Semiconductor de óxido de metal complementario ( CMOS , pronunciado "see-moss"), también conocido como semiconductor de óxido de metal de simetría complementaria ( COS-MOS ), es un tipo de transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal (MOSFET) proceso de fabricación que utiliza pares complementarios y simétricos de MOSFET tipo p y tipo n para funciones lógicas. [1] La tecnología CMOS se utiliza para construir chips de circuitos integrados (IC), incluidos microprocesadores , microcontroladores , chips de memoria (incluido CMOS BIOS), y otros circuitos lógicos digitales. La tecnología CMOS también se utiliza para circuitos analógicos como sensores de imagen ( sensores CMOS ), convertidores de datos , circuitos RF ( RF CMOS ) y transceptores altamente integrados para muchos tipos de comunicación.
El proceso MOS complementario (CMOS) fue concebido originalmente por Frank Wanlass en Fairchild Semiconductor y presentado por Wanlass y Chih-Tang Sah en la Conferencia del año siguiente en 1963. Más tarde, Wanlass presentó la patente de EE. UU. 3.356.858 para circuitos CMOS y se le concedió en 1967. RCA comercializó la tecnología con la marca comercial "COS-MOS" a fines de la década de 1960, lo que obligó a otros fabricantes a buscar otro nombre, lo que llevó a que "CMOS" se convirtiera en el nombre estándar de la tecnología a principios de la década de 1970. CMOS finalmente superó a NMOS como el proceso de fabricación dominante de MOSFET para chips de integración a gran escala (VLSI) en la década de 1980, al tiempo que reemplazó a los anteriores.tecnología de lógica transistor-transistor (TTL). Desde entonces, CMOS se ha mantenido como el proceso de fabricación estándar para dispositivos semiconductores MOSFET en chips VLSI. A partir de 2011 [actualizar], el 99 % de los chips IC, incluidos la mayoría de los IC digitales , analógicos y de señal mixta , se fabrican con tecnología CMOS. [2]
Dos características importantes de los dispositivos CMOS son la alta inmunidad al ruido y el bajo consumo de energía estática . [3] Dado que un transistor del par MOSFET siempre está apagado, la combinación en serie consume una potencia significativa solo momentáneamente durante el cambio entre los estados de encendido y apagado. En consecuencia, los dispositivos CMOS no producen tanto calor residual como otras formas de lógica, como la lógica NMOS o la lógica transistor-transistor.(TTL), que normalmente tienen algo de corriente permanente incluso cuando no cambian de estado. Estas características permiten que CMOS integre una alta densidad de funciones lógicas en un chip. Fue principalmente por esta razón que CMOS se convirtió en la tecnología más utilizada para implementarse en chips VLSI.
La frase "semiconductor de óxido de metal" es una referencia a la estructura física de los transistores de efecto de campo MOS , que tienen un electrodo de puerta de metal colocado encima de un aislante de óxido, que a su vez está encima de un material semiconductor . Una vez se usó aluminio , pero ahora el material es polisilicio . Otras puertas de metal han regresado con la llegada de materiales dieléctricos de alto κ en el proceso CMOS, como anunciaron IBM e Intel para el nodo de 45 nanómetros y tamaños más pequeños. [4]
"CMOS" se refiere tanto a un estilo particular de diseño de circuitos digitales como a la familia de procesos utilizados para implementar esos circuitos en circuitos integrados (chips). Los circuitos CMOS disipan menos energía que las familias lógicas con cargas resistivas. Dado que esta ventaja ha aumentado y se ha vuelto más importante, los procesos y variantes CMOS han llegado a dominar, por lo que la gran mayoría de la fabricación de circuitos integrados modernos se basa en procesos CMOS. [5] La lógica CMOS consume más de 7 veces menos energía que la lógica NMOS , [6] y unas 100 000 veces menos energía que la lógica transistor-transistor bipolar (TTL). [7] [8]
Los circuitos CMOS utilizan una combinación de transistores de efecto de campo (MOSFET) semiconductores de óxido de metal tipo p y tipo n para implementar puertas lógicas y otros circuitos digitales. Aunque la lógica CMOS puede implementarse con dispositivos discretos para demostraciones, los productos CMOS comerciales son circuitos integrados compuestos por hasta miles de millones de transistores de ambos tipos, sobre una pieza rectangular de silicio de entre 10 y 400 mm 2 . [ cita requerida ]