Qu’est-ce qu’un CMOS ?

Un CMOS, pour Complementary metal-oxide-semiconductor, est un élément semi-conducteur utilisé dans de nombreux ordinateurs modernes et d’autres produits électroniques. Cet élément de RAM statique peut stocker, traiter et transmettre des données numériques et analogiques de façon simultanée. Outre ses multiples applications, il se caractérise par une consommation d’énergie comparativement faible et une sensibilité moindre aux rayonnements. Dans cet article, vous apprendrez ce qu’est la technologie CMOS, comment fonctionne ce dispositif semi-conducteur et dans quels domaines il est principalement utilisé.

Un CMOS est un composant semi-conducteur que de nombreux utilisateurs de PC et d’ordinateurs portables connaissent bien, par exemple sous la forme de la mémoire CMOS. Ce type de mémoire ne nécessite pratiquement aucune énergie pour sauvegarder les informations et peut donc fonctionner avec une petite batterie sur une plus longue période. Mais quel en est le fonctionnement ?

Un CMOS fonctionne grâce à l’interaction entre deux transistors : un canal MOSFET n et un canal MOSFET p. Lorsque le canal MOSFET n conduit, le canal MOSFET p est bloqué et vice versa. En raison de la faible tension à l’entrée, le courant transversal reste nul et la puissance est uniquement requise lors de la commutation. Bien que la RAM CMOS ait besoin de sa propre alimentation électrique, elle a une faible consommation propre. La tension de fonctionnement typique est comprise entre 0,75 et 15 volts et est donc nettement inférieure à celle des circuits bipolaires ou MOS. Le transistor CMOS ne mesure lui-même que quelques millimètres et est considéré comme particulièrement durable. La durée de vie réelle dépend du type et de la fréquence d’utilisation.

La technologie CMOS se compose essentiellement d’un canal n et d’un canal p. En veille, la perte de puissance n’est que de 10 nW. Pendant la commutation, la perte de puissance dépend du type de construction, mais les séries standard atteignent environ 1 mW/MHz. Si une fonction logique est intégrée, la perte est d’environ 10 µW/MHz. Un CMOS étant un dispositif de mémoire lent, certains systèmes d’exploitation ne le décrivent pas directement. Dans ce cas, les contenus et la configuration sont enregistrés comme copie dans la RAM.

Dans un ordinateur, cette technologie est utilisée pour enregistrer les paramètres BIOS de la carte mère. Même si l’appareil est déconnecté de l’alimentation électrique pendant une période prolongée ou si l’alimentation électrique est interrompue de manière inattendue, la mémoire CMOS garantit la sauvegarde des données nécessaires notamment à la configuration de l’ordinateur et de son matériel. Toutes les données de configuration du système nécessaires au démarrage du système sont enregistrées ici. Pour ce faire, le CMOS alimente en énergie l’horloge du système.

Si vous interrompez le contact entre l’ordinateur et le CMOS et si vous interrompez également l’alimentation de la RAM CMOS, toutes les données de configuration et tous les mots de passe seront réinitialisés après un certain temps. Cela ramène l’ordinateur à ses paramètres d’usine. Ce principe intervient également en cas de mise à jour du BIOS. Cela permet de démarrer le BIOS et de régler le matériel ou de répondre aux messages d’erreur par des bips du BIOS. Un CMOS agit de façon détachée du reste de l’approvisionnement en énergie.

Une batterie puissante et durable alimente en permanence le CMOS en énergie. Une batterie au lithium CR2032 est utilisée dans la série standard. Leur durée de vie dépend essentiellement des influences extérieures. Si la batterie est exposée à d’importantes fluctuations de température ou si l’alimentation de l’ordinateur est interrompue pendant une période prolongée, cela affectera les performances de la batterie. Par conséquent, la durée de vie fluctue, mais normalement, elle est d’au moins deux ans. Dans des conditions idéales, cependant, elle peut alimenter le CMOS pendant beaucoup plus longtemps.

La technologie HCT-CMOS a été développée pour permettre la compatibilité avec la tension TTL. Cette évolution est devenue nécessaire car les entrées HC conventionnelles n’étaient pas entièrement compatibles avec les niveaux de sortie TTL auparavant. Avec cette nouvelle technologie, la structure des transistors du CMOS a été adaptée aux niveaux de tension de sortie de la tension TTL. Cela permet non seulement de connecter sans restriction des circuits TTL et des circuits HCT-CMOS au sein d'une même tension, mais aussi d’atteindre ce faisant la vitesse des portes TTL.

Le Bi-CMOS combine des transistors à effet de champ et des transistors bipolaires. Cette combinaison génère une capacité d’attaque en courant élevée tout en réduisant la dépendance à la charge capacitive. Elle est par exemple utilisée pour les systèmes de radar, les systèmes radio et les circuits de signaux. Ils sont cependant beaucoup plus chers à produire.

La technologie CMOS est utilisée dans de nombreux domaines électroniques. En plus d’être utilisés dans les processeurs, les microprocesseurs et les dispositifs de mémoire, d’autres appareils tels que les montres numériques sont également équipés de CMOS. Cette technologie intervient également dans le domaine de l’électronique embarquée. D’autre part, des capteurs CMOS sont intégrés dans les appareils photo numériques et les spectromètres. Les propriétés positives de la technologie, sa haute résistance, sa longue durée de vie et son faible besoin en énergie font aujourd’hui de la technologie CMOS un élément indispensable à de nombreux appareils modernes.

Lorsque la batterie du CMOS est retirée, le contenu de la mémoire est effacé. Selon le type, ce processus peut prendre quelques secondes voire plusieurs jours. Par conséquent, la batterie ne doit être retirée que si la mémoire doit être effacée. Une telle opération peut être nécessaire si l’ordinateur a des problèmes de démarrage ou si une puce BIOS différente a été insérée. Pour certaines cartes mères, cette procédure est également recommandée après une mise à jour du BIOS. Sur de nombreux PC, vous pouvez également réinitialiser le mot de passe du BIOS via le CMOS. Sur la plupart des ordinateurs portables, cependant, la protection anti-vol intégrée empêche d’atteindre le succès escompté avec cette méthode.

Pour savoir comment effacer la mémoire CMOS, reportez-vous au manuel de la carte mère concernée. Suivez les instructions qui s’y trouvent à la lettre pour éviter d’endommager la carte mère ou des pièces individuelles, par exemple à cause d’un court-circuit !