منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب
التاريخ والتطبيق

قام محمد عطا الله وداون كانج بتصنيع أول ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات عاملة في معامل بيل عام 1959. لقد صنعوا كلاً من أجهزة منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب ومنطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب ولكن أجهزة منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب فقط كانت تعمل. قد يمر أكثر من عقد قبل أن تتم إدارة الملوثات في عملية التصنيع (خاصة الصوديوم) بشكل جيد بما يكفي لتصنيع أجهزة منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب عملية.
مقارنةً بالترانزستور ثنائي القطب، الجهاز الوحيد الآخر المتاح في ذلك الوقت للاستخدام في دائرة متكاملة، تقدم ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات عددًا من المزايا:
بالنظر إلى عمليات تصنيع أجهزة أشباه الموصلات ذات الدقة المماثلة، تتطلب ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات 10٪ فقط من مساحة ترانزستور الوصل ثنائي القطب.: 87 السبب الرئيسي هو أن ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات ذاتية العزل ولا تتطلب عزل تقاطع p-n عن المكونات المجاورة على الرقاقة.
تتطلب ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات خطوات عملية أقل، وبالتالي فهي أبسط وأرخص في التصنيع (خطوة واحدة لنشر المنشطات: 87 مقارنة بأربعة لعملية ثنائية القطب: 50 ).
نظرًا لعدم وجود تيار بوابة ثابت لـ ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات، يمكن أن يكون استهلاك الطاقة لدائرة متكاملة تعتمد على ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات أقل.
كانت العيوب المتعلقة بالدوائر المتكاملة ثنائية القطب هي:
كانت سرعة التبديل أقل بكثير، بسبب سعات البوابة الكبيرة.
أدى الجهد العتبة العالي للوحدات ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات المبكرة إلى ارتفاع أدنى جهد لإمداد الطاقة (-24 الخامس إلى -28 الخامس ).
قدمت شركة جينرال ميكرو إلكترونيكس أول دائرة منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب تجارية في عام 1964، وهي عبارة عن سجل تحول 20 بت مع 120 ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات - في ذلك الوقت كان مستوى لا يُصدق من التكامل. أثبتت محاولة جينرال ميكرو إلكترونيكس في عام 1965 لتطوير مجموعة من 23 دائرة متكاملة مخصصة لآلة حاسبة إلكترونية لمقياس فيكتور كومبتومتر  أنها طموحة للغاية نظرًا لموثوقية دوائر منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب في ذلك الوقت وأدت في النهاية إلى زوال الإلكترونيات الدقيقة العامة. استمرت الشركات الأخرى في تصنيع دوائر منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب مثل سجلات التحول الكبيرة، أو المضاعف التناظري 3705 (فيرتشايلد لأشباه الموصلات)، والتي لم تكن ممكنة في التقنيات ثنائية القطب في ذلك الوقت.
حدث تحسن كبير مع إدخال تقنية البوابة ذاتية المحاذاة من البولي سيليكون في عام 1968. قام كل من توم كلين وفيدريكو فاجين في فيرتشايلد لأشباه الموصلات بتحسين عملية البوابة ذاتية المحاذاة لجعلها قابلة للتطبيق تجاريًا، مما أدى إلى إطلاق معدد الإرسال التماثلي 3708 كأول دائرة متكاملة لبوابة السيليكون. سمحت عملية البوابة ذاتية المحاذاة بتفاوتات تصنيع أكثر إحكامًا وبالتالي وحدات ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات أصغر وسعات بوابة منخفضة ومتسقة. على سبيل المثال، بالنسبة إلى ذكريات منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب، قدمت هذه التقنية سرعة تتراوح من ثلاثة إلى خمسة أضعاف في نصف منطقة الرقاقة. لم تجعل مادة بوابة البولي سيليكون البوابة المحاذاة ذاتيًا ممكنة فحسب، بل أدت أيضًا إلى انخفاض جهد العتبة وبالتالي تقليل جهد إمداد الطاقة الأدنى (على سبيل المثال -16 الخامس )، مما يقلل من استهلاك الطاقة. نظرًا لجهد إمداد الطاقة المنخفض، غالبًا ما يُشار إلى منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب الخاص ببوابة السيليكون على أنه منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب منخفض الجهد على عكس منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب ذي البوابة المعدنية الأقدم باعتباره منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب عالي الجهد.
