מבוא לטכנולוגיית CMOS
2024-07-09 6635

ההתפתחות של האלקטרוניקה הדיגיטלית עוצבה על ידי פיתוח טכנולוגיית מוליך מתכת-חמצן-מוליך (CMOS) משלימה.Technology CMOS טכנולוגיית CMOS חוללה מהפכה במעגלים עם הגישה החדשנית שלה לניהול כוח ושלמות האותות.בניגוד למכשירי הטרנזיסטור הדו-קוטבי (BJT), התלויים בזרימת הזרם, מכשירי CMOS משתמשים במנגנונים מבוקרים על מתח המפחיתים משמעותית את זרם השער, ובכך ממזער את אובדן הכוח.טכנולוגיה זו צברה תחילה משיכה באלקטרוניקה צרכנית בשנות השבעים, כמו למשל בשעונים אלקטרוניים, אך זו הייתה הופעת האינטגרציה בקנה מידה גדול מאוד (VLSI) בשנות השמונים שהציגה באמת את עמדת ה- CMOs כאבן יסוד באלקטרוניקה מודרנית.העידן היה עד לטכנולוגיית CMOS המשפרת את אמינות המעגלים, עמידות בפני רעש וביצועים על פני טמפרטורות ומתחים משתנים תוך פשטת תהליך העיצוב הכולל.שיפורים אלה לא רק הגדילו את ספירת הטרנזיסטורים מאלפים למיליונים על שבב יחיד, אלא גם הרחיבו את הפונקציונליות של CMOs לעיצובי VLSI דיגיטליים וגם לאגדות מעורבים, מה שהופך את הביצועים של טכנולוגיות ישנות יותר כמו לוגיקה טרנזיסטור-טרנזיסטור (TTL) בגלל המהירות העליונה שלה והן מהירות המעולה שלה והן מהירות המעולה שלה והן מהירות המעולה שלה והן מהירות המעולה שלה והן מעולות שלה והן מעולות שלהן והמעולות שלה המעולות והמעולות שלה המעולות שלהן והמעולות שלה שלה לא מהירות המעולה שלה והמהירות העליונה שלה שלה לא מהירות המעולה והעולה שלה.פעולות מתח נמוכות יותר.

קָטָלוֹג

הבנת טכנולוגיית CMOS

פיתוח טכנולוגיית טכנולוגיית מוליך מוליכים מתכת-תחמוצת (CMOS) משלים היה חלק עצום בקידום עיצוב המעגלים הדיגיטליים.זה התגלה בעיקר בגלל הצורך בעיבוד מהיר יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר.בניגוד למכשירי טרנזיסטור צומת דו קוטבי (BJT), התלויים בזרימת הזרם, CMOS משתמש במנגנונים מבוקרים על מתח.ההבדל העיקרי מסייע בהפחתת הזרם בשער, ומפחית את אובדן ההספק באופן משמעותי.בשנות השבעים, CMOs שימשו בעיקר באלקטרוניקה צרכנית, כמו שעונים אלקטרוניים.

הנוף השתנה בשנות השמונים עם כניסתו של טכנולוגיית אינטגרציה בקנה מידה רב (VLSI), שאימצה מאוד CMOs מכמה סיבות.CMOS משתמש בפחות כוח, מציע התנגדות לרעש טובה יותר ומבצע ביצועים טובים על פני טמפרטורות ומתחים שונים.זה גם מפשט את תכנון המעגלים המגביר את האמינות והגמישות.תכונות אלה אפשרו עלייה אדירה בצפיפות האינטגרציה של שבבים מבוססי CMOS, ועברה מאלפים למיליוני טרנזיסטורים לכל שבב.

כיום, CMOS מועיל לעיצובי VLSI דיגיטליים וגם עם אות מעורב, תוך ביצוע טכנולוגיות ישנות יותר כמו לוגיק טרנזיסטור-טרנזיסטור (TTL) בגלל המהירות והיעילות המעולה שלה במתחים נמוכים יותר.השימוש הנרחב שלה מדגיש את ההשפעה הטרנספורמטיבית של CMOS על האלקטרוניקה המודרנית, מה שהופך אותה לטכנולוגיית ההליכה לכל דבר, החל מגאדג'טים יומיומיים ועד מערכות חישוב מתקדמות.

