CMOS

Caratteristiche

 

Sezione trasversale di due transistor in una porta CMOS

 

Processo semplificato di microfabbricazione. NB: i contatti di gate, source e drain non sono realmente sullo stesso piano, e il diagramma non è n scala.

Uno dei principali vantaggi della logica CMOS è di avere una potenza statica dissipata idealmente nulla: questa caratteristica è dovuta alla complementarità del pull-down (n-Mos) e del pull-up (p-Mos); ossia, quando è acceso il pull-up, è spento il pull-down, e viceversa. In realtà ci sono piccole correnti di perdita (per caricare/scaricare le capacità parassite, la corrente di cortocircuito durante la commutazione di stato, per perdite alle giunzioni e per le correnti di sottosoglia), trascurabili se il numero dei MOS è relativamente piccolo, ma che può diventare particolarmente sentito, in particolare le correnti di sottosoglia sono responsabili di circa la metà della dissipazione di potenza nelle attuali realizzazioni VLSI.

Elementi base

Dimensionando opportunamente i due MOS (simmetrici dal punto di vista funzionale) è possibile avere una curva caratteristica simmetrica, soluzione ottima per avere il margine di immunità ai disturbi (Noise Margin) il più elevato possibile. Il tratto di caratteristica ad alto guadagno è indipendente dal rapporto tra i fattori di forma dei due Mos (ratioless).

Gli elementi base per costruire qualsiasi circuito digitale sono:

• NAND: realizzato con pull-up costituito da due p-Mos in parallelo e pull-down da due n-Mos in serie
• NOR: realizzato con pull-up costituito da due p-Mos in serie e pull-down da due n-Mos in parallelo

Ogni funzione logica binaria può essere espressa in termini di questi due operatori.

FSI e BSI^[1]

Originariamente i CMOS hanno una struttura del tipo FSI (front side illumination), dove lo strato di silicio (fotosensori) é posto in fondo, mentre con la disposizione BSI (backside illumination) dato che lo strato di silicio é posto sopra gli strati metallici (servono al fotodiodo per convertire i fotoni della luce in elettroni, quindi in segnali elettrici), il che permette una maggiore sensibilità alla luce e per via della disposizione anche una maggiore fedeltà al colore (minori contaminazioni dei pixel adiacenti) e possibilità di adoperare ottiche più compatte.

1. ^ Arriva un nuovo tipo di sensore CMOS