CMOS

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 11 صور
الموسوعة الحرة
عاكس CMOS ( بوابة منطقية NOT )

أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية ( CMOS ) هي نوع من عمليات تصنيع ترانزستورات تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة ( MOSFET)، وتستخدم أزواجًا متكاملة ومتناظرة من ترانزستورات MOSFET من النوع p والنوع n للوظائف المنطقية. [ 1 ] تُستخدم تقنية CMOS في بناء رقائق الدوائر المتكاملة (IC)، بما في ذلك المعالجات الدقيقة ، ووحدات التحكم الدقيقة ، ورقائق الذاكرة ، ودوائر المنطق الرقمي الأخرى . تفوقت تقنية CMOS على منطق NMOS لتصبح عملية تصنيع MOSFET السائدة لرقائق التكامل واسع النطاق جدًا (VLSI) في ثمانينيات القرن الماضي، لتحل محل تقنية منطق الترانزستور-الترانزستور (TTL) السابقة في الوقت نفسه. ومنذ ذلك الحين، ظلت CMOS عملية التصنيع القياسية لأجهزة أشباه الموصلات MOSFET . اعتبارًا من عام 2011تم تصنيع 99% من رقائق الدوائر المتكاملة، بما في ذلك معظم الدوائر المتكاملة الرقمية والتناظرية والمختلطة ، باستخدام تقنية CMOS. [ 2 ]

في عام ١٩٤٨، حصل جون باردين ووالتر براتين ، مخترعا تقنية الترانزستور، على براءة اختراع لترانزستور ذي بوابة معزولة (IGFET) مزود بطبقة انعكاس. ويُشكل مفهوم باردين أساس تقنية CMOS الحالية. وقدّم فرانك وانلاس وتشيه -تانغ ساه من شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات عملية CMOS في المؤتمر الدولي للدوائر المتكاملة الصلبة عام ١٩٦٣. وفي وقت لاحق، قدّم وانلاس طلب براءة اختراع أمريكية رقم ٣,٣٥٦,٨٥٨ لدوائر CMOS، وحصل عليها عام ١٩٦٧. وقامت شركة RCA بتسويق هذه التقنية تحت العلامة التجارية "COS-MOS" في أواخر الستينيات، مما أجبر الشركات المصنعة الأخرى على البحث عن اسم آخر، ليصبح "CMOS" الاسم القياسي لهذه التقنية بحلول أوائل السبعينيات. ومن أهم خصائص أجهزة CMOS مناعتها العالية ضد التشويش وانخفاض استهلاكها للطاقة الساكنة . [ 3 ] بما أن أحد ترانزستورات زوج MOSFET يكون دائمًا في وضع الإيقاف، فإن التوصيل التسلسلي يستهلك طاقة كبيرة لفترة وجيزة فقط أثناء التبديل بين حالتي التشغيل والإيقاف. ونتيجة لذلك، لا تُنتج أجهزة CMOS حرارة مهدرة بقدر ما تُنتجه أنواع أخرى من الدوائر المنطقية، مثل منطق NMOS أو منطق الترانزستور-الترانزستور (TTL)، والتي عادةً ما يكون لها تيار مستمر حتى عند عدم تغيير حالتها. تسمح هذه الخصائص لتقنية CMOS بدمج كثافة عالية من الوظائف المنطقية على شريحة واحدة. ولهذا السبب تحديدًا أصبحت CMOS التقنية الأكثر استخدامًا في تصنيع شرائح VLSI.

يشير مصطلح "أشباه الموصلات المعدنية-الأكسيدية" إلى البنية الفيزيائية لترانزستورات تأثير المجال MOS ، حيث توضع بوابة معدنية فوق عازل أكسيدي، والذي بدوره يوضع فوق مادة شبه موصلة . كان الألومنيوم يُستخدم سابقًا، ولكن المادة المستخدمة الآن هي السيليكون متعدد التبلور . وقد عادت البوابات المعدنية الأخرى إلى الظهور مع ظهور مواد عازلة عالية السماحية (κ) في عملية CMOS، كما أعلنت شركتا IBM وIntel لعقدة 45 نانومتر والأحجام الأصغر. [ 4 ]

تُستخدم تقنية CMOS أيضًا في الدوائر التناظرية مثل مستشعرات الصور ( مستشعرات CMOS )، ومحولات البيانات ، ودوائر الترددات اللاسلكية ( RF CMOS )، وأجهزة الإرسال والاستقبال المتكاملة للغاية للعديد من أنواع الاتصالات.

تاريخ

رسم تخطيطي لعام 1957 لأحد أجهزة الترانزستور التي صنعها فروتش وديريك [ 5 ]

طُرح مبدأ التناظر التكميلي لأول مرة على يد جورج سزيكلاي عام 1953، الذي ناقش حينها العديد من الدوائر ثنائية القطب التكميلية. وفي عام 1962، اخترع بول وايمر ، الذي كان يعمل أيضًا في شركة RCA ، دوائر الترانزستورات الرقيقة (TFT) التكميلية، وهي تقنية قريبة من تقنية CMOS. وقد اخترع دوائر القلابات والعاكسات التكميلية، لكنه لم يُجرِ أي عمل في مجال المنطق التكميلي الأكثر تعقيدًا. وكان أول من تمكن من وضع ترانزستورات TFT من نوع p و n في دائرة واحدة على نفس الركيزة. قبل ذلك بثلاث سنوات، نشر جون تي. وولمارك وسانفورد إم. ماركوس مجموعة متنوعة من وظائف المنطق المعقدة المُنفذة كدوائر متكاملة باستخدام ترانزستورات JFET ، بما في ذلك دوائر الذاكرة التكميلية. وكان فرانك وانلاس على دراية بالعمل الذي أنجزه وايمر في شركة RCA. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

في عام 1955، قام كارل فروتش ولينكولن ديريك، عن طريق الخطأ، بتنمية طبقة من ثاني أكسيد السيليكون فوق رقاقة السيليكون، ولاحظا تأثيرات التخميل السطحي. [ 12 ] وبحلول عام 1957، تمكن فروتش وديريك، باستخدام تقنيات التغطية والترسيب المسبق، من تصنيع ترانزستورات السيليكون. وأظهرا أن ثاني أكسيد السيليكون يحمي رقائق السيليكون من انتشار الشوائب داخلها، ويعزلها عن التلف الناتج عن الحرارة أثناء العملية. [ 12 ] [ 13 ] درس جيه آر ليجينزا و دبليو جي سبيتزر آلية نمو الأكاسيد حراريًا، وقاما بتصنيع طبقة Si/SiO₂ عالية الجودة في عام 1960. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

محاكاة لتكوين قناة الانعكاس (كثافة الإلكترونات) وبلوغ جهد العتبة (IV) في ترانزستور MOSFET ذي سلك نانوي. يقع جهد العتبة لهذا الجهاز عند حوالي 0.45  فولت.

في أعقاب هذا البحث، اقترح محمد عطا الله وداوون كانغ ترانزستور MOS سيليكوني عام 1959 [ 17 ] ، ونجحا في عرض جهاز MOS عامل مع فريق مختبرات بيل عام 1960. [ 18 ] [ 19 ] ضمّ فريقهم إي إي لابيت وإي آي بوفيلونيس اللذين قاما بتصنيع الجهاز؛ وإم أو ثورستون، وإل إيه داسارو، وجيه آر ليجينزا الذين طوروا عمليات الانتشار؛ وإتش كيه جوميل وآر ليندنر اللذين قاما بتوصيف الجهاز. [ 20 ] [ 21 ] كان هناك في الأصل نوعان من منطق MOSFET، وهما PMOS ( ترانزستور MOS من النوع p ) و NMOS ( ترانزستور MOS من النوع n ). [ 22 ]

