BiCMOS

تقنية CMOS ثنائية القطب ( BiCMOS ) هي تقنية أشباه موصلات تدمج تقنيتين لأشباه الموصلات ، وهما تقنية الترانزستور ثنائي القطب وتقنية بوابة CMOS ( أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية ) ، في دائرة متكاملة واحدة . ^{[ 1 ] [ 2 ]} وفي الآونة الأخيرة، تم توسيع نطاق عمليات ثنائية القطب لتشمل أجهزة ذات حركة عالية باستخدام وصلات السيليكون والجرمانيوم .

توفر الترانزستورات ثنائية القطب سرعة عالية، وكسبًا عاليًا، ومقاومة خرج منخفضة ، مع استهلاك طاقة مرتفع نسبيًا لكل جهاز، وهي خصائص ممتازة لمضخمات الترددات التناظرية العالية، بما في ذلك مضخمات الترددات الراديوية (RF) منخفضة الضوضاء التي تستخدم عددًا قليلًا من الأجهزة النشطة. في المقابل، توفر تقنية CMOS مقاومة دخل عالية ، وهي مثالية لبناء أعداد كبيرة من البوابات المنطقية منخفضة الطاقة . في عملية BiCMOS، يمكن تعديل خصائص التطعيم وغيرها من ميزات العملية لتفضيل إما أجهزة CMOS أو الأجهزة ثنائية القطب. على سبيل المثال، تقدم شركة GlobalFoundries عملية BiCMOS7WL الأساسية بتقنية 180 نانومتر، بالإضافة إلى العديد من عمليات BiCMOS الأخرى المحسّنة بطرق مختلفة. ^{[ 3 ]} تتضمن هذه العمليات أيضًا خطوات لترسيب المقاومات الدقيقة، والمحاثات والمكثفات عالية الجودة للترددات الراديوية على الشريحة، وهي غير ضرورية في تصميم منطق CMOS "الخالص". 

تستهدف تقنية BiCMOS الدوائر المتكاملة للإشارات المختلطة ، مثل محولات الإشارة التناظرية إلى الرقمية (ADCs) وأنظمة الراديو البرمجية المتكاملة على شريحة واحدة ، والتي تتطلب مضخمات ودوائر إدارة طاقة تناظرية وبوابات منطقية مدمجة. تتميز BiCMOS ببعض المزايا في توفير واجهات رقمية. تستخدم دوائر BiCMOS خصائص كل نوع من الترانزستورات على النحو الأمثل. يعني هذا عمومًا أن دوائر التيار العالي، مثل منظمات الطاقة المدمجة، تستخدم ترانزستورات تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية (MOSFETs) للتحكم الفعال، بينما تستخدم دوائر "بحر المنطق" هياكل CMOS التقليدية، في حين تستخدم أجزاء من الدوائر المتخصصة عالية الأداء، مثل مقسمات ECL ومضخمات الضوضاء المنخفضة (LNAs)، أجهزة ثنائية القطب. تشمل الأمثلة مذبذبات الترددات الراديوية، والمراجع القائمة على فجوة النطاق، ودوائر الضوضاء المنخفضة.

استخدمت المعالجات الدقيقة SuperSPARC و Pentium [ ^{4 ] و} Pentium Pro تقنية BiCMOS أيضًا، ولكن بدءًا من Pentium II ، المصمم بعمليات تصنيع أصغر حجمًا (0.35 ميكرومتر) ويعمل بفولتيات أقل، توقفت الترانزستورات ثنائية القطب عن تقديم مزايا الأداء لهذا النوع من التطبيقات وتم إزالتها. ^{[ 5 ]}

بعض مزايا تصنيع CMOS، كالتكلفة المنخفضة جدًا في الإنتاج الضخم، لا تنطبق مباشرةً على تصنيع BiCMOS. تكمن الصعوبة الجوهرية في استحالة تحسين كلٍّ من مكونات الترانزستور ثنائي القطبية (BJT) وترانزستور أشباه الموصلات المعدنية (MOS) في العملية دون إضافة خطوات تصنيع إضافية كثيرة، ما يؤدي إلى زيادة تكلفة العملية وانخفاض الإنتاجية. أخيرًا، في مجال الدوائر المنطقية عالية الأداء، قد لا يُحقق BiCMOS أبدًا استهلاكًا منخفضًا للطاقة يُضاهي عملية تصنيع مُحسّنة لـ CMOS فقط، نظرًا لاحتمالية ارتفاع تيار التسريب في وضع الاستعداد.