Jelaskan Daya: pensakelaran dan bocoran dari CMOS

Logika CMOS memboroskan lebih sedikit daya dibandingkan dengan logika NMOS karena CMOS hanya memboroskan daya hanya saat pensakelaran ("daya dinamis"). Pada proses 90 nanometer modern, pensakelaran keluaran memerlukan waktu 120 pikosekon, dan berulang setiap sepuluh nanosekon. Logika NMOS memboroskan daya ketika keluaran rendah ("daya statis"), karena terdapat jalur dari Vdd ke Vss melalui resistor beban dan jaringan tipe-n.

Sirkuit CMOS memboroskan daya dengan mengisi kapasitas liar ketika pensakelaran. Muatan yang bergerak adalah perkalian antara kapasitas liar dengan perubahan tegangan. Kalikan dengan frekuensi pensakelaran untuk mendapatkan arus borosan, dan kalikan dengan tegangan lagi untuk mendapatkan borosan daya karakteristik peranti CMOS .

Sebuah borosan daya yang lain ditemukan pada 1990-an saat kabel pada chip menjadi lebih panjang dan lebih tipis. Gerbang CMOS pada ujung kabel tersebut menerima transisi masukan yang lambat. Ditengah-tengah transisi masukan, semua transistor baik NMOS ataupun PMOS untuk sementara hidup bersamaan, dan arus mengalir langsung dari Vdd ke Vss. Daya yang digunakan disebut daya "linggis". Desain yang hati-hati dimana menghindari kawat penggerak yang terlalu panjang mengurangi borosan ini, dan sekarang daya linggis selalu lebih rendah daripada daya pensakelaran.

Baik transistor NMOS ataupun PMOS memiliki gerbang–sumber tegangan tahan. Desain CMOS yang beroperasi pada tegangan catu yang jauh lebih tinggi dari tegangan tahan (Vdd lebih dari 5 V, dan Vth untuk transistor NMOS dan PMOS adalah 700 mV).

Untuk mempercepat desain, produsen beralih ke bahan gerbang yang memiliki tegangan tahan yang lebih rendah. Sebuah transistor NMOS modern dengan Vth of 200 mV memiliki kebocoran arus pratahan yang signifikan. Desain yang berusaha mengoptimalkan proses pembuatan untuk borosan daya minimum selama operasi telah menekan Vth sehingga bocoran arus kira-kira sama dengan daya pensakelaran. Sebagai akibatnya, peranti tersebut memboroskan daya walaupun tidak terjadi pensakelaran. Pengurangan bocoran daya menggunakan bahan baru dan desain sistem sangat dibutuhkan untuk menjaga eksistensi CMOS. Pabrikan memandang pengenalan dielektrik permitivitas tinggi untuk mengatasi bocoran arus pada gerbang dengan mengganti silikon dioksida dengan bahan yang mempunyai permitivitas lebih tinggi.