في عام 1948، حصل باردين وبراتين على براءة اختراع للنموذج الأولي لترانزستور MOSFET، وهو ترانزستور ذو بوابة معزولة (IGFET) مزود بطبقة انعكاس. تُشكل براءة اختراع باردين، ومفهوم طبقة الانعكاس، أساس تقنية CMOS الحالية. [ 23 ] وقد طوّر تشيه-تانغ ساه وفرانك وانلاس في شركة فيرتشايلد نوعًا جديدًا من منطق MOSFET يجمع بين عمليتي PMOS وNMOS، يُسمى MOS التكميلي (CMOS) . في فبراير 1963، نشرا الاختراع في ورقة بحثية . [ 24 ] [ 25 ] في كل من الورقة البحثية وبراءة الاختراع التي قدمها وانلاس، تم توضيح عملية تصنيع أجهزة CMOS، استنادًا إلى الأكسدة الحرارية لركيزة السيليكون لإنتاج طبقة من ثاني أكسيد السيليكون تقع بين ملامس المصرف وملامس المصدر. [ 26 ] [ 25 ]

بدأت شركة RCA بتسويق تقنية CMOS في أواخر الستينيات. واعتمدت RCA هذه التقنية في تصميم الدوائر المتكاملة ، حيث طورت دوائر CMOS لحاسوب تابع للقوات الجوية عام 1965، ثم شريحة ذاكرة SRAM بتقنية CMOS بسعة 288 بت عام 1968. [ 24 ] كما استخدمت RCA تقنية CMOS في دوائرها المتكاملة من سلسلة 4000 عام 1968، بدءًا بعملية تصنيع أشباه الموصلات بدقة 20 ميكرومتر ، قبل أن تتوسع تدريجيًا إلى عملية بدقة 10 ميكرومتر على مدى السنوات التالية. [ 27 ] 

تجاهلت صناعة أشباه الموصلات الأمريكية في البداية تقنية CMOS لصالح تقنية NMOS، التي كانت أكثر قوة آنذاك. إلا أن تقنية CMOS سرعان ما تبنتها شركات تصنيع أشباه الموصلات اليابانية وطورتها بشكل أكبر نظرًا لانخفاض استهلاكها للطاقة، مما أدى إلى ازدهار صناعة أشباه الموصلات اليابانية. [ 28 ] طورت شركة توشيبا تقنية C2MOS ( CMOS الموقوتة )، وهي تقنية دوائر تتميز باستهلاك أقل للطاقة وسرعة تشغيل أعلى من تقنية CMOS العادية، وذلك في عام 1969. واستخدمت توشيبا تقنية C2MOS لتطوير شريحة تكامل واسعة النطاق (LSI) لآلة حاسبة جيبية من نوع Elsi Mini LED من إنتاج شركة شارب ، والتي طُورت في عام 1971 وطُرحت في الأسواق في عام 1972. [ 29 ] بدأت شركة Suwa Seikosha (التي تُعرف الآن باسم Seiko Epson ) بتطوير شريحة CMOS IC لساعة كوارتز من إنتاج شركة Seiko في عام 1969، وبدأت الإنتاج الضخم مع إطلاق ساعة Seiko Analog Quartz 38SQW في عام 1971. [ 30 ] كان أول منتج إلكتروني استهلاكي بتقنية CMOS يُنتج بكميات كبيرة هو ساعة Hamilton Pulsar "Wrist Computer" الرقمية، والتي طُرحت في الأسواق في عام 1970. [ 31 ] ونظرًا لانخفاض استهلاكها للطاقة، فقد شاع استخدام منطق CMOS في الآلات الحاسبة والساعات منذ سبعينيات القرن الماضي. [ 32 ]

كانت معالجات PMOS أولى المعالجات الدقيقة في أوائل سبعينيات القرن العشرين، والتي هيمنت في البداية على صناعة المعالجات الدقيقة . وبحلول أواخر السبعينيات، تفوقت معالجات NMOS على معالجات PMOS. [ 33 ] ظهرت معالجات CMOS في عام 1975، مع معالج Intersil 6100 ، [ 33 ] ومعالج RCA CDP 1801. [ 34 ] إلا أن معالجات CMOS لم تصبح مهيمنة إلا في ثمانينيات القرن العشرين. [ 33 ]

كانت تقنية CMOS في البداية أبطأ من منطق NMOS ، ولذلك شاع استخدام NMOS في أجهزة الكمبيوتر خلال سبعينيات القرن العشرين. [ 32 ] بلغ زمن الوصول لشريحة ذاكرة CMOS من إنتل 5101 ( ذاكرة SRAM سعة 1 كيلوبت ) (1974) 800 نانوثانية ، [ 35 ] [ 36 ] بينما كان زمن الوصول لأسرع شريحة NMOS في ذلك الوقت، وهي شريحة ذاكرة HMOS من إنتل 2147 ( ذاكرة SRAM سعة 4 كيلوبت) (1976)، 55/70 نانوثانية . [ 32 ] [ 36 ] في عام 1978، قدم فريق بحثي من هيتاشي بقيادة توشياكي ماسوهارا عملية Hi-CMOS ثنائية البئر، مع شريحة الذاكرة HM6147 (ذاكرة SRAM سعة 4 كيلوبت)، المصنعة بتقنية 3 ميكرومتر . [ 32 ] [ 37 ] [ 38 ] استطاعت شريحة هيتاشي HM6147 أن تُضاهي أداء شريحة إنتل 2147 HMOS (زمن الوصول 55/70 نانوثانية)، مع استهلاكها طاقة أقل بكثير (15 مللي أمبير ) مقارنةً بشريحة 2147 (110 مللي أمبير). وبفضل الأداء المُماثل واستهلاك الطاقة الأقل بكثير، تفوّقت تقنية CMOS ثنائية البئر على تقنية NMOS لتصبح عملية تصنيع أشباه الموصلات الأكثر شيوعًا لأجهزة الكمبيوتر في ثمانينيات القرن العشرين. [ 32 ]        

في ثمانينيات القرن العشرين، تفوقت المعالجات الدقيقة بتقنية CMOS على المعالجات الدقيقة بتقنية NMOS. [ 33 ] استخدمت مركبة غاليليو الفضائية التابعة لناسا ، والتي أُرسلت إلى مدار كوكب المشتري عام 1989، معالج RCA 1802 CMOS الدقيق نظرًا لانخفاض استهلاكه للطاقة. [ 31 ]

قدمت شركة إنتل عملية تصنيع أشباه الموصلات بتقنية CMOS بدقة 1.5 ميكرومتر في عام 1983. [ 39 ] وفي منتصف ثمانينيات القرن الماضي، طور بيجان دافاري من شركة IBM تقنية CMOS عالية الأداء ومنخفضة الجهد ودقيقة للغاية ، مما أتاح تطوير حواسيب أسرع، بالإضافة إلى حواسيب محمولة وأجهزة إلكترونية يدوية تعمل بالبطاريات . [ 40 ] وفي عام 1988، قاد دافاري فريقًا من شركة IBM نجح في إثبات كفاءة عملية تصنيع CMOS عالية الأداء بدقة 250 نانومتر . [ 41 ]

قامت شركة فوجيتسو بتسويق عملية CMOS بتقنية 700 نانومتر في عام 1987، [ 39 ] ثم قامت شركات هيتاشي وميتسوبيشي إلكتريك و NEC وتوشيبا بتسويق تقنية CMOS بتقنية 500 نانومتر في عام 1989. [ 42 ] وفي عام 1993، قامت شركة سوني بتسويق عملية CMOS بتقنية 350 نانومتر ، بينما قامت شركتا هيتاشي وNEC بتسويق تقنية CMOS بتقنية 250 نانومتر . وقدمت هيتاشي عملية CMOS بتقنية 160 نانومتر في عام 1995، ثم قدمت ميتسوبيشي تقنية CMOS بتقنية 150 نانومتر في عام 1996، ثم قدمت سامسونج إلكترونيكس تقنية 140 نانومتر في عام 1999. [ 42 ]       

في عام 2000، ابتكر غورتيج سينغ ساندو وترونغ تي. دوان في شركة مايكرون تكنولوجي أغشية عازلة عالية السماحية بتقنية الترسيب الطبقي الذري ، مما أدى إلى تطوير عملية CMOS فعالة من حيث التكلفة بدقة 90 نانومتر . [ 40 ] [ 43 ] طورت شركتا توشيبا وسوني عملية CMOS بدقة 65 نانومتر في عام 2002، [ 44 ] ثم بدأت شركة TSMC بتطوير منطق CMOS بدقة 45 نانومتر في عام 2004. [ 45 ] أدى تطوير تقنية النقش المزدوج للمسافة بين الصفوف بواسطة غورتيج سينغ ساندو في شركة مايكرون تكنولوجي إلى تطوير تقنية CMOS بدقة 30 نانومتر في العقد الأول من الألفية الثانية. [ 40 ] 

