IC设计基础系列之CDC篇7：从CMOS到触发器（二）

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2、CMOS单元电路与版图
　　在现在工艺中，我们主要使用的是成为CMOS（互补型半导体，Complementary MOS）的工艺，这种工艺主要就是把PMOS和NMOS这两类晶体管构成一个单元，称为CMOS单元或者反相器单元，其结构把PMOS和NMOS同时集成在一个晶元上然后栅极相连，漏极相连，下面是它的结构图（关于电路符号和功能将在后面讲）：
　　　　　　　　　　　　　　

　　在上图中，左边是NMOS，右边是PMOS。A是共连栅极输入，Y是共连漏极输出，VDD连接PMOS的源极，GND连接GND。
下面电路符号图了，上面的那个CMOS反相器对于的电路符号图如下所示：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　现在我们就来分析一下这个CMOS反相器的工作原理来说明这个为什么CMOS工艺是主流吧：
　　A当输入信号A=1时，PMOS关断，NMOS打开，输出信号Y的电压相当于GND的电压，也就是Y=0；在这个过程中，从VDD到GND这一个供电回路都没有导通，因此理论不存在电流从VDD流到GND，因此功耗为0.
　　B当输入信号A=0时，PMOS打开，而NMOS关闭，输出信号Y=VDD=1，但是从VDD到GND这一个供电回路也没有导通，因此理论上也不存在电流从VDD流到GND，因此功耗也为0。
　　C因此可以得出，理论上反相器进行传输信号时，没有功耗（好吧，我们应该这样说：功耗极其地低），这就是为什么使用CMOS的工艺的原因。
　　下面我们来看一下CMOS单元的版图：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　左边是CMOS的电路符号，右边是版图（这个版图先凑合着看），下面来说一下这个版图吧：
　　首先是从下往上看，金属（蓝色）连接到数字地（Vss）上面；白色背景红色虚线边框的P阱区域是为说明，下面的绿色掺杂区域形成的是NMOS，上面绿色掺杂区域形成的是PMOS；
　　然后   绿色的掺杂区域  分布在  红色的多晶硅附近，然后多晶硅连在一起（也就是把PMOS和NMOS的栅极连在一起），然后通过金属引出（那个X表示通孔）为输入Vi。
　　然后下面的NMOS的源极通过通孔跟金属连在一起（绿色跟蓝色通过X连在一起）；NMOS和PMOS的漏极通过通孔连接到同一块金属上面然后当做输出。
　　PMOS的源极通过通孔连接到金属然后连接到了数字电源上。
　　更加抽象（好看一点）的图如下所示：
　　　　　　　　　　　　　　　　  


　　版图的基本知识就到这好了，更详细的知识还是查看更专业的书籍吧。