CMOS
પૂરક ધાતુ-ઓક્સાઇડ-અર્ધચાલક (CMOS, ઉચ્ચારણ "સમુદ્ર-શેવાળ",) એ ધાતુ-ઓક્સાઇડ-અર્ધચાલક ક્ષેત્ર-અસર ટ્રાન્ઝિસ્ટર (MOSFET) બનાવટ પ્રક્રિયાનો એક પ્રકાર છે જે તર્ક કાર્યો માટે પી-પ્રકાર અને એન-પ્રકાર MOSFET ની પૂરક અને સમપ્રમાણતાવાળી જોડીનો ઉપયોગ કરે છે. CMOS ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ (IC) ચિપ્સ બનાવવા માટે થાય છે, જેમાં માઇક્રોપ્રોસેસર્સ, માઇક્રોકન્ટ્રોલર્સ, મેમરી ચિપ્સ (CMOS BIOS સહિત) અને અન્ય ડિજિટલ લોજિક સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે. CMOS ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ એનાલોગ સર્કિટ્સ જેમ કે ઇમેજ સેન્સર્સ (CMOS સેન્સર્સ), ડેટા કન્વર્ટર્સ, RF સર્કિટ્સ (RF CMOS) અને ઘણા પ્રકારના સંચાર માટે અત્યંત સંકલિત ટ્રાન્સસીવર્સ માટે પણ થાય છે. CMOS પ્રક્રિયાની મૂળ કલ્પના ફ્રેન્ક વાનલાસ દ્વારા ફેઇરચાઇલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર ખાતે કરવામાં આવી હતી અને 1963માં આંતરરાષ્ટ્રીય સોલિડ-સ્ટેટ સર્કિટ પરિષદમાં વાનલાસ અને ચિહ-તાંગ સાહ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવી હતી. વાનલાસે બાદમાં CMOS સર્કિટરી માટે US પેટન્ટ 3,356,858 દાખલ કરી હતી અને તેને 1967માં મંજૂરી આપવામાં આવી હતી. 1960ના દાયકાના અંતમાં ટ્રેડમાર્ક "COS-MOS" સાથે ટેકનોલોજીનું વ્યાપારીકરણ કર્યું હતું, જેના કારણે અન્ય ઉત્પાદકોને બીજું નામ શોધવાની ફરજ પડી હતી, જેના કારણે 1970ના દાયકાની શરૂઆતમાં "CMOS" ટેકનોલોજીનું પ્રમાણભૂત નામ બની ગયું હતું. CMOS એ 1980 ના દાયકામાં ખૂબ મોટા પાયે એકીકરણ (VLSI) ચિપ્સ માટે પ્રભાવશાળી MOSFET બનાવટ પ્રક્રિયા તરીકે NMOS તર્કને પાછળ છોડી દીધો, અગાઉની ટ્રાન્ઝિસ્ટર-ટ્રાન્ઝિસ્ટર લોજિક (TTL) તકનીકને પણ બદલી. ત્યારથી CMOS એ VLSI ચિપ્સમાં MOSFET સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટે પ્રમાણભૂત બનાવટ પ્રક્રિયા રહી છે. મોટાભાગની ડિજિટલ, એનાલોગ અને મિશ્ર-સિગ્નલ IC સહિત 99 ટકા IC ચિપ્સ CMOS ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી હતી. CMOS ઉપકરણોની બે મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓ ઉચ્ચ અવાજની રોગપ્રતિકારક શક્તિ અને ઓછો સ્થિર વીજ વપરાશ છે. એમ. ઓ. એસ. એફ. ઇ. ટી. જોડીનો એક ટ્રાન્ઝિસ્ટર હંમેશા બંધ હોવાથી, શ્રેણી સંયોજન ચાલુ અને બંધ સ્થિતિઓ વચ્ચે સ્વિચ કરતી વખતે માત્ર ક્ષણિક રીતે નોંધપાત્ર શક્તિ ખેંચે છે. પરિણામે, CMOS ઉપકરણો તર્કના અન્ય સ્વરૂપો જેટલી નકામી ગરમી ઉત્પન્ન કરતા નથી, જેમ કે