Ho letto molti argomenti qui. Ho letto alcune persone dicendo che preferisco "avere caratteristiche CMOS" e così via, anche in alcune schede tecniche (come AVR), dicono che hanno caratteristiche CMOS, ecc ... Ricordo una volta una parola "compatibile CMOS"?
Quindi perché avere "caratteristiche CMOS" rende le persone orgogliose?
Risposte:
La logica CMOS (semiconduttore a ossido di metallo complementare) presenta un numero di caratteristiche desiderabili:
Si riferisce a come sono costruite le porte sull'IC. CMOS significa MOS complementare (semiconduttore a ossido di metallo), che utilizza sia PMOS che NMOS (cioè complementari) per costruire la logica.
CMOS è veloce, ha una grande ventola e consuma meno energia rispetto ad altre tecnologie.
Altre famiglie sono TTL (logica a transistor-transistor, NPN / PNP ancora in uso), ECL (logica accoppiata a emettitore - veloce ma consuma molta energia - ancora utilizzata in varie forme) DTL (logica a transistor a diodi - vecchia) e RTL (transistor a resistore logica (più vecchia)
"CMOS compatibile" o "TTL compatibile" viene utilizzato frequentemente per descrivere i livelli di tensione richiesti per la logica 1 e 0.
Oli e Olin hanno spiegato i punti di forza di CMOS, ma lasciami fare un passo indietro.
TL: DR: la logica complementare consente un'oscillazione della tensione di uscita rail-to-rail e i transistor MOSFET sono una tecnologia molto scalabile (miliardi di transistor possono essere ottenuti su una piccola superficie) con alcune proprietà molto utili (rispetto a BJT).
La necessità di cancelli complementari è dovuta al fatto che il concetto di cancello più semplice si basa sull'idea di pull-up e pull-down; questo significa che c'è un dispositivo (un transistor o un insieme di transistor) che tira in alto l'uscita (a '1') e un altro dispositivo per tirarlo verso il basso (a '0').
Così complementare (la 'C' in CMOS) perché usi due dispositivi che si comportano in modo opposto e sono quindi complementari. Quindi, la logica si sta invertendo perché nMOS (che tira giù) richiede un'alta tensione di ingresso ('1') per accendersi e pMOS richiede una bassa tensione ('0').
E alcune informazioni aggiuntive: come ha anche detto Olin, il motivo principale per la diffusione della tecnologia MOSFET è che si tratta di un dispositivo planare, il che significa che è adatto per essere realizzato sulla superficie di un semiconduttore.
Questo perché, come puoi vedere nella figura, la costruzione di un MOSFET (questo è un canale n, il canale p nello stesso substrato richiede una regione drogata aggiuntiva chiamata n-well) sostanzialmente consiste nel drogare le due regioni n + e depositare cancello e contatti (molto molto semplificato).
Oggi i transistor BJT sono anche realizzati con tecnologia MOS, che significa "inciso" su una superficie, ma fondamentalmente consistono in tre strati di semiconduttori drogati in modo diverso, quindi sono principalmente pensati per una tecnologia discreta. In effetti, il modo in cui sono ora costruiti sta creando questi tre strati a diverse profondità nel silicio e (solo per dare un'idea), nella recente tecnologia occupano un'area nell'ordine del micrometro quadrato o giù di lì, mentre i transistor MOS possono essere costruito con tecnologia <20 nm (aggiorna questo valore regolarmente), con un'area complessiva che può essere dell'ordine di circa 100 nm². (foto a destra)
Quindi puoi vedere che, aggiunto alle altre proprietà, un transistor MOSFET è molto più adatto (nella tecnologia di oggi) per ottenere l'integrazione su scala molto grande, o VLSI.
Ad ogni modo, i transistor bipolari sono ancora ampiamente utilizzati nell'elettronica analogica, per le loro migliori proprietà di linearità. Inoltre, un BJT è più veloce di un MOSFET costruito con la stessa tecnologia (inteso come dimensioni del transistor).
