Što je komplementarni metalni oksidni poluvodič?

Komplementarni metal oksidni poluvodič ili CMOS osnovni je logički kontroler koji se koristi u integriranom krugu. Tehnologija dizajna komplementarnih metal-oksidnih poluvodiča tradicionalno se nalazi u mikroprocesorima koji se koriste u računalima, računalnoj memoriji i tehnologijama mobilnih tiskanih površinskih ploča, kao što su mobilni telefoni i ručni računalni uređaji. Ključna prodajna točka CMOS uređaja je njegova vrlo niska stopa potrošnje energije, u usporedbi s drugom dostupnom logičkom tehnologijom, tranzistorsko-tranzistorskom logikom (TTL).

CMOS koristi dvije različite kombinacije metala za uspostavljanje logičkog pristupnika koji ulazi u komplementarni metalni oksidni poluvodič. Kao takav, otpor između ova dva metala je vrlo visok. Posljedično, slijedeći Ohmov zakon da je napon jednak struji puta otpora, što je veći otpor, to je manja struja potrebna za održavanje zadanog napona.

Još jedna važna značajka dizajna CMOS-a je njegov I/ILI logički kontroler. Ono što ovaj kontroler omogućuje je da jedinica radi samo tijekom dinamičke faze. U stvarnom svijetu, to znači da je logički kontroler sličan slavini koja dopušta vodu da teče samo kada to zahtijeva korisnik i ne mora uvijek imati vodu da bi mogla raditi.

CMOS kontroler će potrošiti polovicu snage logičkog kontrolera koji zahtijeva snagu za rad i u dinamičkom i u statičkom položaju. Ova učinkovita upotreba energije za provođenje različitih logičkih funkcija čini ovu vrstu logičkog kontrolera idealnim za aplikacije gdje je napajanje vrlo ograničeno. Jedan primjer je mobitel koji mora raditi nekoliko sati ili čak dana bez ponovnog uključivanja kako bi napunio bateriju.

Prvi komplementarni metal oksidni poluvodič patentirao je 1967. Frank Wanless, inženjer u Fairchild Semiconductoru. Prvu uspješnu komercijalnu upotrebu CMOS-a uspostavila je tvrtka RCA 1968. U početku je najveći nedostatak korištenja CMOS logičke jedinice bila brzina kojom su se logičke funkcije mogle izvoditi. TTL kontroler, iako sličan, mogao je obavljati funkcije u većoj brzini, čak i uz veću potrošnju energije. Uz inherentnu dizajnersku značajku niže potrošnje energije, inženjeri su ubrzo uspjeli povećati brzinu performansi CMOS-a na razinu koja je bila mnogo brža od tradicionalnih TTL kontrolera.

Komplementarni metalni oksidni poluvodiči izvorno su bili izrađeni od aluminija. Međutim, poboljšanja u industriji poluvodiča uvela su nove metale, kao što su tantal i polisilicij. Ovi metali i drugi spojevi stvaraju mnogo manje topline i mnogo su manje skloni kvaru od tradicionalnih aluminijskih komponenti. Što manje topline neki element proizvodi, učinkovitije koristi snagu potrebnu za različite funkcije, koristeći manje energije baterije.