NMOS તર્ક અથવા ટ્રાન્ઝિસ્ટર-ટ્રાન્ઝિસ્ટર તર્ક (TTL), જે સામાન્ય રીતે સ્થિતિ ન બદલતી વખતે પણ કેટલાક સ્થાયી પ્રવાહ ધરાવે છે. આ લાક્ષણિકતાઓ CMOS ને ચિપ પર તર્ક કાર્યોની ઉચ્ચ ઘનતાને એકીકૃત કરવાની મંજૂરી આપે છે. તે મુખ્યત્વે આ કારણોસર હતું કે CMOS એ VLSI ચિપ્સમાં અમલમાં મૂકાતી સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીક બની હતી. "મેટલ-ઓક્સાઇડ-સેમિકન્ડક્ટર" શબ્દસમૂહ એમ. ઓ. એસ. ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ભૌતિક રચનાનો સંદર્ભ છે, જેમાં ઓક્સાઇડ અવાહકની ટોચ પર મેટલ ગેટ ઇલેક્ટ્રોડ મૂકવામાં આવે છે, જે બદલામાં સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીની ટોચ પર હોય છે. એક સમયે એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ થતો હતો પરંતુ હવે સામગ્રી પોલિસિલિકન છે. આઇબીએમ અને ઇન્ટેલ દ્વારા 45 નેનોમીટર નોડ અને નાના કદ માટે જાહેરાત કરવામાં આવી છે તેમ, સીએમઓએસ પ્રક્રિયામાં ઉચ્ચ-κ ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીના આગમન સાથે અન્ય મેટલ ગેટ્સે પુનરાગમન કર્યું છે. પૂરક સમપ્રમાણતાનો સિદ્ધાંત સૌપ્રથમ 1953માં જ્યોર્જ સિક્લાઇ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમણે પછી અનેક પૂરક દ્વિધ્રુવી સર્કિટની ચર્ચા કરી હતી. આરસીએમાં જ રહેલા પોલ વેઇમરે 1962માં થિન-ફિલ્મ ટ્રાન્ઝિસ્ટર (ટીએફટી) પૂરક સર્કિટની શોધ કરી હતી, જે સીએમઓએસના નજીકના સંબંધી છે. તેમણે પૂરક ફ્લિપ-ફ્લોપ અને ઇન્વર્ટર સર્કિટની શોધ કરી હતી, પરંતુ વધુ જટિલ પૂરક તર્કમાં કોઈ કામ કર્યું ન હતું. તેઓ એક જ સબસ્ટ્રેટ પર પી-ચેનલ અને એન-ચેનલ ટી. એફ. ટી. ને સર્કિટમાં મૂકવા સક્ષમ પ્રથમ વ્યક્તિ હતા. ત્રણ વર્ષ અગાઉ, જ્હોન ટી. વોલમાર્ક અને સેનફોર્ડ એમ. માર્કસે જેએફઇટીનો ઉપયોગ કરીને સંકલિત સર્કિટ તરીકે અમલમાં મૂકાયેલા વિવિધ જટિલ તર્ક કાર્યો પ્રકાશિત કર્યા હતા, જેમાં પૂરક મેમરી સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે. ફ્રેન્ક વાનલાસ આરસીએ ખાતે વેઇમર દ્વારા કરવામાં આવેલા કામથી પરિચિત હતા. MOSFET (મેટલ-ઓક્સાઇડ-સેમિકન્ડક્ટર ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર, અથવા MOS ટ્રાન્ઝિસ્ટર) ની શોધ 1959માં બેલ લેબ્સ ખાતે મોહમ્મદ એમ. અટાલા અને દાવોન કાહંગ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. મૂળરૂપે બે પ્રકારની MOSFET બનાવટ પ્રક્રિયાઓ હતી, PMOS (p-પ્રકાર MOS) અને NMOS (n-પ્રકાર MOS). બંને પ્રકારો અટાલા અને કાહંગ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યા હતા જ્યારે