دوقطبی-سی‌ماس

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

BiCMOS یک تکنولوژی نیمه‌رسانای پیشرفته می‌باشد که در حقیقت دو تکنولوژی نیمه رسانای قبلی در ترانزیستورهای پیوندی دوقطبی (BJT) و ترانزیستورهای CMOS را یکجا در یک قطعه مدار مجتمع به ارمغان می‌آورد.[۱][۲] ترانزیستورهای پیوند دوقطبی دارای سرعت بالا، گِین بالا و مقاومت پائین در خروجی می‌باشند که مناسب برای بکارگیری در تقویت کننده‌های آنالوگ فرکانس بالا می‌باشند؛ در حالیکه تکنولوژی CMOS مقاومت بالا در طبقه ورودی را تضمین می‌کند که گزینهٔ ایده‌آلی برای ساخت مدارات سادهٔ منطقی با ولتاژ پائین می‌باشد. برای تمام مدتی که این دو تکنولوژی در ساخت بکار برده می‌شدند، طراحان مدار که از قطعات مجزا استفاده می‌کردند به مزیت ادغام کردن این دو تکنولوژی پی بردند؛ با این وجود، به دلیل ضعف تکنولوژیکی در ساخت مدارات مجتمع، کاربرد این طرح آزادانه فقط محصور به مدارات تقریباً ساده بود. مدارات گسسته متشکل از صدها یا هزاران ترانزیستور به سرعت شروع به اشغال صدها یا هزاران سانتی‌متر مربع از سطح مقطع بورد مدارات کردند، و برای مدارات با سرعت خیلی بالا از قبیل آنهایی که در کامپیوترهای دیجیتال مدرن امروزی استفاده می‌شوند، فواصل بین ترانزیستورها (و مینیموم ظرفیت خازنی اتصالات بین آنها) هم دستیابی به سرعت‌های مدنظر را به طرز باورنکردنی ای دست نیافتنی می‌کرد؛ بنابراین اگر این طرح‌ها به شکل مدارات مجتمع قابل ساخت نباشند، پس قابل پیاده‌سازی نخواهند بود.
در دهه ۹۰ میلادی، تکنولوژی‌های نوین ساخت مدارات مجتمع رؤیای ساخت مدارات BiCMOS را به حقیقت تبدیل کردند. این تکنولوژی به سرعت جایگاهی در ساخت تقویت کننده‌ها و مدارات آنالوگ مدیریت توان پیدا کرد و دارای مزایایی هم در منطق دیجیتال می‌باشد. مدارات BiCMOS به نحو احسن از خصوصیات هر دو نوع ترانزیستورهای کنار هم آمده استفاده می‌کند. اساساً این بدان معنی می‌باشد که مدارات با جریان‌دهی بالا از ترانزیستورهای اثر میدانی نیمه رسانا اکسید فلز (MOSFET) برای کنترل بهینه سود می‌برند، و قسمت‌هایی از مدارات با بازدهی بالا از قطعات دو قطبی (BJT) بهره می‌برند.[۳]

معایب[ویرایش]

ساخت و تولید انبوه BiCMOSها برای استفاده در برخی ابزارها مانند ریزپردازنده‌ها علی‌رغم BJT و CMOSها صرفه اقتصادی ندارند. متأسفانه اکثر مزایای ساخت CMOS، مشابه BiCMOSها نمی‌باشد. سختی ساخت BiCMOSها ناشی از این واقعیت است که بهینه‌سازی هر قطعه BJT و MOS با یکدیگر فرایندی غیرممکن است مگر اینکه روند تولید زیادی را پشت سر قرار دهیم که در نتیجه آن افزایش هزینه را در برخواهد داشت. در نهایت در زمینه عملکرد منطقی بالا استفاده از BiCMOS به تنهایی نمی‌تواند ضامن مصرف انرژی پایین باشد زیرا BiCMOSها در حالت آماده به کار انرژی بالایی مصرف می‌کنند. یک ترکیب خاص از BiCMOS و CMOS که اگر بتوانیم گیت‌های هرکدام را بهینه‌سازی نماییم می‌تواند قابل پیاده‌سازی باشد. اما از آنجایی که در حال حاضر CMOSها برای منطق دیجیتال خالص ایده‌آل هستند، تنها مشکل جدی ای که وجود دارد هنگام به هم بستن مدار منطقی مطلوب در کنار بقیه مدارها بر روی یک تراشه سخت‌افزاری مشترک می‌تواند باعث غیر منطقی شدن مدار شود. این کار می‌تواند به منظور ساخت ابزارهای «سیگنال ترکیبی» (MIXIED-SIGNAL) باشد یا برای کاهش تعداد تراشه‌ها در یک محصول الکترونیکی با ترکیب دو تراشه به یک تراشه انجام شود که نتیجه آن کاهش هزینه‌ها، اندازه یا وزن نهایی محصول شود.

پانویس[ویرایش]

  1. BiCMOS Process Technology. H Puchner 1996
  2. BiCMOS Process Flow. H Puchner 1996
  3. مدارهای مجتمع دیجیتال دکتر احمد آیت‌اللهی و مهندس سید حسن میرحسینی دیلمان ناشر: دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، 1384 - 699 صفحه

منابع[ویرایش]