Johdatus CMOS -tekniikkaan
2024-07-09 6623

Digitaalisen elektroniikan kehitystä on muokattu komplementaarisen metallioksidi-puolijohdetekniikan (CMOS) tekniikan kehittämisellä.CMOS -tekniikka on noussut vastauksena nopeamman prosessointinopeuden ja tehokkaamman virrankulutuksen tarpeeseen, ja se on mullistanut piirisuunnittelun innovatiivisella lähestymistavalla tehon ja signaalin eheyden hallintaan.Toisin kuin bipolaaristen liitäntätransistorin (BJT) laitteet, jotka ovat riippuvaisia ​​virran virtauksesta, CMOS-laitteissa käytetään jännitekontrolloituja mekanismeja, jotka vähentävät merkittävästi portin virtaa, minimoimalla tehonhäviöt.Tämä tekniikka sai ensimmäisen kerran kulutuselektroniikan vetovoiman 1970-luvulla, kuten elektronisissa kelloilla, mutta 1980-luvulla se oli erittäin laajan mittakaavan integraation (VLSI) tulo CMOS: n asemasta nykyaikaisessa elektroniikassa kulmakivenä.Aikakausi oli CMOS -tekniikkaa parantavan piirin luotettavuutta, melunkestävyyttä ja suorituskykyä vaihtelevien lämpötilojen ja jännitteiden välillä yksinkertaistaen samalla suunnitteluprosessia.Nämä parannukset eivät vain lisänneet transistorin määrää tuhansista miljooniin yhdellä sirulla, vaan myös laajensivat CMOS: n toiminnallisuutta sekä digitaalisiin että sekoitettuihin signaalisiin VLSI-malleihin, ylittäen vanhemmat tekniikat, kuten transistor-transistorilogiikka (TTL), sen ylemmän nopeuden ja nopeuden ja sen vuoksiPienempi jänniteoperaatiot.

Luettelo

CMOS -tekniikan ymmärtäminen

Komplementaarisen metallioksidi-puolijohde (CMOS) -tekniikan kehittäminen on ollut valtava osa digitaalisen piirin suunnittelun edistämisessä.Se syntyi pääasiassa nopeamman käsittelyn ja pienemmän energiankulutuksen tarpeesta.Toisin kuin bipolaarinen liitäntätransistorilaitteet (BJT), jotka riippuvat virran virtauksesta, CMOS käyttää jännitekontrolloituja mekanismeja.Suurin ero auttaa vähentämään virtaa portilla vähentämällä tehonmenetystä merkittävästi.1970 -luvulla CMOS: ää käytettiin pääasiassa kulutuselektroniikassa, kuten elektronisia kelloja.

Maisema muuttui 1980-luvulla erittäin suuren mittakaavan integraatiotekniikan (VLSI) tekniikan tulossa, joka käytti CMO: ta voimakkaasti useista syistä.CMOS käyttää vähemmän tehoa, tarjoaa paremman melunkestävyyden ja toimii hyvin eri lämpötiloissa ja jännitteissä.Se yksinkertaistaa myös piirisuunnittelua, mikä lisää luotettavuutta ja joustavuutta.Nämä ominaisuudet mahdollistivat CMOS-pohjaisten sirujen integraatiotiheyden huomattavan suuren määrän siirtyen tuhansista miljooniin transistoreihin sirua kohti.

Nykyään CMO: t ovat hyödyllisiä sekä digitaalisille että sekoitetuille signaaleille VLSI-malleille, jotka ylittävät vanhemmat tekniikat, kuten transistor-transistorin logiikka (TTL), johtuen sen ylivoimaisesta nopeudesta ja tehokkuudesta pienemmillä jännitteillä.Sen laajalle levinnyt käyttö korostaa CMOS: n muuntavaa vaikutusta nykyaikaiseen elektroniikkaan, mikä tekee siitä menemään tekniikkaan kaikesta jokapäiväisistä laitteista edistyneisiin laskentajärjestelmiin.

Kuva 1: Käytä sähköisten ominaisuuksien tasapainottamiseen

CMOS: n työperiaate

Komplementaarisen metallioksidi-aivojohtotekniikan (CMOS) tekniikan perusperiaate käyttää paria N-tyyppisiä ja P-tyyppisiä transistoreita tehokkaiden logiikkapiirien luomiseksi.Yksi tulosignaali ohjaa näiden transistorien kytkentäkäyttäytymistä kääntäen yhden kytkemällä toisen pois päältä.Tämä malli eliminoi muissa puolijohdeteknologioissa käytettyjen perinteisten vetovastusten tarpeen, yksinkertaistaen suunnittelua ja parantamalla energiatehokkuutta.