איור 1: השתמש כדי לאזן מאפיינים חשמליים

עיקרון עבודה של CMO

עיקרון הליבה של טכנולוגיית מוליך מוליך-מוליך מתכת-חמצן (CMOS) משלים משתמש בזוג טרנזיסטורים מסוג N ו- P מסוג P כדי ליצור מעגלי לוגיקה יעילים.אות קלט יחיד שולט בהתנהגות המיתוג של טרנזיסטורים אלה, ומדליק את האחת תוך כיבוי השני.תכנון זה מבטל את הצורך בנגדי נשיכה מסורתיים המשמשים בטכנולוגיות אחרות של מוליכים למחצה, מפשט את העיצוב ומשפר את יעילות האנרגיה.

במערך CMOS, MOSFETs מסוג N (טרנזיסטורים של אפקט שדה-מוליך-תחמוצת-מוליכים-מוליכים) יוצרים רשת נפתחת המחברת את הפלט של שער ההיגיון לאספקת מתח נמוך, בדרך כלל קרקע (VSS).זה מחליף את נגדי העומס במעגלי לוגיקה ישנים של NMOS, שהיו פחות יעילים בניהול מעברי מתח ויותר מועדים לאובדן חשמל.לעומת זאת, MOSFETs מסוג P יוצרים רשת משיכה המחברת את הפלט לאספקת מתח גבוה יותר (VDD).סידור רשת כפול זה מבטיח כי הפלט נשלט באופן יציב וצפוי לכל קלט נתון.

כאשר מופעל השער של MOSFET מסוג P, הוא נדלק בזמן שה- MOSFET מסוג N תואם נכבה, ולהיפך.יחסי גומלין זה לא רק מפשטים את ארכיטקטורת המעגלים אלא גם משפרת את האמינות והפונקציונליות התפעולית של המכשיר.טכנולוגיית CMOS מועילה למשתמשים הזקוקים למערכות אלקטרוניות אמינות ויעילות.

איור 2: מבוא ל- CMOS Tech

המהפך

המהפך הוא מרכיב עיקרי בעיצוב המעגלים הדיגיטליים, במיוחד עבור פעולות אריתמטיות והגיוניות בינאריות.הפונקציה העיקרית היא להפוך את אות הקלט ברמות ההיגיון הבינאריות.במונחים פשוטים, '0' נחשב נמוך או אפס וולט, ו- '1' הוא גבוה או V וולט.כאשר מהפך מקבל כניסה של 0 וולט, הוא פלט V Volts, וכאשר הוא מקבל V Volts, הוא מוציא 0 וולט.

טבלת אמת מדגימה בדרך כלל את פונקציית המהפך על ידי רישום כל הכניסות האפשריות ואת התפוקות המתאימות שלהם.טבלה זו מראה בבירור כי קלט של '0' מייצר פלט של '1', וקלט של '1' מביא לפלט של '0'.תהליך היפוך זה נדרש להחלטות הגיוניות ועיבוד נתונים במערכות מחשוב ודיגיטל.

פעולת המהפך נדרשת לאינטראקציות דיגיטליות מורכבות יותר.זה מאפשר ביצוע חלק של משימות חישוב ברמה גבוהה יותר ומסייע בניהול זרימת נתונים בתוך מעגלים ביעילות.

טבלה 1: טבלת האמת המהפכה

המהפך של CMOS

מהפך CMOS הוא מודל של יעילות באלקטרוניקה, הכולל עיצוב פשוט עם טרנזיסטורים של NMOs ו- PMOS המחוברים בסדרה.השערים שלהם קשורים זה לזה ככניסה, והנקזים שלהם מחוברים ליצירת הפלט.סידור זה מפחית את פיזור החשמל, ומיטב את המעגל ליעילות אנרגטית.

כאשר אות הקלט גבוה (היגיון '1'), טרנזיסטור ה- NMOS נדלק, מבצע זרם ומושך את הפלט למצב נמוך (היגיון '0').יחד עם זאת, טרנזיסטור PMOS כבוי, מבודד את האספקה ​​החיובית מהתפוקה.לעומת זאת, כאשר הקלט נמוך (היגיון '0'), טרנזיסטור ה- NMOS נכבה, והטרנזיסטור PMOS נדלק, ומניע את התפוקה למצב גבוה (היגיון '1').

תיאום זה בין טרנזיסטורי ה- NMOs ו- PMOS מאפשר למהפך לשמור על פלט יציב למרות מתח קלט V ariat יוני.על ידי הבטחה כי טרנזיסטור אחד תמיד כבוי בזמן שהאחר פועל, המהפך של CMOS שומר על כוח ומונע מסלול חשמלי ישיר מאספקת החשמל לקרקע.זה יעזור למנוע ניקוז כוח מיותר.מערך טרניסטור כפול זה מגדיר את התפקיד העיקרי של מהפך CMOS במעגלים דיגיטליים, ומספק היפוך לוגי אמין עם צריכת אנרגיה מינימלית ושלמות אות גבוהה.

