BiCMOS

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CMOS bipolar ( BiCMOS ) es una tecnología de semiconductores que integra dos tecnologías de semiconductores , las del transistor de unión bipolar y la puerta lógica CMOS ( semiconductor de óxido metálico complementario ) , en un solo circuito integrado . ^{[1] [2]} En tiempos más recientes, los procesos bipolares se han ampliado para incluir dispositivos de alta movilidad que utilizan uniones de silicio-germanio .

Los transistores bipolares ofrecen alta velocidad, alta ganancia y baja impedancia de salida con un consumo de energía relativamente alto por dispositivo, que son excelentes propiedades para amplificadores analógicos de alta frecuencia, incluidos amplificadores de radiofrecuencia (RF) de bajo ruido que solo usan unos pocos dispositivos activos, mientras que la tecnología CMOS ofrece alta impedancia de entrada y es excelente para construir grandes cantidades de puertas lógicas de bajo consumo . En un proceso BiCMOS, el perfil de dopaje y otras características del proceso pueden inclinarse para favorecer a los dispositivos CMOS o bipolares. Por ejemplo, GlobalFoundries ofrece un proceso básico BiCMOS7WL de 180 nm y varios otros procesos BiCMOS optimizados de varias maneras. ^[3] Estos procesos también incluyen pasos para la deposición de resistencias de precisión e inductores y capacitores de RF de alto Q en el chip, que no son necesarios en un diseño de lógica CMOS "puro".

BiCMOS está orientado a circuitos integrados de señal mixta , como convertidores analógicos de señales (ADC) y sistemas de radio de software completos en un chip que necesitan amplificadores, circuitos de gestión de potencia analógica y puertas lógicas en el chip. BiCMOS tiene algunas ventajas a la hora de proporcionar interfaces digitales. Los circuitos BiCMOS utilizan las características de cada tipo de transistor de forma más adecuada. En general, esto significa que los circuitos de alta corriente, como los reguladores de potencia en chip, utilizan transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico (MOSFET) para un control eficiente, y los "mares de lógica" utilizan estructuras CMOS convencionales, mientras que las partes de circuitos especializados de muy alto rendimiento, como los divisores ECL y los LNA, utilizan dispositivos bipolares. Los ejemplos incluyen osciladores de RF, referencias basadas en banda prohibida y circuitos de bajo ruido. ^{[ cita requerida ]}

Los microprocesadores SuperSPARC , Pentium y Pentium Pro también utilizaban BiCMOS, pero a partir del Pentium II , diseñado con procesos cada vez más pequeños (0,35 μm) y operando a voltajes más bajos, los transistores bipolares dejaron de ofrecer ventajas de rendimiento para este tipo de aplicaciones y fueron eliminados. ^[4]

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Algunas de las ventajas de la fabricación de CMOS, por ejemplo, el bajo coste de producción en masa, no se trasladan directamente a la fabricación de BiCMOS. Una dificultad inherente surge del hecho de que optimizar tanto los componentes BJT como MOS del proceso es imposible sin añadir muchos pasos de fabricación adicionales y, en consecuencia, un mayor coste del proceso y una menor producción. Por último, en el área de la lógica de alto rendimiento, es posible que BiCMOS nunca ofrezca un consumo de energía tan bajo como un proceso de fundición optimizado solo para CMOS, debido al potencial de una mayor corriente de fuga en modo de espera.