Inelettronica unBiCMOS (acronimo dell'ingleseBipolar Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,lett."metallo-ossido-semiconduttore complementare bipolare") è un tipo di tecnologia utilizzata inelettronica digitale per la produzione di componenti elettronici integrati.
L'acronimo indica la tecnologia mista che integraCMOS eBJT sullo stesso chip semiconduttore. Il vantaggio di questo procedimento è il fatto che si avvalora dei vantaggi dei dispositivi realizzabili nelle due diverse tecnologie.[1]
Inizialmente, l'integrazione ditransistori bipolari e MOS in un unico dispositivo si dimostrò difficile e costosa. Per questa ragione, in genere, un dispositivo è costruito con una sola delle due famiglie di transistor, a seconda delle specifiche e delle applicazioni.Mentre i progettisti dicircuiti discreti possono da tempo disporre dei vantaggi derivanti dall'uso combinato di MOSFET e BJT, nel campo dell'elettronica integrata è stato possibile introdurre la logica BiCMOS solo alla fine degli anni '80.Per fare ciò è stato necessario modificare i processi CMOS, in seguito all'introduzione dei processi a doppia tasca, dei substrati con epitassia, e grazie all'uso di processi avanzati per i bipolari quali gli emettitori inpolisilicio, le strutture autoallineate e gli isolamenti LOCOS.L'avvento delle applicazioni wireless, ha determinato un'aumentata richiesta di integrati perRF ad alte prestazioni. È stato possibile supplire a questa necessità con l'introduzione di processi BiCMOS a SiGe (Silicio-Germanio), competitivi con i processi in GaAs (Arsenuro digallio) e compatibili con processi Si. Questi nuovi processi permettono di raggiungere frequenze di transizione pari a 50–70 GHz, contro i 10 GHz di un normale transistore bipolare npn.
Principalmente un dispositivo BiCMOS è costituito dalla cascata di uno stadio di ingresso CMOS e uno stadio di uscita di tipo totem-pole a BJT. Generalmente unarete di pilotaggio del totem-pole (tipicamente 2 transistor NMOS) è necessaria per migliorarne le prestazioni dinamiche.È quindi evidente che in ingresso avremo un'altaimpedenza dovuta ai gate dei transistori MOS e in uscita una bassa impedenza dovuta alla coppia di bipolari.Altre configurazioni prevedono una più complessa rete di pilotaggio costituita daNMOS ePMOS e permettono così una escursione logica completa.
I vantaggi principali sono derivati direttamente dai vantaggi delle due famiglie di dispositivi: se da un lato il MOS presenta basso consumo di potenza ed ampi margini di rumore, dall'altro il bipolare presenta una maggiore capacità di pilotaggio di carichi elevati e alto guadagno.Normalmente, un circuito CMOS, per ottenere un adeguatofan-out (capacità di pilotare un carico), deve fare uso di circuiti di accoppiamento (buffer).Un altro importante vantaggio è che la capacità complessiva di una porta BiCMOS è quasi pari a quella del solo BJT, dunque bassa. Questo permette un notevole incremento delle prestazioni in frequenza del BiCMOS se usato comeamplificatore a larga banda, o allo stesso modo, un notevole incremento della frequenza di switching se usato incircuiti logici.Altro importante vantaggio è la possibilità di coniugare nello stesso integratoelettronica analogica e digitale, che risulta utile nel realizzaresystem-on-a-chip.
La logica BiCMOS richiede un processo di fabbricazione complesso e dunque costoso. È perciò necessario che le elevate prestazioni che dimostra in certi campi vengano realmente sfruttate.Altra caratteristica è il consumo dipotenza: se questo è infatti nettamente inferiore a quello di una porta logicaTTL equivalente, non sarà mai ridotto quanto quello di un dispositivo CMOS.
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