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17.12.1982 - 

Neue Verfahren für superdicht gepackte ICs:

Mit CMOS schwinden thermische Probleme

"Früher waren Chips in CMOS-Technik etwa ein Zehntel größer als vergleichbare in der herkömmlichen NMOS-Ausführung", sagt Joe Baranowski, Mikrocontroller-Marketing-Manager beim US-Halbleiter-Hersteller Intel, "und das wirkte sich natürlich auf die Ausbeute und damit auf die Preise aus. Aber heute sieht die Sache anders aus: Der Unterschied im Flächenbedarf schwindet zusehends, und damit öffnet sich für CMOS der Weg in Massenanwendungen."

Laut Baranowski, der in erster Linie über die Vorzüge der firmeneigenen CMOS-Technologie namens CHMOS (H =High Speed) informierte, wird CMOS in den nächsten Jahren "dazu beitragen, die Komplexitätsprobleme höchst integrierter Schaltungen (VLSI-Chips) in den Griff zu bekommen. Die extrem stromsparend arbeitenden CMOS-Schaltkreise befreien die Chipentwickler von den immer größer werdenden Problemen, die herkömmliche NMOS-Chips in Sachen Wärmeableitung aufwerfen. Außerdem würden die Preise von CHMOS-Produkten in absehbarer Zeit günstiger als die von NMOS-Chips sein.

Einchip-Mikrocomputer, produziert mit der neuen Technologie, sollen zunächst vor allem dort eingesetzt werden, wo es auf minimalen Stromverbrauch und minimale Wärmeentwicklung ankommt. Dazu gehören beispielsweise batteriebetriebene Produkte wie kleine, portable Instrumente, Hand-Funkgeräte, tragbare Terminals oder Drucker.

"Wir betrachten CHMOS als Schlüsselelement für die VLSI-Produkte von morgen", meint Baranowski, "auch wenn die Fertigung eines CHMOS-Chips infolge der nötigen zusätzlichen Produktionsschritte rund 20 Prozent mehr Aufwand erfordert als die herkörnmliche Chip-Produktion. Aber dem steht entgegen, daß ein CHMOS-Chip nur etwa ein Zehntel des Stroms braucht, den ein herkömmlicher Chip konsumiert." Außerdem ist CHMOS mit Gatter-Verzögerungszeiten von 350 Picosekunden (Billionstel Sekunden) nicht langsamer als die HMOS-II-Technologie.

Schon im Betrieb benötigen CMOS-Schaltelemente nur wenig Strom, aber in vielen Anwendungen, etwa zum bloßen Erhalten von gespeicherten Daten, kann man die Leistungsaufnahme eines CMOS-Chips noch weiter reduzieren. Dazu gibt es beispielsweise einen Sondermodus, "idle mode" genannt, in dem der Chip nur noch teilweise aktiv ist und der den Strombedarf auf etwa ein Achtel senkt. Mit 50 Mikroampere etwa ein Sechzigstel des im idle-mode konsumierten Stroms braucht der Mikro, wenn er zum bloßen Erhalten der im RAM gespeicherten Bytes in den "power-down-mode" versetzt wird.

*Peter Lange ist freier Wissenschaftjournalist in München.