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CMOS

辞書:科学用語の基礎知識 電子用語編 (NELECY)
読み:スィーモス
外語:CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor 英語
品詞:名詞
2000/11/30 作成
2007/06/05 更新

相補型金属酸化膜半導体。半導体素子の一つ。

MOSを素子として作られたICの一種である。

PチャネルMOS(PMOS)とNチャネルMOS(NMOS)という性質の異なったタイプのトランジスタを同一基板上で互いに動作を補いあって働くように作られたIC。これが相補型という名の語源となっている。

発熱

CMOS構造のICは、動作周波数と内部の動作トランジスタ数が消費電力と正比例する性質がある。

遅く動かしているうちは低消費電力であるが、高速に動かすようになると急激に消費電力が増える。実際、マイクロプロセッサーでは動作電圧を低下させて消費電力を低減させているが、それでも電流自体は増大の一途をたどっている。

消費電力が増すということは、比例して発熱するということである。そのため、消費電力の低減には多くの努力と技術が注がれ続けてきた。この消費電力低減は、動作電圧の低下以外にも、微細加工によってももたらされる。これは単位あたりの静電容量が減少することで電流が減るためである。

種類

CMOSにはAlゲートプロセスとSiゲートプロセスという、大きく2タイプが存在している。

Alゲートプロセス(8〜10µmルール)製法で作られているのが古いタイプのCMOSで、動作周波数もおよそ5MHz止まりと低速だが、その代わりに動作電圧範囲が広い(3〜15V)という特徴がある。

Siゲートプロセスという製法で作られているのが新しいタイプ(高速タイプ)で、設計ルールも1〜2µm以下になり、最近の主流LSI技術になっている。

利用

最も簡単な回路で構成できる基本論理はNAND、もしくはNORであるが、多くのディジタル回路設計者はTTL譲りの習慣として、NANDを優先して使う傾向がある。

ファミリーは、CMOSをメタル・ゲート・プロセスにして最初に商品化したRCAの4000シリーズと、その後、Texas InstrumentsのTTLにピン配置を合わせて作られた74シリーズとがある。後者は派生ファミリーも続々と開発され、今では4000シリーズを越えて完全に主流となった。

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