איור 3: שערי לוגיקה של CMOS

המהפך של ה- NMOS

מהפך ה- NMOS בנוי באמצעות הגדרה פשוטה ויעילה.בתצורה זו, השער משמש כקלט, הניקוז מתפקד כפלט, וגם המקור והמצע הן מקורקע.גרעין הסידור הזה הוא MOSFET מסוג N-channel מסוג שיפור.מתח חיובי מוחל על הניקוז דרך נגן עומס כדי לבסס את ההטיה הנכונה.

כאשר כניסת השער מקורקע, המייצגת היגיון '0', אין מתח בשער.חוסר מתח זה מונע מהיווצרות ערוץ מוליך ב- MOSFET, מה שהופך אותו למעגל פתוח עם עמידות גבוהה.כתוצאה מכך, זרם מינימלי זורם מהניקוז למקור, וגורם למתח היציאה לעלות קרוב ל- +V, התואם לוגיקה '1'.כאשר מופעל מתח חיובי על השער, הוא מושך אלקטרונים לממשק תחמוצת השער ויוצר תעלה מסוג N.תעלה זו מצמצמת את ההתנגדות בין המקור לניקוז, ומאפשרת לזרם לזרום ולהפיל את מתח היציאה לגובה הקרקע כמעט, או לוגיקה '0'.

פעולה זו מציגה את המהפך של NMOS כמכשיר נפתח יעיל, שימושי למשימות מיתוג בינאריות.כדאי להכיר בכך שהתקנה זו נוטה לצרוך יותר כוח כאשר במצב 'On'.צריכת החשמל המוגברת נובעת מהזרם הרציף הזורם מאספקת החשמל לקרקע כאשר הטרנזיסטור פעיל, ומדגיש סחר תפעולי מרכזי בעיצוב המהפך של NMOS.

המהפך של PMOS

איור 4: יסודות CMOS ICS

המהפך של PMOS בנוי באופן דומה למהפך ה- NMOS אך עם חיבורים חשמליים הפוכים.במערך זה משתמשים בטרנזיסטור PMOS עם מתח חיובי המופעל הן על המצע והן למקור, ואילו נגן העומס מחובר לקרקע.

כאשר מתח הכניסה גבוה ב- +V (היגיון '1'), מתח השער למקור הופך לאפס, והופך את הטרנזיסטור 'כבוי'.זה יוצר נתיב התנגדות גבוה בין המקור לניקוז, תוך שמירה על מתח היציאה נמוך בהיגיון '0'.

כאשר הקלט הוא 0 וולט (היגיון '0'), מתח השער למקור הופך לשלילי ביחס למקור.מתח שלילי זה טוען את קבל השער, הפוך את משטח המוליכים למחצה מסוג N ל- P-Type ויוצר תעלה מוליכה.תעלה זו מורידה באופן דרסטי את ההתנגדות בין המקור לניקוז, ומאפשרת לזרם לזרום בחופשיות מהמקור לניקוז.כתוצאה מכך, מתח היציאה עולה קרוב למתח האספקה ​​+V, המתאים ללוגיקה '1'.

באופן זה, טרנזיסטור PMOS משמש כמכשיר משיכה, המספק נתיב התנגדות נמוך למתח האספקה ​​החיובי כאשר הוא מופעל.זה הופך את מהפך PMOS לרכיב ראשוני ביצירת היפוך לוגיקה יציב ואמין.זה מבטיח כי התפוקה מונעת מאוד למצב הגבוה במידת הצורך.

חתך רוחב של CMO

איור 5: חתך רוחב של שער CMOS

שבב CMOS משלב טרנזיסטורים של NMOs ו- PMOS על מצע סיליקון יחיד ויוצר מעגל מהפך קומפקטי ויעיל.הצגת חתך רוחב של מערך זה מציגה את המיקום האסטרטגי של טרנזיסטורים אלה, מיטוב הפונקציונליות והפחתת הפרעות חשמליות.