تُستخدم تقنية CMOS في معظم أجهزة LSI و VLSI الحديثة. [ 32 ] ومنذ عام 2010، كانت وحدات المعالجة المركزية ذات الأداء الأفضل لكل واط سنويًا تعتمد على منطق CMOS الثابت منذ عام 1976. وحتى عام 2019، لا تزال تقنية CMOS المستوية هي الشكل الأكثر شيوعًا لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات، ولكنها تُستبدل تدريجيًا بتقنية FinFET غير المستوية ، القادرة على تصنيع عقد أشباه موصلات أصغر من 20 نانومتر . [ 46 ] 

التفاصيل الفنية

يشير مصطلح "CMOS" إلى نمط تصميم دوائر رقمية محدد، وإلى مجموعة العمليات المستخدمة لتنفيذ هذه الدوائر على الدوائر المتكاملة (الرقائق). تستهلك دوائر CMOS طاقة أقل من عائلات المنطق ذات الأحمال المقاومة. ونظرًا لتزايد أهمية هذه الميزة، هيمنت عمليات CMOS ومتغيراتها، ولذا فإن الغالبية العظمى من تصنيع الدوائر المتكاملة الحديثة يعتمد على عمليات CMOS. [ 47 ] يستهلك منطق CMOS حوالي سُبع طاقة منطق NMOS ، [ 32 ] وحوالي 10 ملايين مرة أقل من منطق الترانزستور ثنائي القطب (TTL). [ 48 ] [ 49 ]

تستخدم دوائر CMOS مزيجًا من ترانزستورات تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOSFETs) من النوعين p و n لتنفيذ البوابات المنطقية والدوائر الرقمية الأخرى. على الرغم من إمكانية تنفيذ منطق CMOS باستخدام أجهزة منفصلة لأغراض العرض التوضيحي، إلا أن منتجات CMOS التجارية عبارة عن دوائر متكاملة تتكون من مليارات الترانزستورات من كلا النوعين، على قطعة مستطيلة من السيليكون تتراوح مساحتها غالبًا بين 10 و 400  مم² .

تستخدم تقنية CMOS دائمًا جميع ترانزستورات MOSFET من نوع التحسين (بمعنى آخر، يؤدي جهد البوابة إلى المصدر الصفري إلى إيقاف تشغيل الترانزستور). [ 50 ]

الانقلاب

تُصمَّم دوائر CMOS بحيث يجب أن يكون لكل ترانزستور من نوع p-أكسيد-شبه موصل معدني (PMOS) مدخل إما من مصدر الجهد أو من ترانزستور PMOS آخر. وبالمثل، يجب أن يكون لكل ترانزستور من نوع NMOS مدخل إما من الأرض أو من ترانزستور NMOS آخر. يُنتج تركيب ترانزستور PMOS مقاومة منخفضة بين طرفي المصدر والمصب عند تطبيق جهد بوابة منخفض ، ومقاومة عالية عند تطبيق جهد بوابة عالٍ. من ناحية أخرى، يُنتج تركيب ترانزستور NMOS مقاومة عالية بين طرفي المصدر والمصب عند تطبيق جهد بوابة منخفض، ومقاومة منخفضة عند تطبيق جهد بوابة عالٍ. تُحقق تقنية CMOS خفض التيار عن طريق إضافة ترانزستور pMOSFET إلى كل ترانزستور nMOSFET، وتوصيل البوابتين والمصبين معًا. يؤدي تطبيق جهد عالٍ على البوابات إلى توصيل ترانزستور nMOSFET وعدم توصيل ترانزستور pMOSFET، بينما يؤدي تطبيق جهد منخفض على البوابات إلى عكس ذلك. يُقلل هذا الترتيب بشكل كبير من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. مع ذلك، خلال فترة التبديل، تعمل ترانزستورات MOSFET من نوعي pMOS و nMOS لفترة وجيزة عند انتقال جهد البوابة من حالة إلى أخرى. يؤدي هذا إلى ارتفاع مفاجئ في استهلاك الطاقة، ويصبح مشكلة خطيرة عند الترددات العالية.

عاكس CMOS ثابت. يرمز Vdd و Vss إلى المصرف والمصدر ، على التوالي . [ أ ]

تُظهر الصورة المجاورة ما يحدث عند توصيل مدخل بترانزستور PMOS (أعلى الرسم التخطيطي) وترانزستور NMOS (أسفل الرسم التخطيطي). Vdd هو جهد موجب موصول بمصدر طاقة، وVss هو الأرضي. A هو المدخل وQ هو المخرج.

عندما يكون جهد A منخفضًا (أي قريبًا من Vss)، تكون قناة ترانزستور NMOS في حالة مقاومة عالية، مما يؤدي إلى فصل Vss عن Q. أما قناة ترانزستور PMOS فتكون في حالة مقاومة منخفضة، مما يؤدي إلى توصيل Vdd بـ Q. وبالتالي، يسجل Q قيمة Vdd.

من ناحية أخرى، عندما يكون جهد A مرتفعًا (أي قريبًا من Vdd)، يكون ترانزستور PMOS في حالة مقاومة عالية، مما يؤدي إلى فصل Vdd عن Q. ويكون ترانزستور NMOS في حالة مقاومة منخفضة، مما يؤدي إلى توصيل Vss بـ Q. الآن، يسجل Q قيمة Vss.

باختصار، مخرجات ترانزستورات PMOS وNMOS متكاملة، بحيث يكون المخرج مرتفعًا عندما يكون الدخل منخفضًا، ومنخفضًا عندما يكون الدخل مرتفعًا. وبغض النظر عن قيمة الدخل، لا يبقى المخرج عائمًا أبدًا (لا تُخزَّن الشحنة بسبب سعة الأسلاك وعدم وجود تصريف كهربائي/أرضي). وبسبب هذا السلوك للدخل والمخرج، يكون خرج دائرة CMOS معكوسًا للدخل.

لا تساوي مقاومة الترانزستورات أبدًا الصفر أو اللانهاية تمامًا، لذا لن تساوي Q أبدًا Vss أو Vdd تمامًا، ولكن ستكون Q دائمًا أقرب إلى Vss مما كانت عليه A بالنسبة إلى Vdd (أو العكس إذا كانت A قريبة من Vss). بدون هذا التضخيم، سيكون هناك حد أدنى منخفض جدًا لعدد البوابات المنطقية التي يمكن توصيلها على التوالي، وسيكون منطق CMOS الذي يحتوي على مليارات الترانزستورات مستحيلاً.

دبابيس إمداد الطاقة

تُسمى أطراف إمداد الطاقة في تقنية CMOS بـ VDD و VSS ، أو VCC والأرضي (GND) حسب الشركة المصنعة. VDD و VSS هما مصطلحان موروثان من دوائر MOS التقليدية ، ويرمزان إلى إمداد المصرف وإمداد المصدر . [ 51 ] لا ينطبق هذان المصطلحان مباشرةً على تقنية CMOS، لأن كلا الإمدادين هما في الواقع إمداد مصدر. أما VCC والأرضي فهما مصطلحان موروثان من منطق TTL ، وقد تم الحفاظ على هذه التسمية مع طرح سلسلة 54C/74C من تقنية CMOS .

الازدواجية

من الخصائص المهمة لدائرة CMOS الازدواجية الموجودة بين ترانزستورات PMOS وترانزستورات NMOS. تُصمم دائرة CMOS بحيث يكون هناك مسار دائم من المخرج إلى مصدر الطاقة أو إلى الأرض. ولتحقيق ذلك، يجب أن تكون مجموعة جميع المسارات إلى مصدر الجهد مكملة لمجموعة جميع المسارات إلى الأرض. ويمكن تحقيق ذلك بسهولة بتعريف أحدهما بدلالة نفي الآخر. وبناءً على منطق قوانين دي مورغان ، فإن ترانزستورات PMOS الموصولة على التوازي لها ترانزستورات NMOS مقابلة موصولة على التوالي، والعكس صحيح.

