第九届集创赛杯赛题目——曾益慧创杯
曾益慧创杯
一、赛题方向：555定时器芯片的设计验证和测试
二、参赛组别：仅限A组
三、赛题背景
555定时器芯片算是迄今为止人类制造的最为伟大和流行的集成电路之一，它的应用范围从玩具到航天器无所不包，据说全球每年这颗芯片的产量超过了10亿颗！这得益于555定时器芯片设计所带来的高通用性、高稳定性和高性价比，它是半导体物理与器件、模拟电子技术、模拟集成电路设计等集成电路相关理论的经典实践。今年曾益慧创杯的赛题就带大家一起来探索555定时器芯片的设计验证和测试，用这个人类集成电路历史上堪称经典之作的芯片为载体，帮助参赛选手把半导体集成电路专业知识贯穿运用，加深理论理解的同时，锻炼动手实践技能，为未来的深造打下坚持的基础！
555定时器芯片原理图、Die和8-Pin DIP封装芯片照片
赛题围绕微电子和集成电路专业本科生的专业核心基础课程中要求学生掌握的半导体集成电路专业知识和技能进行设计，选取555定时器芯片为设计对象，通过“555定时器芯片的设计验证和测试”这一任务贯穿始终，要求学生完成芯片的设计、硅前测试验证、硅后测试验证和量产测试等任务，考察学生对于专业基础知识的理解深度和专业必备技能的掌握程度。
四、赛题任务
赛题分初赛、分赛区决赛和全国总决赛三个阶段：
1.初赛阶段，参赛者需要在EDA工具中完成指定参数指标的555定时器芯片的设计并完成在EDA工具中的仿真验证工作，根据提交的芯片设计和设计验证报告评分晋级分赛区决赛。
2.分赛区阶段，参赛者拿到基于分立元器件搭建的555定时器芯片内部电路板卡（电路中部分器件空缺），在规定时间内现场基于IECUBE-3835半导体参数测试平台完成电路板卡上空缺元器件的测试选型，并对整个电路完成现场要求的测试工作，根据现场的测试电路搭建以及测试结果评分晋级全国总决赛。
3.全国总决赛阶段，参赛者拿到含有555定时器芯片样片的Device Interface Board（DIB），现场基于IECUBE-3100或IECUBE-3839集成电路测试ATE平台完成芯片量产测试程序开发，实现芯片的自动化测试，根据现场的量产测试程序以及芯片的自动化量产测试结果评出奖项。
五、杯赛阶段和提交内容
1.初赛阶段：
完成555定时器芯片的电路和版图设计工作，包括设计阶段的前仿和后仿验证工作。
对于555定时器芯片的设计和验证要求如下：
（1）功能要求
作为多谐振荡器，产生稳定的脉冲输出
可通过外部电阻和电容调整输出脉冲的频率和占空比
具有触发输入和阈值输入，能够响应外部信号进行状态转换
输出信号的高电平应接近电源电压，低电平接近地电平
（2）性能指标
电源电压：设计的芯片应能够在3V - 15V的电源电压范围内正常工作
频率范围：能够产生的脉冲频率范围为1Hz - 1MHz
占空比范围：可调整的占空比范围为1% - 99%
温度稳定性：在-40°C至85°C的温度范围内，输出频率的变化应小于10%
上升时间和下降时间：输出信号的上升时间和下降时间应小于100ns
在正常工作状态下，芯片的功耗应小于10mW，越小越好
输出信号的噪声应小于电源电压的1%
（3）建议使用0.18μm工艺进行设计
（4）EDA设计工具不限制
（5）要求提交芯片设计的技术文档和设计数据，依据评分标准评判成绩进入分赛区决赛，具体包括：
详细设计方案（Word格式）：系统架构分析、关键技术原理分析及电路指标要求；
仿真验证文件：前后仿真结果、原理图、版图及验证文件。
2.分赛区决赛阶段：
参赛者拿到基于分立元器件搭建的555定时器芯片内部电路板卡（电路中部分器件空缺），在规定时间内现场基于IECUBE-3835半导体参数测试平台完成电路板卡上空缺元器件的测试选型，并对整个电路完成现场要求的测试工作。
分赛区决赛阶段的说明：
（1）现场提供555定时器芯片内部电路板卡、搭建电路所需的分立元器件、必备线缆和IECUBE-3835平台；
（2）详细比赛安排现场公布；
3.全国总决赛阶段：
参赛者拿到含有555定时器芯片样片的Device Interface Board（DIB），现场基于IECUBE-3100或IECUBE-3839集成电路测试ATE平台和软件开发环境，完成555定时器芯片量产测试程序开发，实现芯片的自动化测试。
全国总决赛阶段的说明：
（1）测试系统现场已经搭建好（包括测试对象555定时器芯片），参赛队伍在此基础上进行开发即可。测试硬件平台基于IECUBE-3100或IECUBE-3839集成电路测试ATE平台实现，测试软件框架基于LabVIEW实现；
（2）详细比赛安排现场公布；
4.评分标准：
（1）初赛阶段评分依据
评分大项 | 内容 | 分值 | 评分要求 |
性能指标 （50分） | 电路指标 | 20分 | 1、满足芯片的功能指标。 2、满足一定工作温度要求。 |
版图质量 | 15分 | 1.芯片版图布局合理。 2.完成DRC、LVS验证。 3.版图设计报告详细充分。 | |
设计完整性 | 15分 | 1.完整的电路图。 2.完整的版图设计。 3.完整的设计方案、仿真分析报告。 | |
优化指标 （30分） | 优化目标 | 30分 | 1.创新性：电路架构和算法是否有创新。 2.后仿真结果分析及优化。 3.满足技术指标下，面积和功耗越小越好。 |
文档撰写 （20分） | 文档质量 | 20分 | 1.设计文档格式美观、重点突出、条理清晰。 2.设计方案原理分析合理、逻辑清晰。 3.分析和仿真验证报告内容详细充分。 |
（2）分赛区决赛和全国总决赛阶段评分依据
现场硬件搭建、测试结果和测试程序的编写等情况
测试程序的运行情况
六、其他注意事项
参加企业命题杯赛的作品，杯赛出题企业有权在同等条件下优先购买参加本企业杯赛及单项奖获奖团队作品的知识产权。
大赛组委会和杯赛企业对参赛作品提交的材料，在大赛相关环节中有使用权和展示权。
参赛项目可以参考现有公开发表的文献和论文内容，但应当在技术论文和答辩PPT中注明来源，且不能将参考的内容作为自己作品的创新部分。
（请参赛团队务必有一名成员添加报名杯赛的答疑钉钉群中，以便及时获取杯赛最新通知及进展，避免遗漏重要信息，群号码及入群方式：点击查看）
