¿Qué es un semiconductor de óxido metálico complementario?
Un semiconductor de óxido metálico complementario, o CMOS, es el controlador lógico básico que se utiliza en un circuito integrado. La tecnología complementaria de diseño de semiconductores de óxido de metal se encuentra tradicionalmente en microprocesadores utilizados en computadoras, memoria de computadora y tecnologías de placas de superficie impresas móviles, como teléfonos móviles y dispositivos de computación portátiles. El punto de venta clave de un dispositivo CMOS es su muy baja tasa de consumo de energía, en comparación con la otra tecnología lógica disponible, la lógica transistor-transistor (TTL).
El CMOS utiliza dos combinaciones de metales diferentes para establecer la puerta de enlace lógica que entra en el semiconductor de óxido de metal complementario. Como tal, la resistencia entre estos dos metales es muy alta. En consecuencia, siguiendo la ley de Ohm de que el voltaje es igual a la corriente por la resistencia, cuanto mayor es la resistencia, menos corriente se requiere para mantener un voltaje dado.
Otra característica de diseño importante de CMOS es su controlador lógico AND / OR. Lo que permite este controlador es que la unidad solo esté operativa durante una fase dinámica. En términos del mundo real, esto significa que el controlador lógico es similar a un grifo que solo permite que el agua fluya cuando lo exige un usuario y no siempre tiene que tener agua para funcionar.
El controlador CMOS consumirá la mitad de la energía de un controlador lógico que requiere energía para funcionar tanto en las posiciones dinámicas como estáticas. Este uso eficiente de la energía para realizar diversas funciones lógicas hace que este tipo de controlador lógico sea ideal para aplicaciones donde la fuente de alimentación es muy limitada. Un ejemplo es un teléfono celular que debe estar operativo durante varias horas o incluso días a la vez sin tener que volver a enchufarlo para recargar la batería.
El primer semiconductor de óxido metálico complementario fue patentado en 1967 por Frank Wanless, un ingeniero de Fairchild Semiconductor. El primer uso comercial exitoso del CMOS fue establecido por la compañía RCA en 1968. Inicialmente, el mayor inconveniente de usar una unidad lógica CMOS era la velocidad a la que podían realizarse las funciones lógicas. El controlador TTL, aunque similar, fue capaz de realizar funciones a una velocidad más rápida, incluso mientras consumía más energía. Con la característica de diseño inherente de menor consumo de energía, los ingenieros pronto pudieron aumentar la velocidad del rendimiento del CMOS a un nivel mucho más rápido que los controladores TTL tradicionales.
Los semiconductores de óxido metálico complementario se construyeron originalmente de aluminio. Sin embargo, las mejoras en la industria de los semiconductores introdujeron nuevos metales, como el tantalio y el polisilicio. Estos metales y otros compuestos generan mucho menos calor y son mucho menos propensos a fallar que los componentes de aluminio tradicionales. Cuanto menos calor produce un elemento, más eficientemente usa la energía requerida para varias funciones, usando menos energía de la batería.