منطق

بوابة NAND في منطق CMOS. [ أ ]

تتطلب وظائف المنطق الأكثر تعقيدًا، مثل تلك التي تتضمن بوابات AND و OR ، معالجة المسارات بين البوابات لتمثيل المنطق. عندما يتكون المسار من ترانزستورين موصولين على التوالي، يجب أن يتمتع كلا الترانزستورين بمقاومة منخفضة لجهد التغذية المقابل، مما يمثل بوابة AND. وعندما يتكون المسار من ترانزستورين موصولين على التوازي، يجب أن يتمتع أحد الترانزستورين أو كلاهما بمقاومة منخفضة لتوصيل جهد التغذية بالمخرج، مما يمثل بوابة OR.

يُظهر الشكل على اليمين مخططًا لدائرة بوابة NAND في منطق CMOS. إذا كان كل من المدخلين A وB في حالة عالية، فسيعمل كلا ترانزستوري NMOS (النصف السفلي من المخطط)، ولن يعمل أي من ترانزستوري PMOS (النصف العلوي)، وسيتم إنشاء مسار توصيل بين المخرج و Vss ( الأرضي)، مما يؤدي إلى انخفاض جهد المخرج. أما إذا كان كلا المدخلين A وB في حالة منخفضة، فلن يعمل أي من ترانزستوري NMOS، بينما سيعمل كلا ترانزستوري PMOS، مما يؤدي إلى إنشاء مسار توصيل بين المخرج و Vdd (مصدر الجهد ) ، مما يؤدي إلى ارتفاع جهد المخرج. وإذا كان أي من المدخلين A أو B في حالة منخفضة، فلن يعمل أحد ترانزستوري NMOS، وسيعمل أحد ترانزستوري PMOS، وسيتم إنشاء مسار توصيل بين المخرج و Vdd (مصدر الجهد)، مما يؤدي إلى ارتفاع جهد المخرج. بما أن التكوين الوحيد للمدخلين الذي ينتج عنه خرج منخفض هو عندما يكون كلاهما عاليًا، فإن هذه الدائرة تنفذ بوابة منطقية NAND (NOT AND).

تتمثل إحدى مزايا تقنية CMOS مقارنةً بتقنية NMOS في سرعة انتقال الإشارة من حالة منخفضة إلى حالة عالية ومن حالة عالية إلى حالة منخفضة، وذلك بفضل المقاومة المنخفضة لترانزستورات السحب (PMOS) عند تشغيلها، على عكس مقاومات الحمل في تقنية NMOS. إضافةً إلى ذلك، تتأرجح إشارة الخرج بين كامل الجهد بين مستويي الجهد المنخفض والعالي. هذه الاستجابة القوية والمتماثلة تقريبًا تجعل تقنية CMOS أكثر مقاومة للتشويش.

انظر إلى الجهد المنطقي لمعرفة طريقة حساب التأخير في دائرة CMOS.

مثال: بوابة NAND في التصميم الفيزيائي

التصميم الفيزيائي لدائرة NAND. المناطق الأكبر حجماً من الانتشار من النوع n والانتشار من النوع p هي جزء من الترانزستورات. المنطقتان الأصغر حجماً على اليسار هما نقاط توصيل لمنع ظاهرة التثبيت .
عملية مبسطة لتصنيع عاكس CMOS على ركيزة من النوع p في تصنيع أشباه الموصلات الدقيقة. في الخطوة 1، تتشكل طبقات ثاني أكسيد السيليكون مبدئيًا من خلال الأكسدة الحرارية. ملاحظة: لا تقع نقاط تلامس البوابة والمصدر والمصب عادةً في نفس المستوى في الأجهزة الحقيقية، والرسم ليس بمقياس الرسم.

يوضح هذا المثال جهاز NAND منطقيًا مرسومًا كتمثيل مادي كما سيتم تصنيعه. يمثل منظور التخطيط المادي "نظرة علوية" لمجموعة من الطبقات. تم بناء الدائرة على ركيزة من النوع p . يُشار إلى طبقات البولي سيليكون ، والانتشار، والبئر n باسم "الطبقات الأساسية"، وهي تُدخل فعليًا في أخاديد الركيزة من النوع p. (انظر الخطوات من 1 إلى 6 في مخطط العملية أسفل اليمين). تخترق نقاط التلامس طبقة عازلة بين الطبقات الأساسية والطبقة الأولى من المعدن (metal1) لتكوين اتصال.

تُصنع مداخل بوابة NAND (الموضحة باللون الأخضر) من السيليكون متعدد التبلور. تتكون الترانزستورات (الأجهزة) من تقاطع السيليكون متعدد التبلور مع طبقة الانتشار؛ طبقة انتشار من النوع N لجهاز N وطبقة انتشار من النوع P لجهاز P (موضحة باللونين الوردي والأصفر على التوالي). يتم توصيل المخرج ("out") معًا باستخدام المعدن (موضح باللون السماوي). تتم التوصيلات بين المعدن والسيليكون متعدد التبلور أو طبقة الانتشار عبر نقاط تلامس (موضحة كمربعات سوداء). يتطابق مثال التخطيط المادي مع دائرة منطق NAND الموضحة في المثال السابق.

يُصنع الجهاز من النوع N على ركيزة من النوع p، بينما يُصنع الجهاز من النوع P في بئر من النوع n. يتم توصيل "مأخذ" الركيزة من النوع p بـ VSS ، ويتم توصيل مأخذ البئر من النوع n بـ VDD لمنع ظاهرة التثبيت .

مقطع عرضي لترانزستورين في بوابة CMOS، في عملية CMOS ذات البئر n

الطاقة: التبديل والتسريب

تستهلك دوائر CMOS المنطقية طاقة أقل من دوائر NMOS المنطقية، لأنها لا تستهلك الطاقة إلا عند التبديل ("الطاقة الديناميكية"). في الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) النموذجية المصنعة بتقنية 90 نانومتر ، قد يستغرق تبديل الخرج 120 بيكو ثانية، ويحدث مرة كل 10 نانو ثانية. أما دوائر NMOS المنطقية فتستهلك الطاقة كلما كان الترانزستور قيد التشغيل، لوجود مسار تيار من Vdd إلى Vss عبر مقاومة الحمل وشبكة الترانزستور من النوع n.

تتميز بوابات CMOS الثابتة بكفاءة عالية في استهلاك الطاقة، إذ لا تستهلك طاقة تُذكر في وضع الخمول. سابقًا، لم يكن استهلاك الطاقة لأجهزة CMOS مصدر قلق رئيسي عند تصميم الرقائق، حيث كانت عوامل مثل السرعة والمساحة هي المهيمنة على معايير التصميم. ومع تطور تقنية CMOS إلى ما دون مستوى الميكرون الفرعي، ارتفع استهلاك الطاقة لكل وحدة مساحة من الرقاقة بشكل هائل.

بشكل عام، يحدث تبديد الطاقة في دوائر CMOS بسبب عنصرين، ثابت وديناميكي:

تبديد الشحنات الساكنة

لكل من ترانزستورات NMOS وPMOS جهد عتبة بين البوابة والمصدر (Vth ) ، ينخفض ​​التيار المار عبر الجهاز (ويُسمى تيار ما دون العتبة ) بشكل أُسّي دونه. تاريخيًا، كانت دوائر CMOS تعمل بجهود تغذية أعلى بكثير من جهود العتبة ( قد يكون Vdd  حوالي 5 فولت، و Vth لكل من NMOS وPMOS حوالي 700  مللي فولت). يُستخدم نوع خاص من الترانزستورات في بعض دوائر CMOS، وهو الترانزستور الأصلي ، الذي يتميز بجهد عتبة قريب من الصفر .

يُعدّ ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂ ) عازلاً جيداً، ولكن عند مستويات سُمك ضئيلة للغاية، يُمكن للإلكترونات أن تنفق عبر طبقة العزل الرقيقة جداً؛ ويتناقص احتمال حدوث ذلك بشكل أُسّي مع زيادة سُمك طبقة الأكسيد. يصبح تيار النفق بالغ الأهمية في الترانزستورات التي تُصنع  بتقنية أقل من 130 نانومتر، والتي تحتوي على طبقات أكسيد بوابة بسُمك 20  أنغستروم أو أقل.

تتولد تيارات تسريب عكسية صغيرة نتيجةً لتكوّن انحياز عكسي بين مناطق الانتشار والآبار (على سبيل المثال، الانتشار من النوع p مقابل البئر من النوع n)، وبين الآبار والركيزة (على سبيل المثال، البئر من النوع n مقابل الركيزة من النوع p). في عمليات التصنيع الحديثة، يكون تسريب الثنائيات صغيرًا جدًا مقارنةً بتيارات ما دون العتبة وتيارات النفق، لذا يمكن إهمالها أثناء حسابات القدرة.

إذا لم تتطابق النسب، فقد يكون هناك اختلاف في تيارات PMOS وNMOS؛ مما قد يؤدي إلى عدم التوازن، وبالتالي يتسبب التيار غير المناسب في ارتفاع درجة حرارة CMOS وتبديد الطاقة بلا داعٍ. علاوة على ذلك، أظهرت دراسات حديثة أن تسرب الطاقة يقل بسبب تأثيرات التقادم، وهو ما يقابله انخفاض في سرعة الأجهزة. [ 52 ]

لتحسين سرعة التصميم، اتجه المصنّعون إلى استخدام بنى ذات عتبات جهد منخفضة، ولكن نتيجةً لذلك، يُعاني ترانزستور NMOS الحديث ذو جهد عتبة (Vth ) يبلغ 200 مللي فولت من تيار تسريب  كبير تحت العتبة . وتستهلك التصاميم (مثل معالجات سطح المكتب) التي تتضمن عددًا كبيرًا من الدوائر غير النشطة في التبديل طاقةً بسبب هذا التيار. ويُمثل تيار التسريب جزءًا كبيرًا من إجمالي الطاقة المُستهلكة في هذه التصاميم. وتُعد تقنية CMOS متعددة العتبات (MTCMOS)، المتوفرة حاليًا من مصانع أشباه الموصلات، إحدى طرق إدارة تيار التسريب. في تقنية MTCMOS، تُستخدم ترانزستورات ذات جهد عتبة عالٍ عندما لا تكون سرعة التبديل بالغة الأهمية، بينما تُستخدم ترانزستورات ذات جهد عتبة منخفض في المسارات الحساسة للسرعة. وتُضيف التطورات التقنية الأخرى التي تستخدم عوازل بوابة أرقّ عنصر تسريب إضافيًا بسبب نفق التيار عبر عازل البوابة الرقيق للغاية. ويُتيح استخدام عوازل ذات ثابت عزل كهربائي عالٍ (κ) بدلًا من ثاني أكسيد السيليكون ، وهو عازل البوابة التقليدي، أداءً مشابهًا للجهاز، ولكن مع عازل بوابة أكثر سمكًا، وبالتالي تجنب هذا التيار. يُعد تقليل تسرب الطاقة باستخدام مواد جديدة وتصميمات أنظمة جديدة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على تصغير حجم تقنية CMOS. [ 53 ]

التبديد الديناميكي

شحن وتفريغ سعات الحمل

تُبدد دوائر CMOS الطاقة عن طريق شحن مكثفات الحمل المختلفة (معظمها مكثفات البوابة والأسلاك، بالإضافة إلى مكثفات المصرف وبعض مكثفات المصدر) عند تشغيلها. في دورة كاملة لمنطق CMOS، يتدفق التيار من VDD إلى مكثف الحمل لشحنه، ثم يتدفق من مكثف الحمل المشحون (CL ) إلى الأرض أثناء التفريغ. بالتالي، في دورة شحن/تفريغ كاملة، يتم نقل طاقة إجمالية Q = CL - VDD من VDD إلى الأرض. اضرب هذه الطاقة في تردد التبديل على مكثفات الحمل للحصول على التيار المستخدم، واضربها مرة أخرى في متوسط ​​الجهد للحصول على طاقة التبديل المميزة التي يبددها جهاز CMOS.P=0.5جV2و{\displaystyle P=0.5CV^{2}f}.

بما أن معظم البوابات لا تعمل/تتبدل في كل دورة ساعة ، فإنها غالباً ما تكون مصحوبة بعاملα{\displaystyle \alpha }، ويُسمى عامل النشاط. الآن، يمكن إعادة كتابة تبديد الطاقة الديناميكية على النحو التالي:P=αجV2و{\displaystyle P=\alpha CV^{2}f}.

تتمتع الساعة في النظام بمعامل نشاط α=1، لأنها ترتفع وتنخفض في كل دورة. أما معظم البيانات فلها معامل نشاط 0.1. [ 54 ] إذا تم تقدير سعة الحمل الصحيحة على عقدة ما مع معامل نشاطها، فيمكن حساب تبديد الطاقة الديناميكية عند تلك العقدة بكفاءة.

طاقة قصر الدائرة

نظرًا لوجود زمن صعود/هبوط محدود لكل من ترانزستورات pMOS و nMOS، فخلال عملية الانتقال، مثلاً من حالة الإيقاف إلى حالة التشغيل، سيبقى كلا الترانزستورين في حالة تشغيل لفترة وجيزة، مما يسمح للتيار بالمرور مباشرة من VDD إلى الأرض، وبالتالي يُحدث تيار قصر ، يُسمى أحيانًا بتيار الدائرة القصيرة . ويزداد تبديد الطاقة الناتج عن قصر الدائرة مع زيادة زمن الصعود والهبوط للترانزستورات.

أصبح هذا النوع من استهلاك الطاقة ذا أهمية بالغة في تسعينيات القرن الماضي مع ازدياد دقة الأسلاك على الرقاقة وزيادة مقاومة الأسلاك الطويلة. وتشهد بوابات CMOS الموجودة في نهاية هذه الأسلاك المقاومة بطءًا في انتقالات الإدخال. ويساهم التصميم الدقيق الذي يتجنب استخدام الأسلاك الطويلة الرفيعة ذات التغذية الضعيفة في تقليل هذا التأثير، إلا أن طاقة التغذية العكسية قد تشكل جزءًا كبيرًا من استهلاك الطاقة الديناميكي لتقنية CMOS.

حماية المدخلات

قد يتم تشغيل الترانزستورات الطفيلية المتأصلة في بنية CMOS بواسطة إشارات دخل خارج نطاق التشغيل الطبيعي، مثل التفريغ الكهروستاتيكي أو انعكاسات الخطوط . وقد يؤدي التثبيت الناتج إلى تلف أو تدمير جهاز CMOS. تُستخدم ثنائيات التثبيت في دوائر CMOS للتعامل مع هذه الإشارات. وتحدد بيانات الشركات المصنعة الحد الأقصى المسموح به للتيار الذي يمكن أن يمر عبر هذه الثنائيات.

CMOS التناظري

إلى جانب التطبيقات الرقمية، تُستخدم تقنية CMOS أيضًا في التطبيقات التناظرية . على سبيل المثال، تتوفر في السوق دوائر متكاملة لمضخمات العمليات بتقنية CMOS. ويمكن استخدام بوابات الإرسال كمضاعفات إرسال تناظرية بدلًا من مرحلات الإشارة . كما تُستخدم تقنية CMOS على نطاق واسع في دوائر الترددات الراديوية وصولًا إلى ترددات الميكروويف، في تطبيقات الإشارات المختلطة (التناظرية والرقمية).