טרנזיסטור PMOS משובץ במצע מסוג N, ואילו טרנזיסטור ה- NMOS ממוקם באזור P-Type נפרד הנקרא P-Bell.הסדר זה מבטיח שכל טרנזיסטור פועל בתנאים מיטביים.ה- P-Bell משמש כקרקע התפעולית עבור טרנזיסטור ה- NMOS ומבודד את נתיבי החשמל של טרנזיסטורי ה- NMOs ו- PMOS, ומונע הפרעות.בידוד זה מועיל לשמור על שלמות האות וביצועי מעגל ה- CMOS הכוללים.

תצורה זו מאפשרת לשבב לעבור בין מצבי היגיון גבוהים ונמוכים במהירות ובאמינות.על ידי שילוב של שני סוגי הטרנזיסטורים ביחידה אחת, עיצוב CMOS מאזן את המאפיינים החשמליים שלהם, מה שמוביל לפעולות מעגלים יציבות ויעילות יותר.שילוב זה מקטין את הגודל ומשפר את הביצועים של מכשירים אלקטרוניים מודרניים, ומציג את ההנדסה המתקדמת מאחורי טכנולוגיית CMOS.

פיזור כוח של מהפך CMOS

מאפיין מרכזי בטכנולוגיית CMOS הוא היעילות שלה בפיזור הכוח, במיוחד במצבים סטטיים או סרק.כאשר אינו פעיל, מהפך CMOS שואב מעט מאוד כוח מכיוון שהטרנזיסטור "OFF" מדליף רק זרם מינימלי.יעילות זו מועילה לשמור על פסולת האנרגיה והרחבת חיי הסוללה של מכשירים ניידים.

איור 6: חיישני CMOS- למצלמות תעשייתיות

במהלך פעולה דינמית, כאשר המהפך מתג קובע, פיזור ההספק עולה באופן זמני.דוקרן זה מתרחש מכיוון שברגע קצר, גם ה- NMOs וגם הטרנזיסטורים של PMOS פועלים באופן חלקי, ויוצרים נתיב ישיר קצר מועד לזרימת זרם ממתח האספקה ​​לקרקע.למרות עלייה חולפת זו, צריכת החשמל הממוצעת הכוללת של מהפך CMOS נותרה נמוכה בהרבה מזו של טכנולוגיות ישנות כמו לוגיק טרנזיסטור-טרנזיסטור (TTL).

שימוש במוצרי חשמל נמוכים זה במצבי תפעול שונים משפר את יעילות האנרגיה של מעגלי CMOS.מה שהופך אותו לאידיאלי ליישומים שבהם זמינות החשמל מוגבלת, כגון מכשירים ניידים וטכנולוגיות אחרות המונעות על סוללות.

משיכת ההספק הנמוכה במצב יציב של ממירי CMOS מייצרת פחות חום מה שמפחית לחץ תרמי על רכיבי המכשירים.ייצור חום מופחת זה יכול להאריך את אורך החיים של מכשירים אלקטרוניים, מה שהופך את טכנולוגיית ה- CMOS לגורם מפתח בתכנון מערכות אלקטרוניות בר-קיימא וחסכוניות יותר.

העברת מתח DC המאפיינת את המהפך CMOS

איור 7: אופטימיזציה של מעגלים ליעילות כוח ויעילות מהירות

מאפיין העברת מתח DC (VTC) של מהפך CMOS הוא כלי ראשוני להבנת התנהגותו.זה מראה את הקשר בין מתחי קלט ליציאה בתנאים סטטיים (שאינם מיתוג), ומספק תצוגה ברורה של ביצועי המהפך על פני רמות קלט שונות.

במהפך CMOS מעוצב היטב, בו הטרנזיסטורים של ה- NMOs ו- PMOS מאוזנים, ה- VTC כמעט אידיאלי.הוא סימטרי ובעל מעבר חד בין מתחי יציאה גבוהים ונמוכים בסף מתח קלט ספציפי.סף זה הוא הנקודה בה המהפך עובר ממצב לוגי אחד למשנהו, ומשנה במהירות מההיגיון '1' ל- '0' ולהיפך.

הדיוק של ה- VTC מועיל לקבוע את טווחי המתח התפעולי של מעגלים דיגיטליים.זה מזהה את הנקודות המדויקות בהן התפוקה תשנה מצבים, ומבטיחה כי אותות ההיגיון יהיו ברורים ועקביים, ומפחיתים את הסיכון לטעויות כתוצאה מיוני מתח V ariat.

היתרונות של טכנולוגיית CMOS

טכנולוגיית CMOS מציעה צריכת חשמל סטטית נמוכה.מה שהופך אותו לשימושי יותר ליישומים אלקטרוניים, במיוחד במכשירים המונעים על סוללות, מכיוון שהוא משתמש באנרגיה רק ​​במהלך עסקאות מצב לוגיקה.