CMOS-asennuksessa N-tyyppiset MOSFET: t (metallioksidi-puolijohde-kenttätransistorit) muodostavat vetävän verkon, joka yhdistää logiikkaportin lähtöä matalajännitteen syöttöön, yleensä maadoitukseen (VSS).Tämä korvaa kuormitusvastukset vanhemmissa NMOS -logiikkapiirissä, jotka olivat vähemmän tehokkaita jännitesiirtojen hallinnassa ja alttiimpia tehonhäviöille.Päinvastoin, P-tyypin MOSFET: t luovat veto-up-verkon, joka yhdistää lähdön korkeampaan jännitehuoltoon (VDD).Tämä kaksiverkkojärjestely varmistaa, että lähtöä ohjataan vakaasti ja ennustettavasti jokaiselle tietylle tulolle.

Kun P-tyypin MOSFET: n portti aktivoidaan, se kytkeytyy päälle, kun vastaava N-tyyppinen MOSFET kytkeytyy pois päältä ja päinvastoin.Tämä vuorovaikutus ei vain yksinkertaista piiriarkkitehtuuria, vaan parantaa myös laitteen toiminnan luotettavuutta ja toiminnallisuutta.CMOS -tekniikka on hyödyllinen käyttäjille, jotka tarvitsevat luotettavia ja tehokkaita elektronisia järjestelmiä.

Kuva 2: Johdanto CMOS Techiin

Invertteri

Invertteri on ensisijainen elementti digitaalisen piirin suunnittelussa, etenkin binaaristen aritmeettisten ja loogisten toimintojen suhteen.Päätoiminto on kääntää tulosignaali binaaristen logiikkatasojen sisällä.Yksinkertaisesti sanottuna '0' pidetään alhaisina tai nolla voltina ja '1' on korkea tai V -volttia.Kun invertteri vastaanottariat voltin tuloa, se tuottaa V -volttia ja kun se vastaanottaa V -volttia, se tuottariat volttia.

Totuustaulukko osoittaa tyypillisesti invertterin toiminnon luetteloimalla kaikki mahdolliset tulot ja niiden vastaavat lähdöt.Tämä taulukko osoittaa selvästi, että '0': n tulo tuottaa '1' lähdön, ja '1' -tulon tuloksena '0'.Tämä käännösprosessi vaaditaan loogisiin päätöksiin ja tietojenkäsittelyyn tietojenkäsittelyssä ja digitaalisissa järjestelmissä.

Inverterin toiminta vaaditaan monimutkaisempaan digitaaliseen vuorovaikutukseen.Se mahdollistaa korkeamman tason laskennallisten tehtävien sujuvan suorittamisen ja auttaa hallitsemaan tiedonkulkua piireissä tehokkaasti.

Taulukko 1: Inverter -totuustaulukko

CMOS -invertteri

CMOS -invertteri on malli elektroniikan tehokkuudesta, joka sisältää yksinkertaisen suunnittelun, jossa NMOS- ja PMOS -transistorit on kytketty sarjaan.Heidän portinsa on sidottu yhteen tulon yhteydessä, ja niiden viemärit on kytketty ulostulon muodostamiseksi.Tämä järjestely vähentää tehon hajoamista, optimoimalla piiri energiatehokkuuden saavuttamiseksi.

Kun tulosignaali on korkea (logiikka '1'), NMOS -transistori kytkeytyy päälle, johtaen virran ja vetämällä lähtö matalaan tilaan (logiikka '0').Samanaikaisesti PMOS -transistori on pois päältä, eristäen positiivisen tarjonnan ulostulosta.Päinvastoin, kun tulo on matala (logiikka '0'), NMOS -transistori sammuu ja PMOS -transistori käynnistyy, ajaen lähtöä korkeaan tilaan (logiikka '1').

Tämä NMOS- ja PMOS -transistorien välinen koordinointi antaa invertterille mahdollisuuden ylläpitää stabiilia lähtöjä syöttöjännitteen V ariat -ioneista huolimatta.Varmistamalla, että yksi transistori on aina pois päältä, kun toinen on päällä, CMOS -invertteri säilyttää tehon ja estää suoran sähköpolun virtalähteestä maahan.Se auttaa estämään tarpeettoman voiman tyhjennyksen.Tämä kaksoisransistorin asennus määrittelee CMOS-invertterin ensisijaisen roolin digitaalisessa piirissä, joka tarjoaa luotettavan logiikan inversion minimaalisen energiankulutuksen ja suuren signaalin eheyden kanssa.