RF CMOS

يشير مصطلح RF CMOS إلى دوائر الترددات الراديوية ( RF ) التي تعتمد على تقنية الدوائر المتكاملة CMOS للإشارات المختلطة . وتُستخدم هذه الدوائر على نطاق واسع في تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية . طُوّرت تقنية RF CMOS على يد أسد عبيدي أثناء عمله في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (UCLA) في أواخر ثمانينيات القرن الماضي. وقد أحدث هذا التطور نقلة نوعية في تصميم دوائر الترددات الراديوية، مما أدى إلى استبدال الترانزستورات ثنائية القطب المنفصلة بدوائر CMOS المتكاملة في أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية . [ 55 ] وقد مكّن هذا من إنتاج محطات طرفية متطورة ومنخفضة التكلفة وسهلة الحمل للمستخدم النهائي ، كما أدى إلى ظهور وحدات صغيرة الحجم ومنخفضة التكلفة والطاقة وسهلة الحمل لمجموعة واسعة من أنظمة الاتصالات اللاسلكية. وقد أتاح ذلك إمكانية الاتصال في أي وقت ومن أي مكان، وساهم في إحداث ثورة في مجال الاتصالات اللاسلكية ، مما أدى إلى النمو السريع لصناعة الاتصالات اللاسلكية. [ 56 ]

تُصنّع معالجات النطاق الأساسي [ 57 ] [ 58 ] وأجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية في جميع أجهزة الشبكات اللاسلكية الحديثة والهواتف المحمولة بكميات كبيرة باستخدام أجهزة RF CMOS. [ 55 ] تُستخدم دوائر RF CMOS على نطاق واسع لإرسال واستقبال الإشارات اللاسلكية في تطبيقات متنوعة، مثل تقنية الأقمار الصناعية (مثل نظام تحديد المواقع العالمي GPS )، وتقنية البلوتوث ، وتقنية الواي فاي ، وتقنية الاتصال قريب المدى (NFC)، وشبكات الهاتف المحمول (مثل الجيل الثالث والرابع ) ، والبث الأرضي ، وتطبيقات رادار السيارات ، وغيرها. [ 59 ]

تشمل أمثلة رقائق CMOS الترددية اللاسلكية التجارية هاتف Intel اللاسلكي بتقنية DECT ، ورقائق 802.11 ( Wi-Fi ) التي طورتها شركة Atheros وشركات أخرى. [ 60 ] تُستخدم منتجات CMOS الترددية اللاسلكية التجارية أيضًا في شبكات Bluetooth وشبكات LAN اللاسلكية (WLAN). [ 61 ] كما تُستخدم تقنية CMOS الترددية اللاسلكية في أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية لمعايير مثل GSM وWi-Fi وBluetooth، وأجهزة الإرسال والاستقبال للشبكات المتنقلة مثل 3G، والوحدات البعيدة في شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSN). [ 62 ]

تُعدّ تقنية CMOS للترددات الراديوية أساسية للاتصالات اللاسلكية الحديثة، بما في ذلك الشبكات اللاسلكية وأجهزة الاتصالات المتنقلة . ومن بين الشركات التي سوّقت هذه التقنية شركة إنفينون ، حيث تُباع منها أكثر من مليار وحدة سنويًا من مفاتيح الترددات  الراديوية بتقنية CMOS ، ليصل إجمالي مبيعاتها إلى 5  مليارات وحدة بحلول عام 2018.[ 63 ]​

نطاق درجة الحرارة

تعمل أجهزة CMOS التقليدية ضمن نطاق يتراوح من -55  درجة مئوية إلى +125  درجة مئوية.

كانت هناك مؤشرات نظرية منذ أغسطس 2008 تفيد بأن تقنية CMOS المصنوعة من السيليكون ستعمل حتى درجة حرارة -233  درجة مئوية (40 كلفن ). [ 64 ] ومنذ ذلك الحين، تم تحقيق درجات حرارة تشغيل تقارب 40 كلفن باستخدام معالجات AMD Phenom II المُعززة السرعة مع مزيج من التبريد بالنيتروجين السائل والهيليوم السائل . [ 65 ]  

تم اختبار أجهزة CMOS المصنوعة من كربيد السيليكون  لمدة عام عند درجة حرارة 500 درجة مئوية. [ 66 ] [ 67 ]

ترانزستورات MOS أحادية الإلكترون

تحقق ترانزستورات MOSFET فائقة الصغر (طولها 20  نانومتر وعرضها 20  نانومتر) حد الإلكترون الواحد عند تشغيلها في درجات حرارة منخفضة للغاية تتراوح بين -269  درجة مئوية (4 كلفن ) وحوالي -258 درجة مئوية (15 كلفن ). ويُظهر الترانزستور ظاهرة الحجب الكولومبي نتيجة الشحن التدريجي للإلكترونات واحدًا تلو الآخر. ويُحدد جهد البوابة عدد الإلكترونات المحصورة في القناة، بدءًا من حالة انعدام الإلكترونات، ويمكن ضبطه على إلكترون واحد أو عدة إلكترونات. [ 68 ]   

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 رموز الترانزستورات المعروضة هنا هي رموز منطقية مبسطة وليست رموزًا تخطيطية كهربائية.