העיצוב של מעגלי CMOS מפשט באופן טבעי את המורכבות, ומאפשר סידור קומפקטי וצפיפות גבוהה של פונקציות לוגיקה על שבב יחיד.תכונה זו נדרשת כדי לשפר את מעבדי המיקרו ושבבי הזיכרון, ולשפר את יכולות התפעול מבלי להרחיב את הגודל הפיזי של הסיליקון.יתרון צפיפות זה מאפשר כוח עיבוד רב יותר לאזור יחידה, מה שמאפשר התקדמות במיזוג הטכנולוגיה ושילוב המערכת.

חסינות הרעש הגבוהה של CMOS טכנולוגית מפחיתה את הפרעות, ומבטיחה פעולה יציבה ואמינה של מערכות מבוססות CMOS בסביבות נוטות רעש אלקטרוניות.השילוב של צריכת חשמל נמוכה, מורכבות מופחתת וחסינות רעש חזק מחזק CMOs כטכנולוגיה יסודית באלקטרוניקה.הוא תומך במגוון רחב של יישומים, החל ממעגלים פשוטים ועד ארכיטקטורות מחשוב דיגיטליות מורכבות.

איור 8: תרשים טכנולוגי CMOS

סיכום של טכנולוגיית CMOS

טכנולוגיית CMOS היא אבן יסוד של עיצוב מעגלים דיגיטליים מודרניים, המשתמשת גם ב- NMOS ו- PMOS טרנזיסטורים על שבב יחיד.גישה זו-טרנזיסטור כפולה משפרת את היעילות באמצעות מיתוג משלים ומפחיתה את צריכת החשמל, המועילה בעולם המודע לאנרגיה של ימינו.

חוזק מעגלי CMOS נובע מדרישות ההספק הנמוכות שלהם וחסינות רעש מעולה.תכונות אלה מועילות ליצירת מעגל משולב דיגיטלי אמין ומורכב.טכנולוגיית CMOS מתנגדת למעשה להתערבות חשמלית, ומשפרת את היציבות והביצועים של מערכות אלקטרוניות.

צריכת החשמל הסטטית הנמוכה של CMOS ותפעול אמין הופכים אותה לבחירה המועדפת על יישומים רבים.החל מאלקטרוניקה צרכנית ועד מערכות מחשוב מתקדמות, יכולת ההסתגלות והיעילות של טכנולוגיית CMOS ממשיכים להניע חדשנות בתעשיית האלקטרוניקה.השימוש הנרחב שלה מדגיש את חשיבותו בקידום הטכנולוגיה הדיגיטלית.

סיכום

טכנולוגיית CMOS עומדת כפרגון של חדשנות בתחום עיצוב המעגלים הדיגיטליים, ומניעה ללא הרף את קידום האלקטרוניקה מגאדג'טים בסיסיים למערכות חישוביות מורכבות.ההגדרה הכפולה-טרנזיסטור של NMOs ו- PMOs על שבב יחיד אפשרה מיתוג יעיל, פיזור כוח מינימלי ומידה גבוהה של חסינות רעש, מה שהופך את CMOs לשימושי ביצירת מעגלים צפופים ומשולבים.הפחתת צריכת החשמל מבלי להקריב את הביצועים הוכיחה בעידן מכשירים ניידים המונעים על סוללות.החוסן של טכנולוגיית CMOS בטיפול בתנאים תפעוליים וסביבתיים שונים הרחיב את יישומיה על פני תחומים רבים.כאשר היא ממשיכה להתפתח, טכנולוגיית CMOS יכולה לעזור לעצב את הנוף העתידי של העיצוב האלקטרוני.זה מבטיח את ה- T להישאר בחזית החדשנות הטכנולוגית וממשיך לעמוד בדרישות ההולכות וגוברות ליעילות אנרגטית ומזעור במכשירים אלקטרוניים.

שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]

1. איך CMOs עובדים באלקטרוניקה דיגיטלית?

טכנולוגיית משלימה מתכת-תחמוצת-מוליכים-מוליכים (CMOS) היא יסודית באלקטרוניקה דיגיטלית, בעיקר מכיוון שהיא שולטת ביעילות על זרימת החשמל במכשירים.בפועל, מעגל CMOS כולל שני סוגים של טרנזיסטורים: NMOs ו- PMOs.אלה מסודרים כדי להבטיח שרק אחד הטרנזיסטורים מתנהל בכל פעם, מה שמקטין באופן דרסטי את האנרגיה הנצרכת על ידי המעגל.

