CMOS

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Statický CMOS Invertor
CMOS NAND

Technologie CMOS (Complementary Metal–Oxide–Semiconductor, doplňující se kov-oxid-polovodič) je používaná na převážnou většinu integrovaných obvodů. Používá se na výrobu čipů včetně mikroprocesorů, jednočipových počítačů a elektronické paměti typu SRAM, ale také například na obrazové senzory.

Výraz complementary nebo někdy complementary-symetric se vztahuje k symetricky se doplňujícím tranzistorům MOSFET typu n a p obvykle používaných pro logické funkce v této technologii.

Mezi nejdůležitější vlastnosti CMOS patří vysoká odolnost proti šumu a nízká spotřeba ve statickém stavu. Více energie se spotřebovává pouze na přepínání mezi zapnutým a vypnutým stavem tranzistoru, proto CMOS nespotřebovává tolik energie jako například nMOS nebo TTL. CMOS také umožňuje vyšší hustotu prvků na čipu.

Trojice „metal-oxid-semiconductor“ odkazuje na fyzickou strukturu prvních (a dnes překvapivě také posledních) tranzistorů: kovová řídicí elektroda na izolantu z oxidu na polovodivém materiálu. Místo kovu se dlouho - až do 65nm technologie - používal jiný materiál, polysilikon, ale přesto se termíny MOS a CMOS používaly jako odkaz na původní technologii. V dnešní době se kovové elektrody vrací s high-k dielektriky ohlášenými firmami IBM a Intel pro nastupující 45nm technologii.

Historie[editovat | editovat zdroj]

CMOS obvody byly vynalezeny roku 1967 Frankem Wanlassem ze společnosti Fairchild Semiconductor. První integrované obvody byly vyrobeny roku 1968 v RCA pod vedením Alberta Medwina.

Původně byl pro řídicí elektrodu používán hliník, později byl nahrazen polysilikonem, který je odolnější proti vysokým teplotám.

Proces výroby[editovat | editovat zdroj]

Zjednodušený proces výroby CMOS invertoru na substrátu tvořeném polovodičem typu P. Elektrody G, S a D u reálných obvodů nejsou ve stejné rovině diagram není v měřítku.

Proces výroby CMOS obvodů je znázorněn na obrázku vpravo:

  1. Pokrytí desky oxidem křemičitým
  2. Vyleptání oxidu pro vytvoření P-MOSFET
  3. Vytvoření N-studny (vany)
  4. Vyleptání oxidu pro vytvoření N-MOSFET
  5. Pokrytí místa pro řídicí elektrody oxidem
  6. Uložení polykrystalického křemíku
  7. Vyleptání oxidu a polykrystalického křemíku
  8. Implantace elektrod S a D
  9. Pokrytí nitridem
  10. Vyleptání nitridu
  11. Pokrytí kovem
  12. Vyleptání kovu

Generace podle velikosti[editovat | editovat zdroj]

Jednotlivé generace technologie CMOS se označují jedním číslem představujícím šířku hradla tranzistorů na čipu. Minimální velikost hradla je nižší, naopak vlnová délka světla použitého při procesu může být díky různým efektům vyšší.

Čím menší velikost, tím nižší je možné používat napětí (čímž se snižuje spotřeba) a tím je možné dosáhnout vyšších frekvencí.

10 µm
3 µm
1.5 µm
1 µm
800 nm (0,80 µm)
Používá se například na Intel 80486.
600 nm (0,60 µm)
350 nm (0,35 µm)
250 nm (0,25 µm)
180 nm (0,18 µm)
První technologie „menší“ než vlnová délka použitého světla (193 nm).
Používalo se například na většinu Intel Pentium III.
130 nm (0,13 µm)
90 nm
65 nm
V dnešní době (2007) nejčastěji používaná technologie. Používá se světlo vlnových délek 193 nm a 248 nm. Šířka elektrody je pouhých 1,2 nm, což je jen několik atomů - dochází tedy k tunelovému jevu.
Používá se například na Intel Pentium IV nebo AMD Athlon 64.
45 nm
32 nm
Používá se například v Intel Core 2. generace Sandy Bridge.
22 nm
Používá se například v Intel Core 3. generace Ivy Bridge.
14 nm
nejnovější technologie roku 2014
7 nm
teoretická hranice čistě křemíkových čipů. pod tuto hranici dochází k manifestaci kvantového tunelování

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku CMOS na anglické Wikipedii.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

Související články[editovat | editovat zdroj]