مراجع

  1. ↑ "ما هي ذاكرة CMOS؟" . ويكد ساجو . مؤرشف من الأصل في 26 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2013 .
  2. ↑ فوينجيسكو، سورين (2013). الدوائر المتكاملة عالية التردد . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 164. ISBN  978-0-521-87302-4.
  3. ↑ فيرتشايلد. مذكرة التطبيق 77. "CMOS، عائلة المنطق المثالية" ؛ مؤرشفة بتاريخ 2015-01-09 في Wayback Machine . 1983.
  4. ↑ "هندسة إنتل تقود مجال ابتكار الهندسة المعمارية الدقيقة" . إنتل. مؤرشف من الأصل في 29 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه في 2 مايو 2018 .
  5. ↑ فروتش، سي جيه؛ ديريك، إل (1957). "حماية السطح والتغطية الانتقائية أثناء الانتشار في السيليكون" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi : 10.1149/1.2428650 .
  6. ↑ جورج كليفورد، سيكلاي (1953). "الخواص المتناظرة للترانزستورات وتطبيقاتها". وقائع معهد مهندسي الراديو . 41 (6): 717-724 . رمز Bibcode : 1953PIRE...41..717S . doi : 10.1109/JRPROC.1953.274250 . S2CID 51639018 . 
  7. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر. ص 162. ISBN  978-3-540-34258-8.
  8. ↑ أهرونز، ريتشارد (2012). "البحث الصناعي في الدوائر الدقيقة في شركة آر سي إيه: السنوات الأولى، 1953-1963". حوليات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لتاريخ الحوسبة . 12 (1): 60-73 . رمز Bibcode : 2012IAHC...34a..60A . doi : 10.1109/MAHC.2011.62 . S2CID 18912623 . 
  9. ↑ "التاريخ الشفوي لتوماس (توم) ستانلي" (ملف PDF) .
  10. ↑ "أخبار وملاحظات إذاعية من معهد مهندسي الراديو". وقائع معهد مهندسي الراديو . 42 (6): 1027-1043 . 1954. رمز Bibcode : 1954PIRE...42.1027. . doi : 10.1109/JRPROC.1954.274784 .
  11. ↑ والمارك، جيه تي؛ ماركوس، إس إم (1959). "الأجهزة المتكاملة باستخدام منطق الترانزستور أحادي القطبية الموصول مباشرة". مؤتمر IEEE الدولي للدوائر المتكاملة الصلبة لعام 1959. ملخص الأوراق التقنية . المجلد EC-8. الصفحات 58-59 . doi : 10.1109/ISSCC.1959.1157035 .  
  12. 1 2 هاف، هوارد؛ ريوردان، مايكل (2007-09-01). "فروش وديريك: بعد خمسين عامًا (مقدمة)" . واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 16 (3): 29. doi : 10.1149/2.F02073IF . ISSN 1064-8208 . 
  13. ↑ فروتش، سي جيه؛ ديريك، إل (1957). "حماية السطح والتغطية الانتقائية أثناء الانتشار في السيليكون" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi : 10.1149/1.2428650 .
  14. ↑ ليجينزا، جيه آر؛ سبيتزر، دبليو جي (1960-07-01). "آليات أكسدة السيليكون في البخار والأكسجين" . مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 14 : 131-136 . Bibcode : 1960JPCS...14..131L . doi : 10.1016/0022-3697(60)90219-5 . ISSN 0022-3697 . 
  15. ↑ ديل، بروس إي. (1998). "أبرز ملامح تكنولوجيا الأكسدة الحرارية للسيليكون" . علم وتكنولوجيا مواد السيليكون . الجمعية الكهروكيميائية . ص 183. ISBN  978-1-56677-193-1.
  16. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 322. ISBN  978-3-540-34258-8.
  17. ↑ باسيت، روس نوكس (2007). إلى العصر الرقمي: مختبرات الأبحاث، والشركات الناشئة، وصعود تقنية MOS . مطبعة جامعة جونز هوبكنز . الصفحات 22-23 . ISBN  978-0-8018-8639-3.
  18. ↑ أتالا، م .؛ كانغ، د. (1960). "أجهزة سطحية مستحثة بالمجال من السيليكون وثاني أكسيد السيليكون". مؤتمر أبحاث أجهزة الحالة الصلبة IRE-AIEE .
  19. ↑ "1960 - عرض ترانزستور أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS)" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يناير 2023 .
  20. ↑ كانغ، د. (1961). "جهاز سطحي من السيليكون وثاني أكسيد السيليكون". أجهزة أشباه الموصلات: أوراق رائدة . ص 583-596 . doi : 10.1142/9789814503464_0076 . {{cite book}}|journal=تم تجاهله ( مساعدة ). أُعيد طبعه في: Sze, SM (1991). أجهزة أشباه الموصلات: أوراق بحثية رائدة . سنغافورة: وورلد ساينتيفيك. doi : 10.1142/1087 . ISBN 978-981-02-0209-5.
  21. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر-فيرلاغ برلين هايدلبرغ. ص 321. ISBN  978-3-540-34258-8.
  22. ↑ "1960 - عرض ترانزستور أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS)" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب .
  23. ↑ هوارد ر. داف (2001). "جون باردين وفيزياء الترانزستور". وقائع مؤتمر AIP . المجلد 550. الصفحات 3-32 . doi : 10.1063/1.1354371 .  
  24. 1 2 "1963: اختراع دائرة MOS التكميلية" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2019 .
  25. 1 2 ساه، تشيه-تانغ ؛ وانلاس، فرانك (1963). منطق النانوواط باستخدام ثلاثيات أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة ذات التأثير الحقلي . مؤتمر IEEE الدولي للدوائر المتكاملة الصلبة لعام 1963. ملخص الأوراق التقنية. المجلد السادس. الصفحات 32-33 . doi : 10.1109 /ISSCC.1963.1157450 .  
  26. ↑ "دوائر التأثير الميداني التكميلي منخفضة الطاقة في وضع الاستعداد" (PDF) .
  27. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر. ص 330. ISBN  978-3-540-34258-8.
  28. ↑ جيلدر، جورج (1990). العالم المصغر: الثورة الكمومية في الاقتصاد والتكنولوجيا . سيمون وشوستر . ص 144-145 . ISBN  978-0-671-70592-3.
  29. ↑ "1972 إلى 1973: دوائر CMOS LSI للآلات الحاسبة (شارب وتوشيبا)" (ملف PDF) . متحف تاريخ أشباه الموصلات في اليابان . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 6 يوليو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يوليو 2019 .
  30. ↑ "أوائل سبعينيات القرن العشرين: تطور دوائر CMOS LSI للساعات" (ملف PDF) . متحف تاريخ أشباه الموصلات في اليابان . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 6 يوليو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2019 .
  31. 1 2 "السلحفاة من الترانزستورات تفوز بالسباق - ثورة متحف تاريخ الحاسوب" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  32. 1 2 3 4 5 6 7 "1978: ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة CMOS السريعة ذات البئر المزدوج (هيتاشي)" (ملف PDF) . متحف تاريخ أشباه الموصلات في اليابان . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 5 يوليو 2019. تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2019 .
  33. 1 2 3 4 كون، كيلين (2018). "CMOS وما بعد CMOS: تحديات التصغير" . مواد عالية الحركة لتطبيقات CMOS . دار وود هيد للنشر . ص 1. ISBN  978-0-08-102062-3.
  34. ↑ "معالج CDP 1800 μP متوفر تجاريًا" (ملف PDF) . مجلة Microcomputer Digest . 2 (4): 1–3 . أكتوبر 1975. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 23 سبتمبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  35. ↑ "Silicon Gate MOS 2102A" . إنتل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يونيو 2019 .
  36. ١ ٢ "قائمة منتجات إنتل مرتبة زمنيًا. المنتجات مرتبة حسب التاريخ" (ملف PDF) . متحف إنتل . شركة إنتل. يوليو ٢٠٠٥. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في ٩ أغسطس ٢٠٠٧. تم الاطلاع عليه في ٣١ يوليو ٢٠٠٧ .
  37. ↑ ماسوهارا، توشياكي؛ ميناتو، أوسامو؛ ساساكي، توشيو؛ ساكاي، يوشيو؛ كوبو، ماساهارو؛ ياسوي، توكوماسا (فبراير 1978). ذاكرة وصول عشوائي ثابتة عالية السرعة ومنخفضة الطاقة بتقنية Hi-CMOS بسعة 4 كيلوبايت . مؤتمر IEEE الدولي للدوائر المتكاملة الصلبة لعام 1978. ملخص الأوراق التقنية. المجلد 21. الصفحات 110-111 . doi : 10.1109/ISSCC.1978.1155749 . S2CID 30753823 .   
  38. ↑ ماسوهارا، توشياكي؛ ميناتو، أوسامو؛ ساكاي، يوشي؛ ساساكي، توشيو؛ كوبو، ماساهارو؛ ياسوي، توكوماسا (سبتمبر 1978). "جهاز ودوائر Hi-CMOS ذات القناة القصيرة" . ESSCIRC 78: المؤتمر الأوروبي الرابع لدوائر الحالة الصلبة - ملخص الأوراق التقنية : 131-132 .
