Un semiconduttore di ossido di metallo complementare, o CMOS, è il controller logico di base utilizzato in un circuito integrato. La tecnologia complementare di progettazione dei semiconduttori in ossido di metallo si trova tradizionalmente nei microprocessori utilizzati nei computer, nella memoria dei computer e nelle tecnologie delle schede di superficie stampate mobili, come i telefoni cellulari e i dispositivi informatici portatili. Il punto di forza di un dispositivo CMOS è il suo bassissimo consumo di energia, rispetto all’altra tecnologia logica disponibile, la logica transistor-transistor (TTL).
Il CMOS utilizza due diverse combinazioni di metalli per stabilire il gateway logico che entra nel semiconduttore di ossido di metallo complementare. Pertanto, la resistenza tra questi due metalli è molto elevata. Di conseguenza, seguendo la legge di Ohm che la tensione è uguale alla corrente per la resistenza, maggiore è la resistenza, minore è la corrente richiesta per mantenere una data tensione.
Un’altra importante caratteristica di progettazione di CMOS è il suo controller logico AND/OR. Ciò che questo controller consente è che l’unità sia operativa solo durante una fase dinamica. In termini reali, ciò significa che il controller logico è simile a un rubinetto che consente il flusso dell’acqua solo quando è richiesto da un utente e non deve sempre avere acqua che scorre per funzionare.
Il controller CMOS consumerà metà della potenza di un controller logico che richiede energia per funzionare sia in posizione dinamica che statica. Questo uso efficiente dell’alimentazione per condurre varie funzioni logiche rende questo tipo di controller logico ideale per applicazioni in cui l’alimentazione è molto limitata. Un esempio è un telefono cellulare che deve essere operativo per diverse ore o addirittura giorni senza essere ricollegato per ricaricare la batteria.
Il primo semiconduttore di ossido di metallo complementare è stato brevettato nel 1967 da Frank Wanless, un ingegnere della Fairchild Semiconductor. Il primo uso commerciale di successo del CMOS è stato stabilito dalla società RCA nel 1968. Inizialmente, il più grande svantaggio dell’utilizzo di un’unità logica CMOS era la velocità con cui le funzioni logiche potevano essere eseguite. Il controller TTL, sebbene simile, è stato in grado di eseguire funzioni a una velocità maggiore, anche consumando più energia. Con la caratteristica di progettazione intrinseca di un minor consumo energetico, gli ingegneri sono stati presto in grado di aumentare la velocità delle prestazioni del CMOS a un livello molto più veloce rispetto ai tradizionali controller TTL.
I semiconduttori complementari di ossido di metallo erano originariamente costruiti in alluminio. Tuttavia, i miglioramenti nell’industria dei semiconduttori hanno introdotto nuovi metalli, come il tantalio e il polisilicio. Questi metalli e altri composti generano molto meno calore e sono molto meno soggetti a guasti rispetto ai tradizionali componenti in alluminio. Meno calore produce un elemento, più efficientemente utilizza la potenza richiesta per varie funzioni, utilizzando meno energia della batteria.