BiCMOS: differenze tra le versioni

Versione delle 20:38, 30 ago 2008

Versione delle 20:19, 11 nov 2008

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La '''Tecnologiatecnologia BiCMOS''' è una tecnologia per la produzione di componenti elettronici integrati.

L'[[acronimo]] sta per ''Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor'' ed indica la tecnologia mista che integra [[CMOS]] e [[transistor a giunzione bipolare|BJT]] sullo stesso chip semiconduttore. Il vantaggio di questo procedimento è il fatto che si avvalora dei vantaggi dei dispositivi realizzabili nelle due diverse tecnologie.

== Storia ==

Inizialmente, l'integrazione di [[transistore|transistori]] bipolari e MOS in un unico dispositivo si dimostrò difficile e costosa. Per questa ragione, in genere, un dispositivo è costruito con una sola delle due famiglie di transistor, a seconda delle specifiche e delle applicazioni.

Mentre i progettisti di [[circuito discreto|circuiti discreti]] possono da tempo disporre dei vantaggi derivanti dall'uso combinato di MOSFET e BJT, nel campo dell'[[Circuito integrato|elettronica integrata]] è stato possibile introdurre la logica BiCMOS solo alla fine degli anni '80.

Per fare ciò è stato necessario modificare i processi CMOS, in seguito all'introduzione dei processi a doppia tasca, dei substrati con epitassia, e grazie all'uso di processi avanzati per i bipolari quali gli emettitori in [[polisilicio]], le strutture autoallineate e gli isolamenti LOCOS.

L'avvento delle applicazioni wireless, ha determinato un aumentata richiesta di integrati per [[radio frequenza|RF]] ad alte prestazioni. È stato possibile supplire a questa necessità con l'introduzione di processi BiCMOS a SiGe (Silicio-Germanio), competitivi con i processi in GaAs (Arsenuro di [[Gallio]]) e compatibili con processi Si. Questi nuovi processi permettono di raggiungere frequenze di switching pari a 50-70 GHz, contro i 10 GHz di un normale transistore bipolare npn.

== Configurazioni ==

Principalmente un dispositivo BiCMOS è costituito dalla cascata di uno [[stadio]] di ingresso CMOS e uno stadio di uscita di tipo totem-pole a BJT. Generalmente una [[rete]] di pilotaggio del totem-pole (tipicamente 2 transistor NMOS) è necessaria per migliorarne le prestazioni dinamiche.

È quindi evidente che in ingresso avremo una alta [[impedenza]] dovuta ai Gategate dei transistori MOS e in uscita una bassa impedenza dovuta alla coppia di bipolari.

Altre configurazioni prevedono una più complessa rete di pilotaggio costituita da [[NMOS]] e [[PMOS]] e permettono così una escursione logica completa.

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I vantaggi principali sono derivati direttamente dai vantaggi delle due famiglie di dispositivi: se da un lato il MOS presenta basso consumo di potenza ed ampi margini di rumore, dall'altro il bipolare presenta una maggiore capacità di pilotaggio di carichi elevati e alto guadagno.

Normalmente, un circuito CMOS, per ottenere un adeguato [[fan-out]] (capacità di pilotare un carico), deve fare uso di circuiti di accoppiamento ([[Amplificatore separatore|buffer]]).

Un altro importante vantaggio è che la capacità complessiva di una porta BiCMOS è quasi pari a quella del solo BJT, dunque bassa. Questo permette un notevole incremento delle prestazioni in frequenza del BiCMOS se usato come [[amplificatore]] a larga banda, o allo stesso modo, un notevole incremento della frequenza di switching se usato in [[circuito logico|circuiti logici]].

Altro importante vantaggio è la possibilità di coniugare nello stesso integrato [[elettronica analogica]] e digitale, che risulta utile nel realizzare [[system-on-a-chip]].

== Svantaggi ==

La logica BiCMOS richiede un processo di fabbricazione complesso e dunque costoso. È perciò necessario che le elevate prestazioni che dimostra in certi campi vengano realmente sfruttate.

Altra caratteristica è il consumo di [[potenza (elettrotecnica)|potenza]]: se questo è infatti nettamente inferiore a quello di una porta logica [[Transistor-transistor logic|TTL]] equivalente, non sarà mai ridotto quanto quello di un dispositivo CMOS.

== Voci correlate ==