لأسباب مختلفة، لم تشرع شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات في تطوير دوائر منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب المتكاملة بشكل مكثف كما أراد المديرون المعنيون.: 1302 قرر اثنان منهم، جوردون مور وروبرت نويس، في عام 1968 تأسيس شركتهما الناشئة بدلاً من ذلك - إنتل. انضم إليهم بعد ذلك بوقت قصير مهندسو فيرتشايلد، بما في ذلك فيديريكو فاجين ولي فاداس. قدمت إنتل أول ذاكرة وصول عشوائي ثابتة منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب بسعة 256 بت، إنتل 1101، في عام 1969.: 1303 تبعت ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية 1024 بت إنتل 1103 في عام 1970. حقق 1103 نجاحًا تجاريًا وسرعان ما بدأ في استبدال الذاكرة الأساسية المغناطيسية في أجهزة الكمبيوتر. قدمت إنتل أول معالج دقيق منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب، وهو إنتل 4004، في عام 1971. حذا عدد من الشركات حذو إنتل. تم تصنيع معظم المعالجات الدقيقة المبكرة في تقنية منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب: إنتل 4040 و8008 من إنتل؛ IMP-16 و PACE و SC / MP من أشباه الموصلات الوطنية؛ TMS1000 من شركة تكساس إنسترومنتس؛ PPS-4  و PPS-8  من روكويل الدولية. هناك العديد من الأوائل التجارية في هذه القائمة من المعالجات الدقيقة: أول معالج دقيق 4 بت (4004)، وأول معالج دقيق 8 بت (8008)، وأول معالج دقيق أحادي الرقاقة 16 بت (PACE)، وأول شريحة مفردة متحكم 4 بت (TMS1000 ؛ ذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط على نفس الشريحة مثل وحدة المعالجة المركزية).
بحلول عام 1972، تم تطوير تقنية منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب أخيرًا لدرجة أنه يمكن استخدامها في المنتجات التجارية. قدمت كل من إنتل (مع 2102)  وآي بي إم، شرائح ذاكرة 1 كيلو بت. نظرًا لأن حركة الإلكترون في القناة من النوع n لوحدات منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات تبلغ حوالي ثلاثة أضعاف حركة الفتحة في القناة من النوع p لـ منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات، فإن منطق منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب يسمح بزيادة سرعة التبديل. لهذا السبب، بدأ منطق منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب سريعًا في استبدال منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب. بحلول أواخر السبعينيات، تجاوزت المعالجات الدقيقة منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب معالجات منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب. ظل منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب قيد الاستخدام لفترة من الوقت نظرًا لتكلفته المنخفضة ومستوى تكامله المرتفع نسبيًا لتطبيقات مثل الآلات الحاسبة البسيطة والساعات. وعدت تقنية أشباه الموصلات ذات الأكاسيد المعندية المتتامة باستهلاك طاقة أقل بشكل كبير من منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب أو منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب. على الرغم من اقتراح دائرة أشباه الموصلات ذات الأكاسيد المعندية المتتامة بالفعل في عام 1963 بواسطة فرانك وانلاس  ودخلت الدوائر المتكاملة أشباه الموصلات ذات الأكاسيد المعندية المتتامة سلسلة 4000 التجارية الإنتاج في عام 1968، ظل أشباه الموصلات ذات الأكاسيد المعندية المتتامة معقدًا للتصنيع ولم يسمح بمستوى تكامل منطق أكسيد شبه موصل من النوع الموجب أو منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب ولا سرعة منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب. سيستغرق الأمر حتى الثمانينيات لكي تحل أشباه الموصلات ذات الأكاسيد المعندية المتتامة محل منطق أكسيد شبه موصل من النوع السالب باعتبارها التقنية الرئيسية للمعالجات الدقيقة.