તેઓએ મૂળ MOSFET ની શોધ કરી હતી, 1960 માં 20 માઇક્રોન અને પછી 10 માઇક્રોનની લંબાઈવાળા PMOS અને NMOS ઉપકરણો બંનેનું નિર્માણ કર્યું હતું. જ્યારે MOSFETની શરૂઆતમાં બેલ લેબ્સ દ્વારા બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટરની તરફેણમાં અવગણના કરવામાં આવી હતી, ત્યારે MOSFETની શોધે ફેરચાઇલ્ડ સેમિકન્ડક્ટરમાં નોંધપાત્ર રસ પેદા કર્યો હતો. અટાલાના કાર્યના આધારે, ચિહ-તાંગ શાહે 1960ના અંતમાં બનાવટી એમ. ઓ. એસ.-નિયંત્રિત ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટેટ્રોડ સાથે ફેઇરચાઇલ્ડને એમ. ઓ. એસ. ટેકનોલોજી રજૂ કરી હતી. ફેઇરચાઇલ્ડ ખાતે ચિહ-તાંગ સાહ અને ફ્રેન્ક વાનલાસ દ્વારા પી. એમ. ઓ. એસ. અને એન. એમ. ઓ. એસ. બંને પ્રક્રિયાઓને જોડીને એક નવો પ્રકારનો એમ. ઓ. એસ. એફ. ઇ. ટી. તર્ક વિકસાવવામાં આવ્યો હતો, જેને પૂરક એમ. ઓ. એસ. (સી. એમ. ઓ. એસ.) કહેવાય છે. ફેબ્રુઆરી 1963માં તેમણે શોધને એક સંશોધન પત્રમાં પ્રકાશિત કરી હતી. વેનલેસ દ્વારા દાખલ કરાયેલા સંશોધન પત્ર અને પેટન્ટ બંનેમાં, ડ્રેઇન સંપર્ક અને સ્રોત સંપર્ક વચ્ચે સ્થિત સિલિકોન ડાયોક્સાઇડનું સ્તર મેળવવા માટે સિલિકોન સબસ્ટ્રેટના થર્મલ ઓક્સિડેશનના આધારે CMOS ઉપકરણોના બનાવટની રૂપરેખા આપવામાં આવી હતી. 1960ના દાયકાના અંતમાં આરસીએ દ્વારા સીએમઓએસનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું. આરસીએ (RCA) એ સંકલિત સર્કિટ (IC) ની રચના માટે CMOS અપનાવ્યું, 1965માં એર ફોર્સ કમ્પ્યુટર માટે CMOS સર્કિટ વિકસાવી અને પછી 1968માં 288-બીટ CMOS SRAM મેમરી ચિપ વિકસાવી. આરસીએએ 1968માં તેની 4000-શ્રેણીની સંકલિત સર્કિટ માટે સીએમઓએસનો પણ ઉપયોગ કર્યો હતો, જે આગામી કેટલાંક વર્ષોમાં ધીમે ધીમે 10 માઇક્રોન પ્રક્રિયા સુધી પહોંચતા પહેલા 20 માઇક્રોન સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાથી શરૂ થયો હતો. CMOS ટેકનોલોજીની શરૂઆતમાં અમેરિકન સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ દ્વારા NMOSની તરફેણમાં અવગણના કરવામાં આવી હતી, જે તે સમયે વધુ શક્તિશાળી હતી. જો કે, તેના ઓછા વીજ વપરાશને કારણે જાપાની સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદકો દ્વારા CMOS ઝડપથી અપનાવવામાં આવ્યું હતું અને વધુ આગળ વધારવામાં આવ્યું હતું, જે જાપાની સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગના ઉદય તરફ દોરી ગયું હતું. તોશિબાએ 1969માં સી 2 એમ. ઓ. એસ. (ક્લોક CMOS) વિકસાવી હતી, જે સામાન્ય CMOS કરતાં ઓછી વીજ વપરાશ અને ઝડપી સંચાલન ઝડપ ધરાવતી સર્કિટ ટેકનોલોજી છે. તોશિબાએ શાર્પના એલ્સી મિની એલઇડી પોકેટ કેલ્ક્યુલેટર માટે મોટા પાયે સંકલન (એલએસઆઈ) ચિપ વિકસાવવા માટે તેની સી 2 એમઓએસ તકનીકનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જે 1971માં વિકસાવવામાં આવ્યો હતો અને 1972માં રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. સુવા સેઇકોશા (હવે સેઇકો એપ્સન) એ 1969માં સેઇકો ક્વાર્ટઝ ઘડિયાળ માટે CMOS IC ચિપ વિકસાવવાની શરૂઆત કરી હતી અને 1971માં સેઇકો એનાલોગ ક્વાર્ટઝ 38SQW ઘડિયાળની રજૂઆત સાથે મોટા પાયે ઉત્પાદન શરૂ કર્યું હતું. પ્રથમ મોટા પાયે ઉત્પાદિત CMOS ગ્રાહક ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદન હેમિલ્ટન પલ્સર "કાંડા કમ્પ્યુટર" ડિજિટલ ઘડિયાળ હતું, જે 1970માં રજૂ થયું હતું. ઓછા વીજ વપરાશને કારણે, CMOS તર્કનો ઉપયોગ 1970ના દાયકાથી કેલ્ક્યુલેટર અને ઘડિયાળો માટે વ્યાપકપણે કરવામાં આવે છે. 1970ના દાયકાની શરૂઆતમાં પ્રારંભિક માઇક્રોપ્રોસેસર પી. એમ. ઓ. એસ. પ્રોસેસર્સ હતા, જે શરૂઆતમાં પ્રારંભિક માઇક્રોપ્રોસેસર ઉદ્યોગમાં પ્રભુત્વ ધરાવતા હતા. 1970 ના દાયકાના અંત સુધીમાં, એન. એમ. ઓ. એસ. માઇક્રોપ્રોસેસરોએ પી. એમ. ઓ. એસ. પ્રોસેસરોને પાછળ છોડી દીધા હતા. CMOS માઇક્રોપ્રોસેસર 1975માં ઇન્ટર્સિલ 6100 અને RCA CDP 1801 સાથે રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા. જો કે, CMOS પ્રોસેસરો 1980ના દાયકા સુધી પ્રભાવશાળી બન્યા ન હતા. CMOS શરૂઆતમાં NMOS તર્ક કરતાં ધીમું હતું, આમ 1970ના દાયકામાં કમ્પ્યુટર્સ માટે NMOSનો વધુ વ્યાપક ઉપયોગ થતો હતો. ઇન્ટેલ 5101 (1કેબી એસઆરએએમ) સીએમઓએસ મેમરી ચિપ (1974) પાસે 800એનએસનો વપરાશ સમય હતો, જ્યારે તે સમયે સૌથી ઝડપી એન. એમ. ઓ. એસ. ચિપ, ઇન્ટેલ 2147 (4કેબી એસઆરએએમ) એચ. એમ. ઓ. એસ. મેમરી ચિપ (1976) પાસે 55/70 એનએસનો વપરાશ સમય હતો. 1978માં, તોશિઆકી મસુહારાની આગેવાની હેઠળની હિટાચી સંશોધન ટીમે તેની એચ. એમ. 6147 (4કે. બી. એસ. આર. એ. એમ.) મેમરી ચિપ સાથે ટ્વીન-વેલ હાઈ-સી. એમ. ઓ. એસ. પ્રક્રિયા રજૂ કરી હતી, જે 3 માઇક્રોન પ્રક્રિયા સાથે ઉત્પાદિત હતી. હિટાચી એચ. એમ. 6147 ચિપ ઇન્ટેલ 2147 એચ. એમ. ઓ. એસ. ચિપના પ્રદર્શન (<આઇ. ડી. 1> એન. એસ. એક્સેસ) સાથે મેળ ખાતી હતી, જ્યારે એચ. એમ. 6147 પણ 2147 (110એમએ) ની સરખામણીમાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી શક્તિ (15એમએ) નો વપરાશ કરતી હતી. તુલનાત્મક કામગીરી અને ખૂબ ઓછા વીજ વપરાશ સાથે, ટ્વીન-વેલ CMOS પ્રક્રિયાએ આખરે 1980ના દાયકામાં કમ્પ્યુટર્સ માટે સૌથી સામાન્ય સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયા તરીકે NMOSને પાછળ છોડી દીધું. 