相補型金属酸化物半導体とは何ですか？

相補型金属酸化膜半導体（CMOS）は、集積回路で使用される基本的なロジックコントローラーです。 相補型金属酸化物半導体設計技術は、コンピューター、コンピューターメモリ、および携帯電話やハンドヘルドコンピューティングデバイスなどのモバイル印刷表面ボード技術で使用されるマイクロプロセッサーで伝統的に見られます。 CMOSデバイスの主なセールスポイントは、利用可能な他のロジックテクノロジであるトランジスタ-トランジスタロジック（TTL）と比較して、消費電力が非常に低いことです。

CMOSは、2つの異なる金属の組み合わせを使用して、相補型金属酸化物半導体に入るロジックゲートウェイを確立します。 そのため、これら2つの金属間の抵抗は非常に高くなります。 その結果、電圧は電流と抵抗の積に等しいというオームの法則に従うことにより、抵抗が高いほど、所定の電圧を維持するために必要な電流が少なくなります。

CMOSのもう1つの重要な設計機能は、AND / ORロジックコントローラーです。 このコントローラで許可されるのは、ユニットが動的フェーズでのみ動作可能であることです。 実世界の用語では、これはロジックコントローラーが、ユーザーが要求したときにのみ水を流す蛇口に似ており、動作するために常に水を流す必要がないことを意味します。

CMOSコントローラーは、動的位置と静的位置の両方で動作するために電力を必要とするロジックコントローラーの半分の電力を消費します。 さまざまな論理機能を実行するためのこの効率的な電力の使用により、このタイプの論理コントローラは、電力供給が非常に限られているアプリケーションに最適です。 一例として、バッテリーを再充電するためにプラグを差し込むことなく、数時間または数日間でも動作する必要がある携帯電話があります。

最初の相補型金属酸化物半導体は、フェアチャイルドセミコンダクターのエンジニアであるフランクワンレスによって1967年に特許を取得しました。 CMOSの最初の成功した商業利用は、1968年にRCA社によって確立されました。当初、CMOSロジックユニットを使用することの最大の欠点は、ロジック機能を実行できる速度でした。 TTLコントローラーも同様ですが、より多くの電力を消費しながら、より速い速度で機能を実行できました。 低消費電力という固有の設計機能により、エンジニアはすぐにCMOSのパフォーマンスを従来のTTLコントローラーよりもはるかに高速なレベルまで上げることができました。

相補型金属酸化物半導体は、もともとアルミニウムで構成されていました。 ただし、半導体業界の改善により、タンタルやポリシリコンなどの新しい金属が導入されました。 これらの金属やその他の化合物は、従来のアルミニウム製部品よりも発熱がはるかに少なく、故障しにくいです。 発熱量が少ないほど、さまざまな機能に必要な電力をより効率的に使用し、バッテリー電力を削減します。