金属角色与CMOS结构的功耗优化

CMOS/NMOS/PMOS/MOS中的M，是Metal，指金属，金属在半导体世界充当什么角色？

金属，全是自由电子，是导体；N型，P型有一些自由电子的空穴，是半导体；氧化物没有自由移动电子或者空穴，是绝缘体。

P型半导体和N型半导体结合，形成PN结，有单向导通特点。

半导体与金属结合，也是单向导通，叫金属—半导体接触（Metal-semiconductor）：

金属与半导体之间，加入绝缘体（氧化物可以做绝缘体），金属—氧化物（绝缘体）—半导体，就是MOS，有什么特性？

两个金属中间加绝缘体，是电容：

金属—绝缘体—半导体，还是电容：

金属—氧化物—半导体，依然是电容：

虽然MOS依然是个电容，但是有特殊情况。

科学家有研究：(www.xing528.com)

两个N型半导体加上电极，控制MOS的金属部分，就有了开关，名叫MOSFET（MOS Field-effect Transistor），这个MOSFET就是两N型半导体，叫NMOS：

如果N半导体加个电场，导通是有电流的。

PMOS也可以做开关：

给MOSFET定个符号：

CMOS总是只有一个管子是导通的，就是加个电场，也是没有电流的，这说明功耗极低：

看下CMOS结构：

左边PMOS，右边NMOS，简单不？做好真不容易。

器件的特征尺寸，通常90，45，22 nm，指的是沟道长度。

相当于在一根头发圆截面70 μm上刻1 000个点，错一个重新来，然后重复刻几万根头发，几万根头发错一个点还是重新来。