1980ના દાયકામાં CMOS માઇક્રોપ્રોસેસરોએ NMOS માઇક્રોપ્રોસેસરોને પાછળ છોડી દીધા હતા. 1989માં ગુરુની ભ્રમણકક્ષામાં મોકલવામાં આવેલા નાસાના ગેલિલિયો અવકાશયાને ઓછા વીજ વપરાશને કારણે આરસીએ 1802 સીએમઓએસ માઇક્રોપ્રોસેસરનો ઉપયોગ કર્યો હતો. ઇન્ટેલે 1983માં CMOS સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ બનાવટ માટે 1.5 માઇક્રોન પ્રક્રિયા રજૂ કરી હતી. 1980ના દાયકાના મધ્યમાં, આઇબીએમના બિજન દવારીએ ઉચ્ચ પ્રદર્શન, લો-વોલ્ટેજ, ડીપ સબ-માઇક્રોન સીએમઓએસ ટેકનોલોજી વિકસાવી, જેણે ઝડપી કમ્પ્યુટર્સ તેમજ પોર્ટેબલ કમ્પ્યુટર્સ અને બેટરી સંચાલિત હેન્ડહેલ્ડ ઇલેક્ટ્રોનિક્સના વિકાસને સક્ષમ બનાવ્યો. 1988માં, દવારીએ આઇબીએમ ટીમનું નેતૃત્વ કર્યું હતું જેણે ઉચ્ચ પ્રદર્શન ધરાવતી 250 નેનોમીટરની સીએમઓએસ પ્રક્રિયાનું પ્રદર્શન કર્યું હતું. ફુજીત્સુએ 1987માં 700nm CMOS પ્રક્રિયાનું વ્યાપારીકરણ કર્યું અને પછી હિટાચી, મિત્સુબિશી ઇલેક્ટ્રિક, NEC અને તોશિબાએ 1989માં 500nm CMOSનું વ્યાપારીકરણ કર્યું. 1993માં, સોનીએ 350nm CMOS પ્રક્રિયાનું વ્યાપારીકરણ કર્યું હતું, જ્યારે હિટાચી અને NECએ 250nm CMOSનું વ્યાપારીકરણ કર્યું હતું. હિટાચીએ 1995માં 160nm CMOS પ્રક્રિયા રજૂ કરી, પછી મિત્સુબિશીએ 1996માં 150nm CMOS રજૂ કરી, અને પછી સેમસંગ ઇલેક્ટ્રોનિક્સે 1999માં 140nm રજૂ કરી. 2000 માં, માઇક્રોન ટેક્નોલોજી ખાતે ગુરતેજ સિંહ સંધુ અને ટ્રુંગ ટી. દોઆને અણુ સ્તર જમા હાઈ-κ ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મોની શોધ કરી, જે ખર્ચ-અસરકારક 90 એનએમ CMOS પ્રક્રિયાના વિકાસ તરફ દોરી ગઈ. તોશિબા અને સોનીએ 2002માં 65 એનએમ CMOS પ્રક્રિયા વિકસાવી, અને પછી TSMCએ 2004માં 45 એનએમ CMOS તર્કનો વિકાસ શરૂ કર્યો. માઇક્રોન ટેક્નોલોજી ખાતે ગુરતેજ સિંહ સંધુ દ્વારા પિચ ડબલ પેટર્નના વિકાસથી 2000ના દાયકામાં 30nm વર્ગ CMOSનો વિકાસ થયો. CMOS નો ઉપયોગ મોટાભાગના આધુનિક LSI અને VLSI ઉપકરણોમાં થાય છે. 2010 સુધીમાં, દર વર્ષે વોટ દીઠ શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન ધરાવતા CPUs 1976થી CMOS સ્થિર તર્ક છે. 