Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Технология полупроводников
Semiconductor technology
Биполярная CMOS (BiCMOS) – это технология полупроводников, объединяющая две технологии: биполярный транзистор и логический элемент CMOS (комплементарный металл-оксид-полупроводник) в одной интегральной схеме. В последнее время биполярные процессы были расширены для включения устройств с высокой подвижностью, использующих кремниево-германиевые переходы. Биполярные транзисторы обеспечивают высокую скорость, высокий коэффициент усиления и низкий выходной импеданс при относительно высоком энергопотреблении на устройство, что делает их отличными для высокочастотных аналоговых усилителей, включая малошумящие радиочастотные (РЧ) усилители, использующие всего несколько активных элементов. В то же время технология CMOS предлагает высокий входной импеданс и идеально подходит для создания большого количества логических элементов с низким энергопотреблением. В процессе BiCMOS профиль легирования и другие технологические особенности могут быть оптимизированы в пользу CMOS или биполярных устройств. Например, GlobalFoundries предлагает базовый 180-нм процесс BiCMOS7WL и несколько других процессов BiCMOS, оптимизированных различными способами. Эти процессы также включают этапы осаждения прецизионных резисторов, высокодобротных РЧ-индукторов и конденсаторов на кристалле, которые не требуются в чисто CMOS-логической схеме. BiCMOS предназначен для интегральных схем смешанного сигнала, таких как АЦП и полные системы программно-определяемого радио на чипе, которым необходимы усилители, аналоговые схемы управления питанием и логические элементы на чипе. BiCMOS имеет определенные преимущества в обеспечении цифровых интерфейсов. В схемах BiCMOS используются характеристики каждого типа транзистора наиболее подходящим образом. Как правило, это означает, что для эффективного управления схемами с высоким током, такими как регуляторы питания на чипе, используются полевые металл-оксидные транзисторы (MOSFET), а для "моря логики" – традиционные структуры CMOS, в то время как в специализированных высокопроизводительных схемах, таких как делители частоты ECL и малошумящие усилители (LNA), используются биполярные устройства. Примеры включают РЧ-генераторы, источники опорного напряжения на основе полосы запрещения и малошумящие схемы. Микропроцессоры Pentium, Pentium Pro и SuperSPARC также используют BiCMOS.
Bipolar CMOS (BiCMOS) is a semiconductor technology that integrates two semiconductor technologies, those of the bipolar junction transistor and the CMOS (complementary metal–oxide–semiconductor) logic gate, into a single integrated circuit. In more recent times the bipolar processes have been extended to include high mobility devices using silicon–germanium junctions. Bipolar transistors offer high speed, high gain, and low output impedance with relatively high power consumption per device, which are excellent properties for high frequency analog amplifiers including low noise radio frequency (RF) amplifiers that only use a few active devices, while CMOS technology offers high input impedance and is excellent for constructing large numbers of low power logic gates. In a BiCMOS process the doping profile and other process features may be tilted to favour either the CMOS or the bipolar devices. For example GlobalFoundries offer a basic 180 nm BiCMOS7WL process and several other BiCMOS processes optimized in various ways. These processes also include steps for the deposition of precision resistors, and high Q RF inductors and capacitors on chip, which are not needed in a "pure" CMOS logic design. BiCMOS is aimed at mixed signal ICs, such as ADCs and complete software radio systems on a chip that need amplifiers, analog power management circuits, and logic gates on chip. BiCMOS has some advantages in providing digital interfaces. BiCMOS circuits use the characteristics of each type of transistor most appropriately. Generally this means that high current circuits such as on chip power regulators use metal–oxide–semiconductor field effect transistors (MOSFETs) for efficient control, and 'sea of logic' use conventional CMOS structures, while those portions of specialized very high performance circuits such as ECL dividers and LNAs use bipolar devices. Examples include RF oscillators, bandgap based references and low noise circuits. The Pentium, Pentium Pro, and SuperSPARC microprocessors also use BiCMOS.
Недостатки
Некоторые преимущества технологии КМОП, например, очень низкая стоимость при массовом производстве, не применимы напрямую к технологии BiCMOS. Основная сложность заключается в том, что оптимизировать как биполярные, так и МОП-компоненты процесса одновременно невозможно без добавления множества дополнительных технологических этапов, что приводит к увеличению стоимости производства и снижению выхода годных. Кроме того, в области высокоскоростной логики BiCMOS, вероятно, никогда не сможет обеспечить такое же низкое энергопотребление, как технологический процесс, оптимизированный исключительно для КМОП, из-за потенциально более высокого тока утечки в режиме ожидания.
Some of the advantages of CMOS fabrication, for example very low cost in mass production, do not transfer directly to BiCMOS fabrication. An inherent difficulty arises from the fact that optimizing both the BJT and MOS components of the process is impossible without adding many extra fabrication steps and consequently increased process cost and reduced yield. Finally, in the area of high performance logic, BiCMOS may never offer as low a power consumption as a foundry process optimized for CMOS alone, due to the potential for higher standby leakage current.