Si noti che CMOS non è equivalente a MOS: poiché la C sta per "Complementare", è una configurazione particolare (anche se ampiamente utilizzata) per porte MOS, mentre i circuiti ad alta velocità usano spesso la logica dinamica, che mira a ridurre sostanzialmente la capacità di ingresso di cancelli. In effetti, provare a spingere la tecnologia al limite, avere due capacità di gate (come CMOS) all'ingresso è causa di perdita di prestazioni. Si potrebbe dire che è sufficiente aumentare la corrente erogata dallo stadio precedente ma, per fare un esempio, 2x velocità di carica richiede 2x corrente di carica, ciò significa 2x conducibilità, che si ottiene con larghezza del canale 2x e - sorpresa - che raddoppia il capacità di ingresso.
Altre topologie, come la logica pass-transistor, possono semplificare la struttura di determinate porte e talvolta raggiungere una maggiore velocità.
Cambiando argomento, quando si parla di microcontrollori e interfacce, è importante ricordare che l'elevata impedenza di ingresso delle porte CMOS rende molto importante garantire che i pin di Input / Output non vengano mai lasciati fluttuanti (se hanno protezione, questo è garantito internamente), poiché i loro il cancello può essere esposto a rumore esterno e assumere valori imprevedibili (con possibili latch-up e danni). Quindi affermare che un dispositivo ha caratteristiche CMOS dovrebbe anche avvisarti di questo.
Se conosci le alternative che c'erano prima che ci fosse CMOS o prima che CMOS fosse abbastanza veloce per competere, capiresti che è una grande tecnologia.
Le alternative erano TTL, LS-TTL, P- o NMOS.
Senza il basso consumo di energia della tecnologia CMOS nessuno degli attuali microprossessori era nemmeno vicino alla pratica praticabilità.
Oggi i microprocessori CMOS hanno una densità di potenza (dissipazione di potenza per area truciolo) simile a quella di una piastra di cottura. Immagina che la densità di potenza delle tecnologie alternative sia 100 o 1000 volte superiore.
Solo per aggiungere ciò a cui altri hanno già risposto, uno dei motivi per cui un produttore di chip pubblicizzerà la propria parte è compatibile con CMOS o ha output CMOS effettivi, è ciò significa che è possibile utilizzare il proprio chip con tutti gli altri CMOS e CMOS- chip compatibili.
Ad esempio, se si dispone di un microcontrollore o FPGA con pin I / O CMOS, è possibile utilizzarlo con chip logici di colla CMOS, o EEPROM CMOS o ADC CMOS. Avere tutte queste parti che usano un'interfaccia standardizzata significa che (principalmente) sai che puoi collegarle tutte l'una all'altra e funzioneranno.
CMOS si riferisce a una tecnologia per creare circuiti integrati (quindi non si applica a dispositivi passivi come i resistori). Esistono altre tecnologie , come TTL e NMOS.
Un grande vantaggio di CMOS è che utilizza meno energia rispetto ad altre tecnologie. I progetti CMOS hanno un consumo di energia statica quasi nullo. Solo durante le transizioni CMOS utilizza una quantità di energia non trascurabile, ma anche in questo caso è ancora estremamente piccola poiché CMOS cambia rapidamente , nell'ordine di picosecondi per i progetti pratici più veloci. (È per questo che i microcontrollori consumano più energia a frequenze di clock più elevate, poiché frequenze più alte significano transizioni più frequenti.)
Tutto ciò significa meno calore residuo e circuiti integrati più densi (ovvero impronte IC più piccole per la stessa funzione). Se il tuo dispositivo funziona a batterie per la maggior parte del tempo o deve essere il più piccolo possibile (ad es. Smartphone), questa è una grande vittoria.
Fondamentalmente siamo classificati famiglie logiche in DUE tipi 1) famiglie logiche unipolari 2) famiglie logiche bipoliche I circuiti integrati di questa famiglia sono costruiti utilizzando un dispositivo unipolare come MOSFET.