Integrované obvody CMOS - Ročníková práce Elektrotechnologie

1) HMOS I.

délka kanálu 3,5μm

zpoždění na hradle 1ns

výkon 1mW

500 hradel / mm2

2) HMOS II.

délka kanálu 2μm

zpoždění na hradle 0,4ns

výkon 1,25mW

600 hradel / mm2

3) HMOS III.

délka kanálu 1,5μm

zpoždění na hradle 0,2ns

výkon 1,25mW

750 hradel / mm2

CMOS - NMOS

• společná integrace CMOS a NMOS na jednom čipu.

• používá se pro velké paměti (na jednom čipu tvoří NMOS

paměťové pole a CMOS periferní obvody, ty šetří výkon

v prostojích)

CMOS – rychlé (high speed CMOS)

• jedná se o logiku CMOS s hradlem z Si a oxidového izolantu

- výhody - menší rozměry

vyšší hustota hradel

5x rychlejší než klasické CMOS

10x větší schopnost větvení aniž by vzrostla potřeba

energie

LOCMOS

• proces izolace je vytvořen tzv. lokální oxidací

(dvojvrstva vzniká z SiO2 nebo z Si3N4)

• dvojvrstva se používá k vytvoření difúzních kanálů P+, které

zamezují rozšíření kanálů N do nežádoucích oblastí

CMOS – SOS (silikon on saphire)

• CMOS v epitaxní vrstvě vytvoříme na safírovém substrátu

• obvody CMOS s epitaxní vrstvou P ( tloušťky několik μm )

narostou na safírovém substrátu

• dochází k vzájemné izolaci elementů, tak že dochází k poleptání

epitaxní vrstvy až na substrát, který má vysoký izolační odpor

• omezíme vznik svodů a parazitních tranzistorů

• snížíme příkon o 30%

• výhodou je, že zvýšíme hustotu hradel o 20%

• proč safír – toto vše nelze vytvořit na Si substrát, nelze vytvořit

vrstvu N, protože vrstva Si je vystavená dotací Al na

safíru ( vrstvu N+ již vytvořit lze )

kanál typu P se vytváří jen na struktuře PNP

použije se struktura P+P P+ ( tím vznikne ochuzený

kanál )

• 670 hradel / mm2

• zpoždění na hradle 0,7ns

• použití – A/D převodníky

čítače do 500 MHz

CMOS – dual – well

• technologie CMOS s dvojí jámou ( jáma s kanálem typu P a jáma

s kanálem typu N)

• jáma N platí pro kanály P a naopak

• výhody – snížení zpoždění a příkonu na hradle

zvýšení integrace hustoty hradel

ušetří se jedna maska, tím poklesnou výrobní náklady

• používá se pro 32-bitové mikroprocesory

CMOS implantované

• technologie CMOS s implantovaným polním oxidem

• kanály polního oxidu se dotují iontovou implantací

• implantovanými kanály nastavujeme optimální prahové napětí

tranzistoru nezávisle na napětí parazitních tranzistorů v poli

( uděláme odstup mezi napětími tranzistoru )

• výhody – zmenšení svodů

snížení výkonových ztrát

zvýšení spolehlivosti

ušetření plochy čipu

C2MOS (clocked CMOS)

• CMOS s hodinovým taktem

• používá se do kalkulaček

ISOCMOS (oxid isolated CMOS)

• obvody CMOS s izolačním oxidem

• v této technologii CMOS je existence lokálně naoxidovaného

izolačního prstence, ty omezují parazitní proudy

• využívá další technologie ( LOCMOS )

DYCMOS (dynamic complementary MOS)

• technologie CMOS s dynamickým pracovním režimem

• 130 hradel / mm2

• používá se pro dynamické paměti