Apa itu pengertian CMOS? CMOS merupakan akronim dari Complementary Metal Oxide Semiconductor. Ini adalah chip semikonduktor onboard yang menyimpan informasi dengan tenaga baterai di komputer.
Lalu, apa kegunaan CMOS? Pentingkah kehadirannya pada komputer? Seperti apa aplikasi CMOS?
Untuk mengetahui jawabannya, mari ikuti ulasan berikut ini dengan membacanya hingga akhir.
Pengertian CMOS
CMOS merupakan bagian dari teknologi MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) yang digunakan sebagai cara untuk menggambarkan sejumlah kecil memori yang ada di motherboard dengan pengaturan BIOS. Pengaturan tersebut mencakup pengaturan perangkat keras serta tanggal dan waktu sistem.
Adapun cara mengucapkan CMOS adalah “see-moss”. Perangkat ini juga disebut sebagai RAM CMOS, NVRAM (Non-Volatile RAM), RTC (Real-Time Clock), dan COS-MOS (Complementary Silicon Metal-Oxide Semiconductor).
Sejarah dan Perkembangan CMOS
Pada tahun 1963, Frank Wanlass dan C. T. Sah dari Laboratorium Fairchild R & D mengikuti makalah konferensi. Pada konferensi tersebut, mereka menunjukkan bahwa rangkaian logika yang menggabungkan transistor MOS kanal-n dan kanal-p dalam konfigurasi rangkaian simetri pelengkap mendekati daya nol pada mode siaga. Wanlass pun mematenkan ide yang saat ini disebut sebagai CMOS.
CMOS RAM dan chip RTC yang pertama kali dibuat adalah Chip Motorola 146818. Chip tersebut digunakan pada komputer IBM awal yang dapat menyimpan 64 byte data. Di mana 14 byte tersedia untuk sistem jam dan 50 byte untuk penyimpanan pengaturan sistem.
Saat ini, sebagian besar komputer sudah memindahkan pengaturan dari CMOS dan mengintegrasikannya ke Super I/O atau chip southbridge.
Pengantar Teknologi MOS
Transistor merupakan komponen terpenting dan mendasar pada desain IC. Jadi, MOSFET adalah salah satu jenis transistor yang digunakan dalam banyak aplikasi.
Pembentukan transistor dapat disusun seperti “sandwich” yang dimulai dari lapisan semikonduktor, irisan kristal silikon dioksida, dan lapisan logam. Umumnya, transistor yang digunakan terdiri atas silikon polikristalin, silikon FET, dan bahan semikonduktor seperti SiO2.
1. CMOS
Pengertian CMOS berkaitan dengan teknologi yang digunakannya. Jika dibandingkan dengan BIPOLAR dan NMOS, CMOS lebih unggul dalam disipasi daya dengan jumlah yang lebih kecil.
2. NMOS
NMOS umumnya membawa elektron dan dibangun di atas substrat tipe-p dengan sumber tipe-n. NMOS akan berjalan ketika tegangan tinggi diterapkan ke gerbang.
Sebaliknya, NMOS tidak akan berjalan jika tegangan ke gerbang itu rendah. Apabila dibandingkan dengan PMOS, NMOS bekerja dua kali lebih cepat daripada lubang karena membawa elektron.
3. PMOS
MOSFET saluran-P terdiri atas sumber tipe-P dan yang tersebar pada substrat tipe-N. Mayoritas pembawanya adalah lubang.
PMOS hanya akan bekerja ketika tegangan rendah diterapkan pada gerbang. Keunggulan PMOS terletak pada ketahanannya terhadap kebisingan.
Prinsip Kerja CMOS
Pada teknologi CMOS, transistor tipe-N dan tipe-P digunakan untuk merancang fungsi logika. Sinyal yang sama dalam menghidupkan transistor pada satu jenis digunakan untuk mematikan transistor dari jenis lainnya.
BACA JUGA Cara Scan dengan Epson L3110
Karakteristik seperti ini memungkinkan desain perangkat logika hanya menggunakan sakelar sederhana tanpa membutuhkan resistor pull-up.
Kumpulan MOSFET tipe-n diatur dalam jaringan pull-down antara output dan rel catu daya bertegangan rendah (Vss) di gerbang logika CMOS.
Gerbang tersebut juga memiliki kumpulan MOSFET tipe-p dalam jaringan pull-up antara output dan rel bertegangan tinggi (Vdd).
