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El CMOS bipolar ( BiCMOS ) es una tecnología de semiconductores que integra dos tecnologías de semiconductores anteriormente separadas, las del transistor de unión bipolar y la puerta CMOS ( semiconductor de óxido de metal complementario ), en un solo dispositivo de circuito integrado . [1] [2]
Los transistores de unión bipolar ofrecen alta velocidad, alta ganancia y baja resistencia de salida , que son propiedades excelentes para amplificadores analógicos de alta frecuencia , mientras que la tecnología CMOS ofrece alta resistencia de entrada y es excelente para construir puertas lógicas simples de baja potencia. . Mientras los dos tipos de transistores han existido en producción, los diseñadores de circuitos que utilizan componentes discretos se han dado cuenta de las ventajas de integrar las dos tecnologías; sin embargo, al carecer de implementación en circuitos integrados, la aplicación de este diseño de forma libre se restringió a circuitos bastante simples. Los circuitos discretos de cientos o miles de transistores se expanden rápidamente para ocupar cientos o miles de centímetros cuadrados de área de la placa de circuito, y para circuitos de muy alta velocidad como los que se usan en las computadoras digitales modernas, la distancia entre transistores (y la capacitancia mínima del conexiones entre ellos) también hace que las velocidades deseadas sean extremadamente inalcanzables, de modo que si estos diseños no se pueden construir como circuitos integrados, entonces simplemente no se pueden construir.
Esta tecnología encontró aplicación en amplificadores y circuitos de administración de energía analógica , y tiene algunas ventajas en la lógica digital. Los circuitos BiCMOS utilizan las características de cada tipo de transistor de la forma más adecuada. Generalmente, esto significa que los circuitos de alta corriente utilizan transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico (MOSFET) para un control eficiente, y partes de circuitos especializados de muy alto rendimiento utilizan dispositivos bipolares. Ejemplos de esto incluyen osciladores de radiofrecuencia (RF), referencias basadas en banda prohibida y circuitos de bajo ruido. [ cita requerida ]
Los microprocesadores Pentium , Pentium Pro y SuperSPARC también usaban BiCMOS.
Desventajas [ editar ]
Muchas de las ventajas de la fabricación de CMOS, por ejemplo, no se transfieren directamente a la fabricación de BiCMOS. Una dificultad inherente surge del hecho de que la optimización de los componentes BJT y MOS del proceso es imposible sin agregar muchos pasos de fabricación adicionales y, en consecuencia, aumentar el costo del proceso. Finalmente, en el área de la lógica de alto rendimiento, es posible que BiCMOS nunca ofrezca el (relativamente) bajo consumo de energía del CMOS solo, debido al potencial de una mayor corriente de fuga en espera.
Historia [ editar ]
En julio de 1968, Hung-Chang Lin y Ramachandra R. Iyer demostraron un amplificador de audio bipolar-MOS (BiMOS) integrado , que combinaba tecnologías de transistor de unión bipolar (BJT) y semiconductores de óxido de metal (MOS), en Westinghouse Electric Corporation . [3] Lin e Iyer demostraron más tarde, con CT Ho, el primer circuito integrado BiCMOS , que combinaba tecnologías BJT y MOS complementarias (CMOS) en un solo circuito integrado, en Westinghouse en octubre de 1968. [4] [5] En 1984, BiCMOS La integración a gran escala (LSI) fue demostrada por un Hitachiequipo de investigación dirigido por H. Higuchi, Goro Kitsukawa y Takahide Ikeda. [6]
En la década de 1990, [ cita requerida ] tecnologías modernas de fabricación de circuitos integrados comenzaron a hacer realidad la tecnología comercial BiCMOS. Esta tecnología encontró rápidamente aplicación en amplificadores y circuitos de administración de energía analógica .
Un tipo de tecnología BiCMOS es la tecnología bipolar-CMOS-DMOS (BCD), que combina BiCMOS con DMOS (MOS de doble difusión), un tipo de tecnología MOSFET de potencia . La tecnología BCD combina tres procesos de fabricación de dispositivos semiconductores en un chip IC ( circuito integrado de potencia ): bipolar para funciones analógicas precisas, CMOS para diseño digital y DMOS para elementos electrónicos de potencia y de alto voltaje . Fue desarrollado por ST Microelectronics a mediados de la década de 1980. Hay dos tipos de BCD: BCD de alto voltaje y BCD de alta densidad. Tienen una amplia gama de aplicaciones, como silicona sobre aislante.(SOI) BCD que se utiliza para electrónica médica , seguridad automotriz y tecnología de audio . [7]
Referencias [ editar ]
- ^ Tecnología de proceso BiCMOS. H Puchner 1996
- ^ Flujo de proceso de BiCMOS. H Puchner 1996
- ^ Lin, Hung Chang ; Iyer, Ramachandra R. (julio de 1968). "Un amplificador de audio monolítico Mos-Bipolar". Transacciones IEEE en receptores de televisión y radiodifusión . 14 (2): 80–86. doi : 10.1109 / TBTR1.1968.4320132 .
- ^ Lin, Hung Chang ; Iyer, Ramachandra R .; Ho, CT (octubre de 1968). "Estructura complementaria MOS-bipolar". Reunión internacional de dispositivos electrónicos de 1968 : 22-24. doi : 10.1109 / IEDM.1968.187949 .
- ^ Álvarez, Antonio R. (1990). "Introducción a BiCMOS". Tecnología y aplicaciones BiCMOS . Springer Science & Business Media . págs. 1–20. doi : 10.1007 / 978-1-4757-2029-7_1 . ISBN 9780792393849.
- ^ Higuchi, H .; Kitsukawa, Goro; Ikeda, Takahide; Nishio, Y .; Sasaki, N .; Ogiue, Katsumi (diciembre de 1984). "Rendimiento y estructuras de dispositivos bipolares reducidos se fusionaron con CMOSFET". Reunión internacional de dispositivos electrónicos de 1984 : 694–697. doi : 10.1109 / IEDM.1984.190818 . S2CID 41295752 .
- ^ "BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) - Tecnología clave para circuitos integrados de energía" . ST Microelectronics . Archivado desde el original el 6 de junio de 2016 . Consultado el 27 de noviembre de 2019 .