Kuva 3: CMOS -logiikkaportit

NMOS -invertteri

NMOS -invertteri on rakennettu käyttämällä suoraviivaista ja tehokasta asennusta.Tässä kokoonpanossa portti toimii tulona, ​​tyhjennystoiminnot lähtöinä ja sekä lähde että substraatti ovat maadoitettuja.Tämän järjestelyn ydin on parannustyyppinen N-kanava MOSFET.Vuoraukseen levitetään positiivinen jännite kuormitusvastuksen läpi oikean esijännityksen määrittämiseksi.

Kun portin tulo on maadoitettu, edustaa logiikkaa '0', portilla ei ole jännitettä.Tämä jännitteen puute estää johtavan kanavan muodostumisen MOSFET: ssä, mikä tekee siitä avoimen piirin, jolla on suuri vastus.Seurauksena on, että minimaalinen virta virtaa viemäristä lähteeseen, aiheuttaen lähtöjännitteen nousun lähellä +V: tä, mikä vastaa logiikkaa '1'.Kun portille levitetään positiivinen jännite, se houkuttelee elektroneja portin oksidirajapinnalle muodostaen N-tyyppisen kanavan.Tämä kanava vähentää lähteen ja viemärin välistä vastusta, jolloin virta voi virtata ja pudottaa lähtöjännite melkein maanpinnan tasolle tai logiikkaksi '0'.

Tämä toimenpide näyttää NMOS-invertterin tehokkaana vedonlaitteena, joka on hyödyllinen binaaristen kytkentätehtävissä.On hyödyllistä tunnustaa, että tämä asennus pyrkii kuluttamaan enemmän valtaa 'päällä' -tilassa.Lisääntynyt virrankulutus johtuu jatkuvista virran virtauksesta, joka virtaa virtalähteestä maahan, kun transistori on aktiivinen, korostaen NMOS-invertterisuunnittelun keskeistä toimintaa.

PMOS -invertteri

Kuva 4: CMOS ICS -perusteet

PMOS -invertteri on rakennettu samalla tavalla kuin NMOS -invertteri, mutta käänteisillä sähköliitoilla.Tässä asennuksessa PMOS -transistoria käytetään positiivisella jänniteellä, jota käytetään sekä substraattiin että lähteeseen, kun kuormitusvastus on kytketty maahan.

Kun tulojännite on korkea AT +V (logiikka '1'), portti-lähdejännite muuttuu nolla, kääntäen transistorin 'pois'.Tämä luo korkean vastuspolun lähteen ja viemärin välillä pitäen lähtöjännite alhaisena logiikassa '0'.

Kun tulo on 0 volttia (logiikka '0'), portti-lähdejänniteestä tulee negatiivinen verrattuna lähteeseen.Tämä negatiivinen jännite varataan portin kondensaattorin, kääntämällä puolijohdepinnan N-tyypistä P-tyyppiin ja muodostaen johtavan kanavan.Tämä kanava alentaa dramaattisesti lähteen ja viemärin välistä vastusta, jolloin virta voi virtata vapaasti lähteestä viemäriin.Seurauksena lähtöjännite nousee lähellä syöttöjännitettä +V, mikä vastaa logiikkaa '1'.

Tällä tavoin PMOS-transistori toimii vetolaitteena, joka tarjoaa alhaisen vastuspolun positiiviseen syöttöjännitteeseen aktivoituna.Tämä tekee PMOS -invertteristä ensisijaisen komponentin luomalla vakaata ja luotettavaa logiikan inversiota.Se varmistaa, että lähtö on voimakkaasti ajettu korkeaan tilaan tarvittaessa.

CMO: n poikkileikkaus

Kuva 5: CMOS -portin poikkileikkaus

CMOS -siru yhdistää NMO: n ja PMOS -transistorit yhdellä piisubstraatilla muodostaen kompakti- ja tehokkaan invertteripiirin.Tämän asennuksen poikkileikkauksen tarkasteleminen näyttää näiden transistorien strategisen sijoittamisen, toiminnallisuuden optimoinnin ja sähköisten häiriöiden vähentämisen.

