Qu'est-ce qu'un semi-conducteur d'oxyde de métal complémentaire?
Un semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire, ou CMOS, est le contrôleur logique de base utilisé dans un circuit intégré. La technologie de conception de semi-conducteurs en oxyde de métal complémentaire est traditionnellement utilisée dans les microprocesseurs utilisés dans les technologies des ordinateurs, de la mémoire informatique et des panneaux à surface imprimée mobiles, tels que les téléphones mobiles et les dispositifs informatiques portables. Le principal argument de vente d’un dispositif CMOS est son très faible taux de consommation d’énergie, comparé à l’autre technologie logique disponible, la logique à transistors-transistors (TTL).
Le CMOS utilise deux combinaisons de métaux différentes pour établir la passerelle logique qui entre dans le semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire. En tant que tel, la résistance entre ces deux métaux est très élevée. Par conséquent, en suivant la loi d'Ohm selon laquelle la tension est égale à la résistance multipliée par le courant, plus la résistance est élevée, moins le courant nécessaire pour maintenir une tension donnée est nécessaire.
Une autre caractéristique de conception importante de CMOS est son contrôleur logique AND / OR. Ce que ce contrôleur permet, c’est que l’unité ne soit opérationnelle que pendant une phase dynamique. En termes réels, cela signifie que le contrôleur logique est similaire à un robinet qui ne permet à l'eau de s'écouler que lorsque cela est demandé par un utilisateur et ne nécessite pas toujours que de l'eau s'écoule pour fonctionner.
Le contrôleur CMOS consomme la moitié de la puissance d’un contrôleur logique qui en a besoin pour fonctionner à la fois en dynamique et en statique. Cette utilisation efficace de l'énergie pour mener à bien diverses fonctions logiques rend ce type de contrôleur logique idéal pour les applications où l'alimentation est très limitée. Un exemple: un téléphone cellulaire devant fonctionner pendant plusieurs heures voire plusieurs jours sans être rebranché pour recharger la batterie.
Le premier semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire a été breveté en 1967 par Frank Wanless, ingénieur chez Fairchild Semiconductor. La première utilisation commerciale réussie de la CMOS a été établie par la société RCA en 1968. À l’origine, le principal inconvénient de l’utilisation d’une unité logique CMOS était la vitesse à laquelle les fonctions logiques pouvaient être exécutées. Le contrôleur TTL, bien que similaire, était capable d’exécuter des fonctions plus rapidement, même en consommant plus d’énergie. Grâce à la fonctionnalité de conception inhérente à une consommation d'énergie inférieure, les ingénieurs ont rapidement été en mesure d'augmenter la vitesse de performance du CMOS à un niveau beaucoup plus rapide que les contrôleurs TTL traditionnels.
Les semi-conducteurs d'oxydes métalliques complémentaires étaient à l'origine construits en aluminium. Les améliorations dans l'industrie des semi-conducteurs ont toutefois introduit de nouveaux métaux, tels que le tantale et le polysilicium. Ces métaux et autres composés génèrent beaucoup moins de chaleur et sont beaucoup moins sujets aux défaillances que les composants en aluminium traditionnels. Moins un élément produit de chaleur, plus il utilise efficacement l’énergie nécessaire à diverses fonctions, tout en consommant moins de la batterie.