====== CMOS – Complementary Metal-Oxide-Semiconductor ======

**CMOS** je technologie návrhu digitálních logických obvodů, která využívá páry doplňkových (komplementárních) tranzistorů typu P a typu N. Její hlavní výhodou je, že spotřebovává energii téměř výhradně pouze v okamžiku, kdy dochází k přepínání logického stavu.



===== 1. Princip "Komplementarity" =====

Název "komplementární" vychází z toho, že CMOS obvody používají dva typy [[it:hw:mosfet|MOSFET]] tranzistorů, které pracují v protikladu:
  * **PMOS (P-channel):** Sepne, když je na vstupu nízké napětí (Logická 0).
  * **NMOS (N-channel):** Sepne, když je na vstupu vysoké napětí (Logická 1).

V klidovém stavu je vždy jeden z tranzistorů uzavřen. Tím se přeruší cesta mezi napájecím zdrojem (Vdd) a zemí (GND), takže obvodem neprotéká žádný proud (kromě zanedbatelných svodových proudů).

---

===== 2. Funkce na příkladu invertoru (Hradlo NOT) =====

Invertor je nejjednodušší CMOS prvek. Skládá se z jednoho PMOS (nahoře) a jednoho NMOS (dole) tranzistoru.

  * **Vstup = 0:** PMOS se otevře, NMOS se uzavře. Výstup je propojen s napájením -> **Výstup = 1**.
  * **Vstup = 1:** PMOS se uzavře, NMOS se otevře. Výstup je propojen se zemí -> **Výstup = 0**.



---

===== 3. Výhody technologie CMOS =====

  * **Nízká spotřeba:** Ideální pro mobilní zařízení a notebooky.
  * **Vysoká odolnost proti šumu:** Jasně definované logické úrovně snižují riziko chyb.
  * **Nízké tepelné vyzařování:** V klidu se čip téměř nezahřívá (teplo vzniká až při vysokých frekvencích přepínání).
  * **Vysoká hustota integrace:** Umožňuje umístit miliardy tranzistorů na plochu několika milimetrů čtverečních.

---

===== 4. CMOS v počítači: Více než jen tranzistory =====

Kromě samotné architektury čipů se termín CMOS v IT používá také v těchto souvislostech:

==== CMOS RAM (BIOS Memory) ====
Malá paměť na základní desce, která uchovává konfiguraci BIOSu/UEFI (datum, čas, pořadí bootování).
  * Je napájena malou knoflíkovou baterií (CR2032), aby data zůstala zachována i po odpojení počítače od sítě.

==== CMOS Senzor ====
Typ obrazového snímače používaný v digitálních fotoaparátech a smartphonech.
  * Každý pixel má svůj vlastní zesilovač postavený na technologii CMOS, což umožňuje rychlé čtení dat a nižší spotřebu oproti starší technologii CCD.

---

===== 5. Technické limity =====

S miniaturizací pod 7 nm se objevují problémy, které CMOS architekturu komplikují:
  * **Svodové proudy (Leakage):** Izolační vrstvy jsou tak tenké, že jimi elektrony "protékají" i ve vypnutém stavu.
  * **Dynamická spotřeba:** Při frekvencích nad 4-5 GHz je odpadní teplo z neustálého přepínání tak obrovské, že jej nelze běžnými metodami uchladit.

----
//Související články://
  * [[it:hw:mosfet|MOSFET – Základní prvek CMOS]]
  * [[it:math:logic|Digitální logika a hradla]]
  * [[it:hw:cpu_manufacturing|Výroba procesorů]]

//Tagy: {{tag>hw electronics cmos mosfet semiconductor cpu bios}}//