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 !