PMOS-transistori on upotettu N-tyypin substraattiin, kun taas NMOS-transistori sijoitetaan erilliseen P-tyypin alueeseen, jota kutsutaan P-hyvin.Tämä järjestely varmistaa, että jokainen transistori toimii optimaalisissa olosuhteissa.P-WELL toimii NMOS-transistorin toimintakohtana ja eristää NMOS- ja PMOS-transistorien sähköpolkut estäen häiriöitä.Tämä eristys on hyödyllinen signaalin eheyden ja yleisen CMOS -piirin suorituskyvyn ylläpitämiseksi.

Tämän kokoonpanon avulla siru voi siirtyä korkean ja matalan logiikan välillä nopeasti ja luotettavasti.Integroimalla molemmat transistorityypit yhteen yksikköön, CMOS -suunnittelu tasapainottaa niiden sähköominaisuuksia, mikä johtaa vakaampiin ja tehokkaampiin piirioperaatioihin.Tämä integrointi vähentää modernien elektronisten laitteiden suorituskykyä ja parantaa CMOS -tekniikan takana olevaa edistynyttä tekniikkaa.

CMOS -invertterin virran hajoaminen

CMOS -tekniikan keskeinen piirre on sen tehokkuus voiman hajoamisessa, etenkin staattisissa tai tyhjäkäynnillä.Kun passiivinen CMOS -invertteri vetää hyvin vähän voimaa, koska "pois" transistori vuotaa vain minimaalisen virran.Tämä tehokkuus on hyödyllinen energiajätteen ylläpitämisessä ja kannettavien laitteiden akun pidentämisessä.

Kuva 6: CMOS-anturit- teollisuuskameroille

Dynaamisen toiminnan aikana, kun invertterikytkimet tilat, tehon hajoaminen kasvaa väliaikaisesti.Tämä piikki tapahtuu, koska lyhyen hetken ajan sekä NMOS- että PMOS-transistorit ovat osittain päällä, mikä luo lyhyen suoran polun virran virtaukselle syöttöjännitteestä maahan.Tästä ohimenevästä lisäyksestä huolimatta CMOS-invertterin keskimääräinen voimankulutus on edelleen paljon alhaisempi kuin vanhemmilla tekniikoilla, kuten transistor-transistorien logiikka (TTL).

Tämä kestävä vähä tehon käyttö eri toimintatapojen välillä parantaa CMOS -piireiden energiatehokkuutta.Tekemällä siitä ihanteellinen sovelluksiin, joissa virran saatavuus on rajoitettua, kuten mobiililaitteet ja muut akkukäyttöiset tekniikat.

CMOS-inverttereiden alhainen vakaan tilan tehoveto tuottaa vähemmän lämpöä, mikä vähentää laitekomponenttien lämpöjännitystä.Tämä vähentynyt lämmöntuotanto voi pidentää elektronisten laitteiden elinkaarta, mikä tekee CMOS-tekniikasta avaintekijän kestävämpien ja kustannustehokkaampien elektronisten järjestelmien suunnittelussa.

CMOS -invertterin tasavirtajännitteensiirtoominaisuus

Kuva 7: Optimoi virta- ja nopeustehokkuuden piirit

CMOS -invertterin tasavirtajännitteen siirtoominaisuus (VTC) on ensisijainen työkalu sen käyttäytymisen ymmärtämiseksi.Se näyttää syöttö- ja lähtöjännitteiden välisen suhteen staattisissa (ei-kytkentä) -olosuhteissa, mikä tarjoaa selkeän kuvan invertterin suorituskyvystä eri syöttötasojen välillä.

Hyvin suunnitellussa CMOS-invertterissä, jossa NMOS- ja PMOS-transistorit ovat tasapainossa, VTC on melkein ihanteellinen.Se on symmetrinen ja sillä on terävä siirtyminen korkean ja matalan lähtöjännitteiden välillä tietyllä tulojännitekynnyellä.Tämä kynnys on kohta, jossa invertteri kytkeytyy logiikkatilasta toiseen, vaihtaen nopeasti logiikasta '1' arvoon '0' ja päinvastoin.

VTC: n tarkkuus on hyödyllinen digitaalisten piirien toimintajännitealueiden määrittämisessä.Se tunnistaa tarkat kohdat, joissa lähtö muuttaa tiloja, varmistaen, että logiikan signaalit ovat selkeät ja johdonmukaiset, ja vähentävät virheen riskiä jännitteen V ariat -ioneista.

CMOS -tekniikan edut

CMOS -tekniikka tarjoaa alhaisen staattisen virrankulutuksen.Se, että se on hyödyllisempi elektronisissa sovelluksissa, etenkin akkukäyttöisissä laitteissa, koska se käyttää energiaa vain logiikkatilan tapahtumien aikana.

