Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Přeskočit na obsah
WikipedieWikipedie: Otevřená encyklopedie
Hledání

CMOS

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Zapojení invertoru (hradla realizujícíhologickou negaci) realizované technologií CMOS.
Zapojení dvouvstupového (jedním vstupem je propojení vývodů A, druhým propojení vývodů B) logického členuNAND realizované technologií CMOS.

CMOS (anglickyComplementary Metal–Oxide–Semiconductor) je způsob vytváření logických členů vynalezený v 60. letech 20. století a zároveň technologie, kterou se po roce 1985 vyrábí naprostá většinalogickýchintegrovaných obvodů, včetněmikroprocesorů,jednočipových počítačů aelektronických pamětí, ale takéanalogových obvodů, jako jsousnímače obrazu,datové konvertory,zesilovače atransceivery používané vtelekomunikacích.

Nejdůležitějšími vlastnostmi obvodů CMOS je nízkáspotřeba a vysoká odolnost protišumu. Z každého páru tranzistorůMOSFET, z nichž je složeno hradlo, je vždy jeden v nevodivém stavu, proto mají obvody CMOS ve statickém stavu mnohem nižší spotřebu energie než obvodyNMOS neboTTL a produkují mnohem méně odpadního tepla; více energie se spotřebovává pouze při přepínání mezi zapnutým a vypnutým stavemtranzistorů. Velmi jednoduchá struktura logických členů a absence rezistorů umožňuje dosaženívysoké hustoty prvků načipu. Hlavní nevýhodu – nízkou rychlost prvních řad obvodů CMOS – se podařilo odstranit díky miniaturizaci a vylepšené technologii výroby.

Výraz komplementární (complementary nebo někdycomplementary-symetric) vyjadřuje, že logické členy jsou vytvářeny dvojicemi doplňujících se tranzistorůMOSFET typun ap. Zbytek zkratky „metal-oxid-semiconductor“ odkazuje na způsob realizaceřídicí elektrody tvořené u prvních obvodůhliníkem odizolovaném tenkou vrstvouoxidu křemičitého od vodivého kanálu zpolovodiče. Zkratky MOS a CMOS se používaly, i když se dlouhou dobu – až do65nm technologie – používal na řídicí elektrody jiný materiál,polykrystalický křemík. Po roce 2010 od technologie45nm se podle oznámení firemIBM aIntel kovové elektrody shigh-kdielektriky opět používají.

Historie

[editovat |editovat zdroj]

CMOS obvody byly vynalezeny roku1963 a patentovány roku1967 (patent 3,356,858)Frankem Wanlassem ze společnostiFairchild Semiconductor. První integrované obvody byly vyrobeny roku1968 vRCA pod vedenímAlberta Medwina.

Původně byl pro řídicí elektrodu používánhliník, později byl nahrazenpolykrystalickým křemíkem, 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 vyříznuté zmonokrystalu křemíku silnou vrstvouoxidu křemičitého
  2. Vyleptání oxidu pro vytvoření P-MOSFET
  3. Vytvoření N-studny (vany)
  4. Vyleptání oxidu pro vytvoření N-MOSFET
  5. Pokrytí desky tenkou vrstvouoxidu křemičitého pro vytvoření izolace pod řídicími elektrodami (G – gate)
  6. Uložení silnědotovanéhopolykrystalického křemíku tvořícího elektrody G
  7. Vyleptání oxidu a polykrystalického křemíku
  8. Vytvoření oblastí pro elektrody S a D difúznímdotováním základního materiálu
  9. Pokrytínitridem křemičitým
  10. Vyleptání nitridu
  11. Pokrytí kovem pro vytvoření elektrod a jejich propojení
  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, naopakvlnová délkasvětla 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 naIntel 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 většinuIntel Pentium III.
130 nm (0,13 µm)
Rok 2002; použito proIntel Pentium IV (55 miliónů tranzistorů, 1,6 GHz, min. 1,5 V)
90 nm
Rok 2003 (min. 1,2 V)
65 nm
Min. 0,9 V; V roce2007 nejčastěji používaná technologie. Používalo se světlo vlnových délek 193 nm a 248 nm. Šířka elektrody je pouhých 1,2 nm, což je jen několik atomů – dochází tedy ktunelovému jevu.
Použito například naIntel Pentium IV neboAMD Athlon 64.
45 nm
Rok 2011; min. 0,6 V; 3 GHz
32 nm
Použito například na Intel Core 2. generaceSandy Bridge.
22 nm
Použito například na Intel Core 3. generaceIvy Bridge.
14 nm
Rok 2014; Intel Core -Broadwell, poté v roce 2015Skylake a v roce 2017Kaby Lake
7 nm
Teoretická hranice čistě křemíkových čipů. Pod touto hranicí dochází k manifestaci kvantového tunelování.
Rok 2018; Apple A12 Bionic, AMD architektura ZEN2
Rok 2020; AMD architektura ZEN3

Odkazy

[editovat |editovat zdroj]

Reference

[editovat |editovat zdroj]

V tomto článku byl použitpřeklad textu z článkuCMOS na anglické Wikipedii.

Literatura

[editovat |editovat zdroj]

Související články

[editovat |editovat zdroj]

Externí odkazy

[editovat |editovat zdroj]
  • Obrázky, zvuky či videa k tématuCMOS na Wikimedia Commons
Logické obvody
Logická hradla

BufferNOTORNORANDNANDXORXNOR

Kombinační obvody
Sekvenční obvody
klopné obvody

RSRSTDJK

Programovatelné logické obvody

PROMPALGALCPLDFPGA

Technologie
MOSFET technologie

PMOSNMOSCMOSHMOSBiCMOS

Další technologie

DLDTLDCTLECLGTLI2LTTLRTLCML/SLC

Minimalizace logických funkcí
Ostatní
Pahýl
Pahýl
Tento článek je příliš stručný nebopostrádá důležité informace.
Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodněrozšíříte. Nevkládejte všakbez oprávnění cizí texty.
Autoritní dataEditovat na Wikidatech
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=CMOS&oldid=24381043
Kategorie:
Skryté kategorie:

[8]ページ先頭

©2009-2025 Movatter.jp