wù)表

參數(shù)名稱測量結(jié)果

Vout

任務(wù)三、綜合應(yīng)用電路測試

?根據(jù)下發(fā)的元器件清單和裝配位號圖完成綜合應(yīng)用電路的裝配。

?根據(jù)測試狀態(tài)設(shè)置及測試要求，測試綜合應(yīng)用電路的相關(guān)參數(shù)，完成測試任務(wù)。

?裁判評判時(shí)，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)。

?綜合應(yīng)用電路板功能引腳說明如表5所示。

表5電路板功能引腳說明

序號引腳編號功能說明

1PIN1空腳（已與本板PIN2短接）

2PIN2空腳（已與本板PIN1短接）

3PIN3模擬電路信號輸入，根據(jù)任務(wù)書要求輸入

4PIN4模擬電路信號輸入，根據(jù)任務(wù)書要求輸入

5PIN5空腳（已與本板PIN6短接）

6PIN6空腳（已與本板PIN5短接）

7PIN7模擬電路信號輸出

8PIN8模擬電路信號輸出

9PIN9空腳（已與本板PIN10短接）

10PIN10空腳（已與本板PIN9短接）

11PIN11模擬電路增益選擇（低電平有效）

12PIN12模擬電路增益選擇（低電平有效）

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13PIN13模擬正電源輸入電源

14PIN14模擬負(fù)電源輸入電源

15PIN15模擬電路增益選擇（低電平有效）

16PIN16模擬電路增益選擇（低電平有效）

17PIN17模擬電路增益選擇（低電平有效）

18PIN18模擬電路增益選擇（低電平有效）

19PIN19模擬電路增益選擇（低電平有效）

20PIN20模擬電路增益選擇（低電平有效）

21PIN21GND

22PIN22GND

23PIN23GND

24PIN24GND

25PIN25GND

26PIN26GND

27PIN27GND

28PIN28GND

28PIN29GND

30PIN30DS1顯示編碼輸入A

31PIN31DS1顯示編碼輸入B

32PIN32DS1顯示編碼輸入C

33PIN33DS1顯示編碼輸入D

34PIN34DS1小數(shù)點(diǎn)輸入，輸入高電平，DS1小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮

35PIN35DS2顯示編碼輸入A

36PIN36DS2顯示編碼輸入B

37PIN37DS2顯示編碼輸入C

38PIN38DS2顯示編碼輸入D

39PIN39DS2小數(shù)點(diǎn)輸入，輸入高電平，DS2小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮

40PIN40數(shù)字電源輸入

41H1正電源選擇端子

42H2負(fù)電源選擇端子

說明：DS1及DS2顯示編碼輸入為8421BCD碼，對應(yīng)的DCBA輸入0000~1001，DS1

及DS2將對應(yīng)顯示0~9。增益選擇端口已內(nèi)置上拉電阻。

任務(wù)要求：

?要求此部分任務(wù)工作電壓為±5V。

?調(diào)節(jié)短路帽將H1及H2端子排左邊兩個(gè)排針短接。

?固定輸入的直流信號為：0.6V。

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?增益選擇為PIN11腳。

?DS1、DS2顯示PIN7（PIN8）輸出信號與PIN3（PIN4）輸入信號的放大倍率，按

照四舍五入的原則保留小數(shù)點(diǎn)后1位，其中DS1顯示高位，DS2顯示低位。DP表示小數(shù)點(diǎn)。

電路板功能測試數(shù)據(jù)表如表6所示。狀態(tài)2對應(yīng)的增益選擇腳由評分裁判現(xiàn)場告知（選

手經(jīng)裁判告知后，在裁判的監(jiān)督下僅允許修改增益檔位）。測試結(jié)果直接觀察數(shù)碼管的顯示，

不記錄屏幕顯示的測試結(jié)果。

表6電路板功能測試數(shù)據(jù)表

測試狀態(tài)增益選擇DS1顯示DS2顯示DS1的DP狀態(tài)DS2的DP狀態(tài)

狀態(tài)1增益檔位1

狀態(tài)2增益檔位2