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Metallo-ossido-semiconduttore complementare (CMOS)

1963
  • Frank Wanlass
  • Chih-Tang Sah
Moderna struttura di produzione di semiconduttori incentrata sulla tecnologia e sui processi CMOS.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) è la tecnologia dominante per la costruzione di circuiti integrati. Utilizza coppie complementari di MOSFET di tipo p e di tipo n per costruire porte logiche. Il suo vantaggio principale è il consumo di potenza statica molto basso, poiché uno transistor nella coppia è sempre spento durante lo stato stazionario, con conseguente flusso di corrente minimo tranne durante le transizioni di commutazione.

Una porta logica CMOS, come un inverter, è realizzata con un transistor PMOS (tipo p) e un transistor NMOS (tipo n). Il transistor PMOS è collegato all'alimentazione a tensione positiva (Vdd), mentre il transistor NMOS è collegato a massa (GND). Le loro porte sono collegate tra loro come ingresso, mentre i loro drain sono collegati tra loro come uscita. Quando l'ingresso è basso (0 logico), il transistor PMOS si accende e il transistor NMOS si spegne, portando l'uscita a livello alto, ovvero a Vdd (1 logico). Viceversa, quando l'ingresso è alto (1 logico), il transistor PMOS si spegne e il transistor NMOS si accende, portando l'uscita a livello basso, ovvero a GND (0 logico).

In entrambi gli stati stabili (uscita alta o bassa), uno dei transistor è spento, creando un percorso ad altissima resistenza tra l'alimentazione e la massa. Ciò significa che non scorre praticamente corrente, con conseguente dissipazione di potenza statica estremamente bassa. L'energia viene consumata principalmente solo quando i transistor commutano di stato. Questa caratteristica ha reso la tecnologia CMOS ideale per i dispositivi alimentati a batteria e per la creazione di circuiti integrati ad alta densità, dove la gestione della dissipazione del calore è una sfida critica. La scalabilità del CMOS, che consente di realizzare transistor più piccoli e veloci ad ogni generazione, è stata il motore della Legge di Moore e della rivoluzione digitale.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Elettronica

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Invenzione del MOSFET
  • Sviluppo del drogaggio di semiconduttori di tipo p e di tipo n
  • Processo planare per la produzione di transistor
  • Invenzione del circuito integrato

Applicazioni

  • microprocessori
  • microcontrollori
  • RAM statica (SRAM)
  • sensori di immagine
  • la maggior parte dei circuiti logici digitali moderni

Brevetti:

  • US3356858

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: CMOS, MOSFET, circuito integrato, basso consumo energetico, semiconduttore, logica digitale, microprocessore, transistor.

Contesto storico

Metallo-ossido-semiconduttore complementare (CMOS)

1960
1960-05-16
1962
1963
1964
1968
1970
1960
1960
1961
1962
1963
1965
1970
1970

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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