  39. 1 2 جيلو، جيفري كارل (10 أغسطس 1990). "تأثير تكنولوجيا المعالجة على تصميم مُضخِّم استشعار ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية" (ملف PDF) . معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . الصفحات 149-166 . hdl : 1721.1/61805/23264695-MIT . تم الاطلاع عليه في 25 يونيو 2019 - عبر CORE . 
  40. 1 2 3 "الحائزون على جائزة أندرو إس. غروف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات" . جائزة أندرو إس. غروف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . مؤرشف من الأصل في 9 سبتمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 4 يوليو 2019 .
  41. ↑ دافاري، بيجان؛ وآخرون (1988). "تقنية CMOS عالية الأداء بدقة 0.25 ميكرومتر". الملخص الفني، الاجتماع الدولي للأجهزة الإلكترونية 1988. الصفحات 56-59 . doi : 10.1109/IEDM.1988.32749 . ISSN 0163-1918 . S2CID 114078857. IEEE Cat. No. 88CH2528-8.    
  42. 1 2 "الذاكرة" . STOL (تقنية أشباه الموصلات عبر الإنترنت) . مؤرشف من الأصل في 2 نوفمبر 2023. تم الاسترجاع في 25 يونيو 2019 .
  43. ↑ ساندو، جورتيج؛ دوان، ترونج تي. (22 أغسطس 2001). "جهاز وطريقة تطعيم الطبقات الذرية" . براءات اختراع جوجل . تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2019 .
  44. ↑ "توشيبا وسوني تحققان تقدماً كبيراً في تقنيات تصنيع أشباه الموصلات" . توشيبا . 3 ديسمبر 2002. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يونيو 2019 .
  45. ↑ "عامٌ مميز: التقرير السنوي لشركة TSMC لعام 2004" (ملف PDF) . TSMC . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يوليو 2019 .
  46. ↑ "تحليل نمو سوق تقنية FinFET العالمية لعام 2024 حسب الشركات المصنعة والمناطق والنوع والتطبيق، وتحليل التوقعات" . التخطيط المالي . 3 يوليو 2019. مؤرشف من الأصل في 6 يوليو 2019. تم الاطلاع عليه في 6 يوليو 2019 .
  47. ↑ بيكر، ر. جاكوب (2008). CMOS: تصميم الدوائر، والتخطيط، والمحاكاة (الطبعة الثانية ). وايلي-IEEE. ص. xxix. ISBN   978-0-470-22941-5.
  48. ↑ هيغينز ، ريتشارد ج. (1983). الإلكترونيات مع الدوائر المتكاملة الرقمية والتناظرية . برنتيس هول . ص 101. ISBN  978-0-13-250704-2الفرق الرئيسي هو الطاقة : يمكن لبوابات CMOS أن تستهلك طاقة أقل بحوالي 100000 مرة من نظيراتها TTL!
  49. ↑ ستيفنز، كارلين؛ دينيس، ماغي (2000). "هندسة الوقت: اختراع ساعة اليد الإلكترونية" (ملف PDF) . المجلة البريطانية لتاريخ العلوم . 33 (4). مطبعة جامعة كامبريدج : 477-497 (485). doi : 10.1017/S0007087400004167 . ISSN 0007-0874 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 1 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2019 . 
  50. ↑ "ما هي تقنية CMOS؟" . دليل IONOS الرقمي . 8 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يناير 2022 .
  51. ↑ "CMOS، عائلة المنطق المثالية" (ملف PDF) . شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات. يناير 1983. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 9 ديسمبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 نوفمبر 2011 .
  52. ↑ مارتينيز، أ. ل. هـ؛ خورشيد، س.؛ روسي، د. (2020). "الاستفادة من تقادم تقنية CMOS لتصميم إلكترونيات دقيقة فعّالة". المؤتمر الدولي السادس والعشرون لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) حول الاختبار عبر الإنترنت وتصميم الأنظمة المتينة (IOLTS) . الصفحات 1-4 . doi : 10.1109/IOLTS50870.2020.9159742 . ISBN  978-1-7281-8187-5. S2CID 225582202 . 
  53. ↑ يُقدّم كتاب "التسريب في تقنيات CMOS النانومترية" شرحًا وافيًا لأساليب التسريب والحدّ منه. (مؤرشف بتاريخ 2011-12-02 في أرشيف الإنترنت، رقم ISBN: 2011-12-02). 0-387-25737-3.
  54. ↑ مويسيف، كونستانتين؛ كولودني، أفينوام؛ ويمر، شموئيل (سبتمبر 2008). "ترتيب الإشارات الأمثل من حيث استهلاك الطاقة مع مراعاة التوقيت". مجلة ACM للمعاملات في تصميم الأنظمة الإلكترونية الآلية ، 13 (4). المقالة 65. CiteSeerX 10.1.1.222.9211 . doi : 10.1145/1391962.1391973 . S2CID 18895687 .  
  55. 1 2 أونيل، أ. (2008). "تكريم أسد عبيدي لعمله في مجال RF-CMOS". نشرة جمعية دوائر الحالة الصلبة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 13 (1): 57-58 . doi : 10.1109/N-SSC.2008.4785694 . ISSN 1098-4232 . 
  56. ↑ دانشراد، بابال؛ الطويل، أحمد م. (2002). "تقنيات الدوائر المتكاملة للاتصالات اللاسلكية". تقنيات شبكات الوسائط المتعددة اللاسلكية . السلسلة الدولية في الهندسة وعلوم الحاسوب. 524. سبرينغر الولايات المتحدة: 227-244 . doi : 10.1007/0-306-47330-5_13 . ISBN 0-7923-8633-7.
  57. ↑ تشين، واي كاي (2018). دليل VLSI . مطبعة CRC . الصفحات 60-62 . ISBN  978-1-4200-0596-7.
  58. ^ مورجادو ، ألونسو. ريو، روكيو ديل؛ روزا، خوسيه م. دي لا (2011). وحدات تعديل نانومتر CMOS Sigma-Delta للراديو المحدد بالبرمجيات . سبرينغر. ص. 1. رقم ISBN  978-1-4614-0037-0.
  59. ↑ فيندريك، هاري جيه إم (2017). الدوائر المتكاملة بتقنية CMOS النانومترية: من الأساسيات إلى الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات . سبرينغر. ص 243. ISBN  978-3-319-47597-4.
  60. ^ ناثواد، ل. زرغاري، م.؛ سامافاتي، ه.؛ ميهتا، س. خيرخاكي، أ.؛ تشن، ب. غونغ، ك. وكيلي أميني، ب. هوانج، J.؛ تشن، م. تيروفيتس، م.؛ كاتشينسكي، ب. ليموتيراكيس، S .؛ ماك، م. غان، ه.؛ لي، م. عبد الله عليبيك، ب. بايتكين، ب. أونوديرا، ك.؛ منديس، س.؛ تشانغ، أ.؛ جين، س. سو، د.؛ Wooley، B. "20.2: راديو SoC CMOS MIMO ثنائي النطاق لشبكة LAN اللاسلكية IEEE 802.11n" (PDF) . استضافة الويب للكيان IEEE . IEEE. أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 23 أكتوبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أكتوبر 2016 .
  61. ↑ أولستين، كاثرين (ربيع 2008). "عبيدي يحصل على جائزة بيدرسون من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في المؤتمر الدولي لدوائر الحالة الصلبة 2008". نشرة جمعية دوائر الحالة الصلبة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 13 (2): 12. doi : 10.1109/N-SSC.2008.4785734 . S2CID 30558989 . 
  62. ↑ أوليفيرا، جواو؛ غويس، جواو (2012). تضخيم الإشارة التناظرية البارامتري المطبق على تقنيات CMOS النانوية . سبرينغر. ص 7. ISBN  978-1-4614-1670-8.
  63. ↑ "شركة إنفينون تحقق إنجازاً هاماً في مجال مفاتيح الترددات اللاسلكية بتقنية CMOS" . مجلة EE Times . 20 نوفمبر 2018. تاريخ الاطلاع: 26 أكتوبر 2019 .
  64. ↑ إدواردز سي، "التحكم في درجة الحرارة"، الهندسة والتكنولوجيا 26 يوليو - 8 أغسطس 2008، IET . 
  65. ↑ مورهد، باتريك (15 يناير 2009). "تحطيم الأرقام القياسية بالتنانين والهيليوم في صحراء لاس فيغاس" . blogs.amd.com/patmoorhead. مؤرشف من الأصل في 15 سبتمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 سبتمبر 2009 .
  66. ↑ كلارك، د. ت.؛ رامزي، إ. ب.؛ مورفي، أ. إ.؛ سميث، د. أ.؛ طومسون، روبن ف.؛ يونغ، ر. أ. ر.؛ كورماك، ج. د.؛ تشو، س.؛ فيني، س.؛ فليتشر، ج. (2011). "دوائر متكاملة من كربيد السيليكون عالية الحرارة بتقنية CMOS" . منتدى علوم المواد . 679-680 : 726-729 . doi : 10.4028/www.scientific.net/msf.679-680.726 . S2CID 110071501 . 
  67. ↑ مانتوث، آلان؛ زيتيرلينغ، كارل-ميكائيل؛ روسو، آنا (28 أبريل 2021). "الراديو الذي يمكننا إرساله إلى الجحيم: دوائر راديو كربيد السيليكون قادرة على تحمل الحرارة البركانية لكوكب الزهرة" . مجلة IEEE Spectrum .
  68. ^ براتي، إي. دي ميشيليس، م.؛ بيلي، م. كوكو، س. فانسيولي، م. كوتيكار-باتيل، د.؛ روف، م.؛ كيرن، دب؛ ورام، دا؛ فيردوين، J.؛ تيتامانزي، جي سي؛ روج، س. روش، ب. واكيز، ر.؛ جيهل، X.؛ فينيت، م.؛ سانكير، م. (2012). “حدود إلكترون قليلة لترانزستورات الإلكترون المفردة من أكسيد المعدن من النوع n”. تكنولوجيا النانو . 23 (21) 215204. أرخايف : 1203.4811 . بيب كود : 2012Nanot..23u5204P . دوى : 10.1088/0957-4484/23/21/215204 . PMID 22552118 . S2CID 206063658 .  

للمزيد من القراءة

  • وصف بوابة CMOS ورسوم توضيحية تفاعلية