Ein komplementärer Metalloxidhalbleiter oder CMOS ist der grundlegende Logikcontroller, der in einer integrierten Schaltung verwendet wird. Die komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Designtechnologie findet sich traditionell in Mikroprozessoren, die in Computern, Computerspeichern und mobilen Leiterplattentechnologien, wie Mobiltelefonen und tragbaren Computergeräten, verwendet werden. Das wichtigste Verkaufsargument eines CMOS-Bauelements ist sein sehr geringer Stromverbrauch im Vergleich zu der anderen verfügbaren Logiktechnologie, der Transistor-Transistor-Logik (TTL).
Der CMOS verwendet zwei verschiedene Metallkombinationen, um das logische Gateway einzurichten, das in den komplementären Metalloxid-Halbleiter eintritt. Daher ist der Widerstand zwischen diesen beiden Metallen sehr hoch. Folglich gilt, dass durch Befolgen des Ohmschen Gesetzes, dass Spannung gleich Strom mal Widerstand ist, je höher der Widerstand ist, desto weniger Strom ist erforderlich, um eine gegebene Spannung aufrechtzuerhalten.
Ein weiteres wichtiges Designmerkmal von CMOS ist seine UND/ODER-Logiksteuerung. Dieser Controller ermöglicht, dass das Gerät nur während einer dynamischen Phase betriebsbereit ist. In der Praxis bedeutet dies, dass die Logiksteuerung einem Wasserhahn ähnelt, der nur Wasser fließen lässt, wenn es von einem Benutzer angefordert wird und nicht immer Wasser fließen lassen muss, um zu funktionieren.
Der CMOS-Controller verbraucht die Hälfte des Stroms eines Logikcontrollers, der Strom benötigt, um sowohl in der dynamischen als auch in der statischen Position zu arbeiten. Diese effiziente Energienutzung zum Ausführen verschiedener Logikfunktionen macht diese Art von Logiksteuerung ideal für Anwendungen, bei denen die Stromversorgung sehr begrenzt ist. Ein Beispiel ist ein Handy, das mehrere Stunden oder sogar Tage am Stück betriebsbereit sein muss, ohne wieder eingesteckt zu werden, um den Akku aufzuladen.
Der erste komplementäre Metalloxid-Halbleiter wurde 1967 von Frank Wanless, einem Ingenieur bei Fairchild Semiconductor, patentiert. Die erste erfolgreiche kommerzielle Nutzung des CMOS wurde 1968 von der Firma RCA eingeführt. Der größte Nachteil bei der Verwendung einer CMOS-Logikeinheit war zunächst die Geschwindigkeit, mit der die Logikfunktionen ausgeführt werden konnten. Der TTL-Controller war zwar ähnlich, konnte Funktionen jedoch schneller ausführen, auch wenn er mehr Strom verbrauchte. Mit dem inhärenten Konstruktionsmerkmal des geringeren Stromverbrauchs waren Ingenieure bald in der Lage, die Geschwindigkeit der Leistung des CMOS auf ein Niveau zu steigern, das viel schneller war als bei herkömmlichen TTL-Controllern.
Komplementäre Metalloxid-Halbleiter wurden ursprünglich aus Aluminium aufgebaut. Verbesserungen in der Halbleiterindustrie führten jedoch neue Metalle wie Tantal und Polysilizium ein. Diese Metalle und andere Verbindungen erzeugen viel weniger Wärme und sind viel weniger fehleranfällig als herkömmliche Aluminiumkomponenten. Je weniger Wärme ein Element erzeugt, desto effizienter nutzt es die für verschiedene Funktionen erforderliche Energie und verbraucht weniger Batteriestrom.