Jadi, apabila transistor tipe-p dan tipe-n gerbangnya terhubung ke input yang sama, MOSFET tipe-p akan aktif jika MOSFET tipe-n nonaktif, begitu pun sebaliknya. Jaringan diatur sedemikian rupa sehingga mereka aktif secara bergantian pada setiap pola input.
CMOS menawarkan kecepatan yang relatif tinggi, disipasi daya yang rendah, margin noise yang tinggi di kedua kondisi, dan akan beroperasi pada sumber tegangan yang tetap.
Tujuan dan Kegunaan CMOS
Tujuan penggunaan CMOS pada komputer adalah sebagai penyimpanan parameter BIOS dari papan induk (motherboard). Jadi, data tetap tersimpan dengan aman meskipun catu daya terputus.
Selain itu, CMOS juga memuat sistem konfigurasi. Sehingga dapat menghentikan catu daya ke RAM maupun komputer. Setelah konfigurasi ulang, data dan kata sandi diatur kembali ke pengaturan standar. Prinsip kerja seperti ini juga berlaku untuk pembaruan BIOS
Proses CMOS diimplementasikan secara fundamental dan luas yang menggantikan proses NMOS dan BIPOLAR pada aplikasi logika digital.
Teknologi CMOS sudah digunakan untuk desain IC digital seperti memori komputer, desain mikroprosesor, serta perancangan chip dan sirkuit terpadu.
- Memori CPU – CMOS kebal terhadap kebisingan yang tinggi dengan konsumsi daya statis yang rendah. Sehingga digunakan pada Memori CPU (Central Processing Units).
- Desain mikroprosesor – CMOS membutuhkan arus hanya dalam keadaan switching dan ini lebih efisien. Itulah kenapa CMOS digunakan pada prosesor modern seperti mikroprosesor.
- Desain chip – perancangan chip memungkinkan fungsi logika dengan tingkat kepadatan yang tinggi dan terintegrasi.
- Sirkuit terintegrasi dan terpadu – penggunaan arus yang sedikit membuat IC lebih mudah diproduksi karena tingkat disipasi yang rendah.
Karakteristik CMOS
Apa ciri khas CMOS yang membuat kita bisa mengenalinya dengan mudah? Pertama, kita bisa mengidentifikasinya dari pengertian CMOS itu sendiri. Setelahnya, ada beberapa hal yang mesti diketahui yaitu:
- Penggunaan daya statis yang rendah sehingga kebal terhadap kebisingan besar.
- Sistem kerja transistor ON & OFF sehingga tidak menghasilkan panas.
- Integrasi fungsi logika yang memiliki tingkat kepadatan yang tinggi.
- Aplikasi CMOS sering digunakan untuk mengeksekusi chip VLSI.
- Gerbang logam yang terbuat dari bahan semikonduktor dan terletak di atas isolator oksida
Rangkaian Logika CMOS
Tidak hanya sebatas memahami pengertian CMOS, kita juga perlu mengetahui seperti apa rangkaian logika CMOS dan jenis-jenisnya.
Transistor NMOS dirancang sebagai elemen logika positif. Berbeda halnya dengan transistor PMOS yang bekerja sebagai elemen logika negatif. Keduanya saling melengkapi dalam menjalankan fungsi logika pada CMOS.
Fitur Rangkaian Logika CMOS
Fitur-fitur rangkaian logika CMOS adalah sebagai berikut:
- Ayunan logika dan kemampuan fan-out yang besar.
- Margin kebisingan yang sangat tinggi.
- Delay propagasi yang lebih rendah.
- Kecepatan tinggi dibandingkan dengan transistor NMOS.
- Disipasi daya yang lebih rendah.
- Stabilitas suhu yang sangat baik.
- Kemasan yang kurang padat.
- Hemat biaya karena hanya membutuhkan catu daya tunggal.
Jenis-jenis Rangkaian Logika CMOS
Rangkaian logika CMOS terbagi atas tiga jenis yaitu CMOS Inverter, CMOS NAND, dan CMOS NOR.
1. CMOS Inverter
Rangkaian inverter terdiri dari NMOS FET dan PMOS yang dihubungkan oleh Input (A). Input NMOS adalah Vss (ground) dan input PMOS adalah Vdd. Sedangkan terminal Y adalah output.
Ketika tegangan tinggi (~ Vdd) diberikan pada terminal input (A) inverter. PMOS menjadi rangkaian terbuka dan NMOS dimatikan. Sehingga, output akan ditarik ke bawah menuju Vss.
Ketika tegangan rendah (