Краткая история МОП-транзистора, часть 5: RCA

Когда Bell Labs объявила о создании первого работающего MOSFET Аталлой и Кангом в 1960 году, RCA Labs сразу же заинтересовалась. Как и IBM Research, RCA Labs не была тесно связана с разработкой и производством продуктов RCA. Обильные корпоративные доходы RCA в начале 1950-х годов приучили RCA Labs к тому, что у них был большой бюджет, поэтому они могли исследовать новые многообещающие технологии, которые не сразу стали продуктами.

Однако к концу 1950-х годов успешные судебные иски конкурентов RCA съели эти лицензионные доходы, и RCA Labs обратилась к государственным контрактам, чтобы пополнить свои финансы. Несмотря на то, что RCA рано начала исследования МОП-транзисторов, работа над МОП-устройствами и процессами не привела к созданию значительных продуктов в течение многих лет, отчасти благодаря этим правительственным контрактам. Однако те же самые контракты позволили RCA в исследованиях MOSFET опередить остальную часть отрасли, выведя компанию за пределы p- и n-канальных микросхем и непосредственно к CMOS, хотя и по более длинному пути.

Первый из этих правительственных контрактов, заключенный с ВВС США, был на исследование арсенида галлия, сложного полупроводника. Арсенид галлия был интересен тем, что обещал более высокую скорость, чем достижимая с кремнием или германием. RCA Labs вложила значительную часть своих ресурсов в изучение арсенида галлия. Второй государственный контракт был заключен с другим агентством, интересующимся быстрой электроникой. Агентство национальной безопасности (АНБ) инициировало проект «Молния» в 1957 году, стремясь разработать компьютеры, которые были бы в 1000 раз быстрее, чем современные компьютеры того времени. RCA была заинтересована в разработке линейки коммерческих компьютеров, поэтому этот контракт естественным образом подходил RCA Labs.

В этот период RCA Labs также начала разработку «интегрированных полупроводниковых устройств» (ИС). Похоже, что RCA Labs была на пути к разработке микросхем раньше Texas Instruments (TI) и Fairchild, но, очевидно, не смогла создать полностью функциональные устройства. Затем RCA Labs свернула не туда и начала рассматривать униполярный транзистор Шокли как кандидата на создание интегральных схем. Эта работа оказалась тупиковой.

Фрэнк Ванласс из Fairchild Semiconductor в 1963 году раскрыл свое изобретение КМОП, которая объединяет p- и n-канальные МОП-транзисторы на одном куске кремния. Исследователи из RCA Labs ухватились за это изобретение. Хотя полупроводниковый КМОП-процесс намного сложнее, чем p- или -n-канальный МОП-процесс, КМОП обещает снизить энергопотребление в миллион раз. Большинство компаний, разрабатывающих MOS, сосредоточились на устройствах с p-каналом, потому что их было проще изготовить. IBM сосредоточилась на создании n-канальных устройств, потому что они были быстрее. RCA Labs решила, что сосредоточится на КМОП из-за ее характеристик с низким энергопотреблением.

В 1965 году RCA выиграла трехлетний контракт на исследования и разработки от ВВС США на разработку схемы КМОП. Аспекты КМОП с низким энергопотреблением казались важными для будущих разработок авионики, и контракт предусматривал создание компьютера, использующего КМОП-память. Контракт с ВВС стимулировал лабораторию RCA Labs, которая посвятила почти все свои ресурсы в области исследований и разработок МОП-технологий развитию КМОП-технологий. Хорошо, что контракт был рассчитан на три года, поскольку RCA Labs нужно было преодолеть множество технических препятствий на пути разработки рабочих КМОП-ИС. Хотя это было сложно, RCA Labs, похоже, добилась достаточного прогресса в разработке КМОП, чтобы привлечь еще один государственный контракт на работу с КМОП. В 1967 году НАСА заключило контракт с RCA Labs на исследование КМОП.

Год спустя RCA анонсировала коммерческие компоненты CMOS. Желая внести свой вклад в КМОП-интегральные схемы, компания RCA зарегистрировала торговую марку «COSMOS», что означает «МОП с комплементарной симметрией». Всем конкурентам RCA пришлось придерживаться общего названия: CMOS. RCA представила серию небольших цифровых микросхем CD4000, основанных на технологии CMOS. Серия CD4000 пользовалась успехом у разработчиков, которым требовалось низкое потребление тока в своих проектах. Однако КМОП была медленной по сравнению с доминирующим семейством цифровой логики того времени: биполярными ТТЛ-ИС серии 7400.