2019 સુધીમાં, પ્લેનર CMOS ટેકનોલોજી હજી પણ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ બનાવટનું સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ છે, પરંતુ ધીમે ધીમે બિન-પ્લેનર FinFET ટેકનોલોજી દ્વારા બદલવામાં આવી રહી છે, જે 20nm કરતા નાના સેમિકન્ડક્ટર નોડ્સનું ઉત્પાદન કરવામાં સક્ષમ છે. તકનીકી વિગતો "CMOS" એ ડિજિટલ સર્કિટરી ડિઝાઇનની ચોક્કસ શૈલી અને સંકલિત સર્કિટ્સ (ચિપ્સ) પર તે સર્કિટરીને અમલમાં મૂકવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયાઓના પરિવાર બંનેનો સંદર્ભ આપે છે. સી. એમ. ઓ. એસ. સર્કિટરી પ્રતિકારક ભાર ધરાવતા તર્ક પરિવારોની સરખામણીમાં ઓછી શક્તિનો નાશ કરે છે. આ લાભ વધ્યો છે અને વધુ મહત્વપૂર્ણ બન્યો હોવાથી, CMOS પ્રક્રિયાઓ અને પ્રકારો પ્રભુત્વ ધરાવે છે, આમ આધુનિક સંકલિત સર્કિટ ઉત્પાદનનો મોટો હિસ્સો CMOS પ્રક્રિયાઓ પર છે. CMOS તર્ક NMOS તર્કની લગભગ સાતમા ભાગની શક્તિ અને દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર-ટ્રાન્ઝિસ્ટર તર્ક (TTL) ની લગભગ 0.00001% શક્તિનો વપરાશ કરે છે. CMOS સર્કિટ્સ લોજિક ગેટ્સ અને અન્ય ડિજિટલ સર્કિટ્સને અમલમાં મૂકવા માટે p-પ્રકાર અને n-પ્રકાર મેટલ-ઓક્સાઇડ-સેમિકન્ડક્ટર ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર (MOSFET) ના સંયોજનનો ઉપયોગ કરે છે. જો કે CMOS તર્કને પ્રદર્શનો માટે અલગ ઉપકરણો સાથે અમલમાં મૂકી શકાય છે, તેમ છતાં વ્યાપારી CMOS ઉત્પાદનો બંને પ્રકારના અબજો ટ્રાન્ઝિસ્ટરથી બનેલી સંકલિત સર્કિટ છે, જે ઘણીવાર 10 અને 400 mm2 વચ્ચેના સિલિકોનના લંબચોરસ ટુકડા પર હોય છે. CMOS હંમેશા તમામ એન્હાન્સમેન્ટ-મોડ MOSFET નો ઉપયોગ કરે છે (બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, શૂન્ય ગેટ-ટુ-સોર્સ વોલ્ટેજ ટ્રાન્ઝિસ્ટરને બંધ કરે છે). ઇન્વર્ઝન CMOS સર્કિટ્સ એવી રીતે બનાવવામાં આવે છે કે તમામ P-પ્રકારનાં મેટલ-ઓક્સાઇડ-સેમિકન્ડક્ટર (PMOS) ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં વોલ્ટેજ સ્રોતમાંથી અથવા અન્ય PMOS ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાંથી ઇનપુટ હોવું આવશ્યક છે. તેવી જ રીતે, તમામ એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં જમીન પરથી અથવા અન્ય એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાંથી ઇનપુટ હોવું આવશ્યક છે. પી. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરની રચના જ્યારે નીચા દ્વાર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે તેના સ્રોત અને ડ્રેઇન સંપર્કો વચ્ચે ઓછો પ્રતિકાર અને જ્યારે ઉચ્ચ દ્વાર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે ઉચ્ચ પ્રતિકાર પેદા કરે છે. બીજી બાજુ, એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરની રચના જ્યારે નીચા દ્વાર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે સ્રોત અને ડ્રેઇન વચ્ચે ઉચ્ચ પ્રતિકાર અને જ્યારે ઉચ્ચ દ્વાર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે ઓછો પ્રતિકાર પેદા કરે છે. CMOS દરેક nMOSFET ને pMOSFET સાથે પૂરક બનાવીને અને બંને દરવાજાઓ અને બંને ગટરને એકસાથે જોડીને વર્તમાન ઘટાડાને પૂર્ણ કરે છે. દરવાજા પરનો ઊંચો વોલ્ટેજ એન. એમ. ઓ. એસ. એફ. ઇ. ટી. નું સંચાલન કરશે અને પી. એમ. ઓ. એસ. એફ. ઇ. ટી. નું સંચાલન નહીં કરે, જ્યારે દરવાજા પરનો ઓછો વોલ્ટેજ રિવર્સનું કારણ બને છે. આ વ્યવસ્થા વીજ વપરાશ અને ઉષ્મા ઉત્પાદનને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. જો કે, સ્વિચિંગ સમય દરમિયાન, પી. એમ. ઓ. એસ. અને એન. એમ. ઓ. એસ. એમ. ઓ. એસ. એફ. ઇ. ટી. બંને એક સ્થિતિમાંથી બીજી સ્થિતિમાં ગેટ વોલ્ટેજ સંક્રમણો તરીકે સંક્ષિપ્તમાં સંચાલન કરે છે. આ વીજ વપરાશમાં ટૂંકા ઉછાળાને પ્રેરિત કરે છે અને ઉચ્ચ આવર્તન પર ગંભીર સમસ્યા બની જાય છે. નજીકની છબી દર્શાવે છે કે જ્યારે ઇનપુટ પીએમઓએસ ટ્રાન્ઝિસ્ટર (આકૃતિની ટોચ) અને એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર (આકૃતિની નીચે) બંને સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે શું થાય છે. વી. ડી. ડી. એ વીજ પુરવઠો સાથે જોડાયેલ અમુક હકારાત્મક વોલ્ટેજ છે અને વી. એસ. એસ. ગ્રાઉન્ડ છે. A એ ઇનપુટ છે અને Q એ આઉટપુટ છે. જ્યારે A નો વોલ્ટેજ ઓછો હોય (એટલે કે. Vss) ની નજીક, NMOS ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ચેનલ ઉચ્ચ પ્રતિકાર સ્થિતિમાં છે, જે Q થી Vss ને ડિસ્કનેક્ટ કરે છે. પી. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ચેનલ ઓછી પ્રતિકાર સ્થિતિમાં છે, જે વી. ડી. ડી. ને ક્યૂ. ક્યૂ. સાથે જોડે છે, તેથી, વી. ડી. ડી. નોંધાય છે. બીજી બાજુ, જ્યારે A નો વોલ્ટેજ ઊંચો હોય (એટલે કે. વી. ડી. ડી.) ની નજીક, પી. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઉચ્ચ પ્રતિકાર સ્થિતિમાં છે, જે વી. ડી. ડી. ને ક્યૂ. થી ડિસ્કનેક્ટ કરે છે. એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઓછી પ્રતિકાર સ્થિતિમાં છે, જે વી. એસ. એસ. ને ક્યૂ. સાથે જોડે છે. હવે, Q એ Vss રજીસ્ટર કરે છે. ટૂંકમાં, પી. એમ. ઓ. એસ. અને એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું આઉટપુટ એવું પૂરક હોય છે કે જ્યારે ઇનપુટ ઓછું હોય ત્યારે આઉટપુટ વધારે હોય છે અને જ્યારે ઇનપુટ વધારે હોય ત્યારે આઉટપુટ ઓછું હોય છે. ઇનપુટ ગમે તે હોય, આઉટપુટને ક્યારેય તરતું છોડવામાં આવતું નથી (વાયર કેપેસિટીન્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ ડ્રેઇન/ગ્રાઉન્ડના અભાવને કારણે ચાર્જ ક્યારેય