CMOS-piirien suunnittelu yksinkertaistaa luontaisesti monimutkaisuutta, mikä mahdollistaa yhden sirun logiikkatoimintojen kompakti, korkean tiheyden järjestelyn.Tätä ominaisuutta tarvitaan mikroprosessorien ja muistisirun parantamiseksi, toimintaominaisuuksien parantamiseksi laajentamatta piin fyysistä kokoa.Tämä tiheysetu mahdollistaa enemmän prosessointitehoa yksikköaluetta kohti, mikä helpottaa kehitystä tekniikan miniatyrisoinnissa ja järjestelmän integroinnissa.

CMOS-tekniikan korkea kohinan immuniteetti vähentää häiriöitä, varmistaen CMOS-pohjaisten järjestelmien vakaan ja luotettavan toiminnan elektronisissa kohina-alttiissa ympäristöissä.Pienen virrankulutuksen, vähentyneen monimutkaisuuden ja vankan kohinan immuniteetin yhdistelmä vahvistaa CMO: ita elektroniikan perustekniikkana.Se tukee laajaa valikoimaa sovelluksia yksinkertaisista piireistä monimutkaisiin digitaalisten tietokoneiden arkkitehtuureihin.

Kuva 8: CMOS -tekniikkakaavio

Yhteenveto CMOS -tekniikkaa

CMOS -tekniikka on modernin digitaalisen piirisuunnittelun kulmakivi käyttämällä sekä NMOS- että PMOS -transistoreita yhdellä sirulla.Tämä kaksisuuntainen lähestymistapa parantaa tehokkuutta täydentävän vaihtamisen kautta ja vähentää virrankulutusta, mikä on hyödyllistä nykypäivän energiatietoisessa maailmassa.

CMOS -piirien vahvuus johtuu niiden pienitehoisesta vaatimuksesta ja erinomaisesta melu -immuniteetista.Nämä piirteet ovat hyödyllisiä luotettavan ja monimutkaisen digitaalisen integroidun piirin luomiseksi.CMOS -tekniikka vastustaa tehokkaasti sähköisiä häiriöitä parantaen elektronisten järjestelmien stabiilisuutta ja suorituskykyä.

CMOS: n matala staattinen virrankulutus ja luotettava toiminta tekevät siitä suositun valinnan monille sovelluksille.Kulutuselektroniikasta huippuluokan laskentajärjestelmiin CMOS-tekniikan sopeutumiskyky ja tehokkuus lisäävät innovaatioita elektroniikkateollisuudessa.Sen laajalle levinnyt käyttö korostaa sen merkitystä digitaalitekniikan edistämisessä.

Johtopäätös

CMOS -tekniikka on digitaalisen piirisuunnittelun innovaatioiden paragon, joka johtaa jatkuvasti elektroniikan etenemistä perusvälineistä monimutkaisiin laskentajärjestelmiin.NMOS: n ja PMOS: n kaksoisransistorin asennus yhdellä sirulla mahdollisti tehokkaan kytkentä, minimaalisen tehon hajoamisen ja korkean kohinan immuniteetin asteen, mikä teki CMO: t hyödyksi tiheiden, integroitujen piirien luomisessa.Virrankulutuksen vähentäminen uhraamatta suorituskykyä on osoittautunut kannettavien, akkukäyttöisten laitteiden aikakaudella.CMOS -tekniikan kestävyys erilaisten toiminta- ja ympäristöolosuhteiden käsittelyssä on laajentanut sovelluksiaan lukuisilla alueilla.Kun se kehittyy edelleen, CMOS -tekniikka voi auttaa muotoilemaan elektronisen suunnittelun tulevaa maisemaa.Se varmistaa, että T pysyy teknologisen innovaatioiden eturintamassa ja vastaa edelleen elektronisten laitteiden energiatehokkuuden ja miniatyrisoinnin lisääntyviä vaatimuksia.

Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]

1. Kuinka CMO: t toimivat digitaalisessa elektroniikassa?

Komplementaarinen metallioksidi-puolijohde (CMOS) -tekniikka on perusta digitaalisessa elektroniikassa, pääasiassa siksi, että se hallitsee tehokkaasti sähkön virtausta laitteissa.Käytännössä CMOS -piiri sisältää kahden tyyppisiä transistoreita: NMOS ja PMOS.Ne on järjestetty varmistamaan, että vain yksi transistoreista johtaa kerrallaan, mikä vähentää rajusti piirin kuluttamaa energiaa.

Kun CMOS -piiri on toiminnassa, yksi transistori estää virran, kun taas toinen antaa sen kulkea.Esimerkiksi, jos '1' (korkeajännite) digitaalinen signaali syötetään CMOS -invertteriin, NMOS -transistori kytkeytyy päälle (johtaa) ja PMOS sammuu (estää virran), mikä johtaa alhaiseen jännitteeseen tai '0'Lähtössä.Päinvastoin, '0': n tulo aktivoi PMOS: n ja deaktivoi NMO: t, mikä johtaa suureen ulostuloon.Tämä kytkentä varmistaa, että minimaalinen teho on hukkaan, joten CMO: t ovat ihanteellisia laitteille, kuten älypuhelimille ja tietokoneille, joissa akun tehokkuus vaaditaan.

2. Mitä eroa MOSFET: n ja CMOS: n välillä on?

MOSFET (metallioksidi-puolijohde-kenttätransistori) on eräänlainen transistori, jota käytetään elektronisten signaalien kytkemiseen.CMO: t puolestaan ​​viittaa tekniikkaan, jossa hyödynnetään kahta täydentävää MOSFET -tyyppiä (NMOS ja PMOS) digitaalisten logiikkapiirien luomiseen.

Ensisijainen ero on niiden soveltamisessa ja tehokkuudessa.Yksi MOSFET voi toimia kytkimenä tai vahvistaa signaaleja, mikä vaatii jatkuvaa tehon virtausta ja mahdollisesti lisää lämpöä.CMO: t integroimalla sekä NMOS- että PMOS -transistorit vuorottelevat yhden tai toisen käytön välillä vähentäen vaadittavaa ja tuotettua lämpöä.Tämä tekee CMOS: stä sopivamman nykyaikaisille elektronisille laitteille, jotka vaativat korkeaa hyötysuhdetta ja kompaktiisuutta.

3. Mitä tapahtuu, jos selvität CMO: t?

CMOS: n tyhjentäminen tietokoneella palauttaa BIOS (perustulo-/lähtöjärjestelmä) -asetukset tehtaan oletusarvoihin.Tämä tehdään usein laitteisto- tai käynnistysongelmien vianmääritykseen, joita voi syntyä virheellisten tai vioittuneiden BIOS -asetusten vuoksi.

CMOS: n tyhjentämiseksi lyhyt tietyn tietyn tapinpari emolevyssä hyppääjällä tai poista CMOS -akku muutaman minuutin ajan.Tämä toiminto huuhtelee BIOS: n haihtuvan muistin poistamalla kaikki kokoonpanot, kuten käynnistysjärjestys, järjestelmän aika ja laitteisto -asetukset.CMO: n tyhjentämisen jälkeen joudut ehkä määrittämään BIOS -asetukset uudelleen laskentatarpeidesi tai laitteistojen yhteensopivuuden mukaisesti.

4. Mikä korvaa CMO: t?

Vaikka CMOS -tekniikka on edelleen yleistä, jatkuvan tutkimuksen tavoitteena on kehittää vaihtoehtoja, jotka saattavat mahdollisesti tarjota suurempaa tehokkuutta, nopeutta ja integraatiota, kun tekniikka laskee edelleen.

Grafeenitransistoreita tutkitaan niiden poikkeuksellisten sähköominaisuuksien, kuten korkeamman elektronien liikkuvuuden kuin piin suhteen, mikä voi johtaa nopeampaan käsittelynopeuteen.

Hyödyntää kvanttibittejä, joita voi esiintyä useissa tiloissa samanaikaisesti, ja tarjoaa eksponentiaalisen nopeuden lisääntymisen tietyille laskelmille.

SPINTRONICS: Käyttää elektronien spiniä niiden varauksen sijasta datan koodaamiseen, vähentämällä potentiaalisesti virrankulutusta ja lisäämällä tietojenkäsittelyominaisuuksia.

Vaikka nämä tekniikat ovat lupaavia, siirtyminen CMOS: sta uuteen digitaalisen elektroniikan standardiin edellyttää teknisten haasteiden ja merkittävien investointien voittamista uusiin valmistustekniikoihin.CMO: t ovat tällä hetkellä käytännöllisin ja laajalti käytetty tekniikka digitaalisessa piirisuunnittelussa sen luotettavuuden ja kustannustehokkuuden vuoksi.