כאשר מעגל CMOS פועל, טרנזיסטור אחד חוסם זרם ואילו השני מאפשר לו לעבור.לדוגמה, אם אות דיגיטלי של '1' (מתח גבוה) כניסה אל מהפך CMOS, טרנזיסטור ה- NMOS נדלק (מוליך), וה- PMOS מכבה (חוסם זרם), וכתוצאה מכך מתח נמוך או '0'בפלט.לעומת זאת, קלט של '0' מפעיל את ה- PMOS ומבטל את ה- NMOs, וכתוצאה מכך תפוקה גבוהה.מיתוג זה מבטיח כוח מינימלי מבוזבז, מה שהופך את CMOS לאידיאלי למכשירים כמו סמארטפונים ומחשבים שבהם נדרשת יעילות הסוללה.

2. מה ההבדל בין MOSFET ל- CMOS?

MOSFET (טרנזיסטור של אפקט שדה מתכת-תחמוצת-מוליך) הוא סוג של טרנזיסטור המשמש להחלפת אותות אלקטרוניים.לעומת זאת, CMOS מתייחס לטכנולוגיה המשתמשת בשני סוגים משלימים של MOSFETs (NMOS ו- PMOS) ליצירת מעגלי לוגיקה דיגיטליים.

ההבחנה העיקרית נעוצה ביישום וביעילותם.MOSFET יחיד יכול לתפקד כמתג או להגביר אותות, הדורש זרימת כוח רציפה וייצר פוטנציאל יותר חום.CMOS, על ידי שילוב של NMOs וגם טרנזיסטורים של PMOS, מתחלף בין שימוש בזה או אחר, צמצום הכוח הנדרש ונוצר החום.זה הופך את ה- CMOs למתקנים אלקטרוניים מודרניים יותר הדורשים יעילות וקומפקטיות גבוהה.

3. מה קורה אם אתה מנקה CMOS?

ניקוי ה- CMOs במחשב מאפס את הגדרות ה- BIOS (מערכת קלט/פלט בסיסית) לברירות המחדל של המפעל שלהם.לרוב זה נעשה כדי לפתור בעיות חומרה או בעיות אתחול שעלולות להתעורר כתוצאה מהגדרות BIOS שגויות או פגומות.

כדי לנקות CMOS, בדרך כלל אתה מקצר זוג סיכות ספציפי בלוח האם באמצעות מגשר, או הסר את סוללת ה- CMOS למשך מספר דקות.פעולה זו שוטפת את הזיכרון הנדיף ב- BIOS, ומוחקת כל תצורה כגון סדר אתחול, זמן מערכת והגדרות חומרה.לאחר ניקוי ה- CMOS, יתכן שתצטרך להגדיר מחדש את הגדרות ה- BIOS בהתאם לצרכי המחשוב שלך או תאימות החומרה שלך.

4. מה יחליף CMOS?

אמנם טכנולוגיית CMOS עדיין נפוצה, אך מחקר מתמשך נועד לפתח אלטרנטיבות שעלולות להציע יעילות, מהירות ואינטגרציה רבה יותר ככל שהטכנולוגיה מתרחשת עוד יותר.

טרנזיסטורי גרפן נבדקים בגלל תכונותיהם החשמליות החריגות, כמו ניידות אלקטרונים גבוהה יותר מאשר סיליקון, מה שעלול להוביל למהירויות עיבוד מהירות יותר.

מנצל ביטים קוונטיים שיכולים להתקיים במצבים מרובים בו זמנית, ומציע עליות מהירות אקספוננציאלית לחישובים ספציפיים.

Spintronics: משתמש בסיבוב האלקטרונים, ולא במטען שלהם, כדי לקודד נתונים, עלול להפחית את צריכת החשמל ולהגדיל את יכולות עיבוד הנתונים.

אמנם טכנולוגיות אלה מבטיחות, אך מעבר מ- CMOs לתקן חדש באלקטרוניקה דיגיטלית ידרוש להתגבר על אתגרים טכניים והשקעות משמעותיות בטכנולוגיות ייצור חדשות.נכון לעכשיו, CMOs נותרה הטכנולוגיה המעשית והנפוצה ביותר בעיצוב המעגלים הדיגיטליים בגלל אמינותה ויעילות העלות שלה.