સંગ્રહિત થતો નથી). ઇનપુટ અને આઉટપુટના આ વર્તનને કારણે, CMOS સર્કિટનું આઉટપુટ ઇનપુટનું વ્યસ્ત છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો અવરોધ ક્યારેય શૂન્ય અથવા અનંતની બરાબર હોતો નથી, તેથી Q ક્યારેય બરાબર Vss અથવા Vd બરાબર નહીં હોય, પરંતુ Q હંમેશા A અને Vd કરતાં Vssની નજીક રહેશે (અથવા જો A, Vssની નજીક હોય તો તેનાથી ઊલટું). આ વિસ્તરણ વિના, લોજિક ગેટ્સની સંખ્યાની ખૂબ જ ઓછી મર્યાદા હશે જેને શ્રેણીમાં એકસાથે સાંકળવામાં આવી શકે છે, અને અબજો ટ્રાન્ઝિસ્ટર સાથે CMOS લોજિક અશક્ય હશે. વીજ પુરવઠાની પિન CMOS માટેની વીજ પુરવઠાની પિનને ઉત્પાદકના આધારે VDD અને VSS અથવા VCC અને ગ્રાઉન્ડ (GND) કહેવામાં આવે છે. વી. ડી. ડી. અને વી. એસ. એસ. પરંપરાગત એમ. ઓ. એસ. સર્કિટમાંથી વહન કરે છે અને ડ્રેઇન અને સ્રોત પુરવઠો માટે વપરાય છે. આ સીધો સી. એમ. ઓ. એસ. ને લાગુ પડતો નથી, કારણ કે બંને પુરવઠો ખરેખર સ્રોત પુરવઠો છે. વી. સી. સી. અને ગ્રાઉન્ડ એ ટી. ટી. એલ. તર્કમાંથી કેરીઓવર છે અને તે નામકરણ સી. એમ. ઓ. એસ. ની 54સી/74સી લાઇનની રજૂઆત સાથે જાળવી રાખવામાં આવ્યું છે. દ્વૈતતા CMOS પરિપથની એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા એ દ્વૈતતા છે જે તેના PMOS ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને NMOS ટ્રાન્ઝિસ્ટર વચ્ચે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સી. એમ. ઓ. એસ. સર્કિટ આઉટપુટથી પાવર સ્રોત અથવા જમીન સુધી હંમેશા પાથને અસ્તિત્વમાં રાખવા માટે બનાવવામાં આવે છે. આ પરિપૂર્ણ કરવા માટે, વોલ્ટેજ સ્ત્રોત તરફના તમામ રસ્તાઓનો સમૂહ જમીન પરના તમામ રસ્તાઓના સમૂહનો પૂરક હોવો આવશ્યક છે. એકને બીજાના નહીં ની દ્રષ્ટિએ વ્યાખ્યાયિત કરીને આ સરળતાથી પૂર્ણ કરી શકાય છે. ડી મોર્ગનના નિયમો આધારિત તર્કને કારણે, સમાંતરમાં પી. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર શ્રેણીમાં અનુરૂપ એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર ધરાવે છે જ્યારે શ્રેણીમાં પી. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર સમાંતર અનુરૂપ એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર ધરાવે છે. તર્ક વધુ જટિલ તર્ક કાર્યો જેમ કે AND અને OR દ્વારોનો સમાવેશ કરવા માટે તર્કનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે દ્વાર વચ્ચેના માર્ગોને હેરફેર કરવાની જરૂર પડે છે. જ્યારે પાથ શ્રેણીમાં બે ટ્રાન્ઝિસ્ટર ધરાવે છે, ત્યારે બંને ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં અનુરૂપ પુરવઠા વોલ્ટેજ સામે ