CMOS

De Viquipèdia

CMOS (de l'anglès Complementary Metall Oxide Semiconductor, "Metall Òxid Semiconductor Complementari") és una de les famílies lògiques empleades en la fabricació de circuits integrats (xips). La seva principal característica consisteix en la utilització conjunta de transistors de tipus pMOS i tipus nMOS configurats de tal forma que, en estat de repòs, el consum d'energia és únicament l'a causa de els corrents paràsits. En l'actualitat, la majoria dels circuits integrats que es fabriquen utilitzen la tecnologia CMOS. Això inclou microprocessadors, memòries, DSPs i molts altres tipus de xips digitals.

[edita] Principi de funcionament

En un circuit CMOS, la funció lògica a sintetitzar s'implementa per duplicat mitjançant dos circuits: un basat exclusivament en transistors pMOS (circuit de pull-up), i altre basat exclusivament en transistors nMOS (circuit de pull-down). El circuit pMOS és emprat per a propagar el valor binari 1 (pull-up), i el circuit nMOS per a propagar el valor binari 0 (pull-down). Vegi's la figura. Representa una porta lògica NOT o inversor.

• Quan l'entrada és 1, el transistor nMOS està en estat de conducció. A l'estar la seva font connectada a terra (0), el valor 0 es propaga al drenador i per tant a la sortida de la porta lògica. El transistor pMOS, per contra, està en estat de no conducció

• Quan l'entrada és 0, el transistor pMOS està en estat de conducció. A l'estar la seva font connectada a l'alimentació (1), el valor 1 es propaga al drenador i per tant a la sortida de la porta lògica. El transistor nMOS, per contra, està en estat de no conducció.

Una altra de les característiques importants dels circuits CMOS és que són regeneratius: un senyal degradat que escometi una porta lògica CMOS es veurà restaurada al seu valor lògic inicial 0 o 1, sempre que encara estigui dintre dels marges de soroll que el circuit pugui tolerar

[edita] Ventajes e inconvenientes

La família lògica té una sèrie d'avantatges que la fan superior a unes altres en la fabricació de circuits integrats digitals: * El baix consum de potència estàtica, gràcies a l'alta impedància d'entrada dels transistors de tipus MOSFET i que, en estat de repòs, un circuit CMOS només experimentarà corrents paràsits. Això és degut al fet que en cap dels dos estats lògics existeix un camí directe entre la font d'alimentació i el terminal de terra, o el que és el mateix, un dels dos transistors que formen l'inversor CMOS bàsic es troba en la regió de cort en estat estacionari. * Gràcies al seu caràcter regeneratiu, els circuits CMOS són robusts enfront de soroll o degradació de senyal a causa de la impedància del metall d'interconnexió. * Els circuits CMOS són senzills de dissenyar. * La tecnologia de fabricació està molt desenvolupada, i és possible aconseguir densitats d'integració molt altes a un preu molt menor que altres tecnologies Alguns dels inconvenients són els següents: * A causa del caràcter capacitivo dels transistors MOSFET, i al fet que aquests són emprats per duplicat en parelles nMOS-pMOS, la velocitat dels circuits CMOS és comparativament menor que la d'altres famílies lògiques. * Són vulnerables a latch-up: Consisteix en l'existència d'un tiristor paràsit en l'estructura CMOS que entra en conducció quan la sortida supera l'alimentació. Això es produïx amb relativa facilitat a causa de la component inductiva de la xarxa d'alimentació dels circuits integrats. El latch-up produïx un camí de baixa resistència al corrent d'alimentació que implica la destrucció del dispositiu. Seguint les tècniques de disseny adequades aquest risc és pràcticament nul. Generalment és suficient amb espaiar contactes de substrat i pous de difusió amb suficient regularitat, per a assegurar-se que està sòlidament connectat a massa o alimentació. * Segons es va reduint la grandària dels transistors, els corrents paràsits comencen a ser comparables als corrents dinàmics (degudes a la commutació dels dispositius).

Aquest article és un esborrany sobre informàtica. Podeu ajudar la Viquipèdia ampliant-lo.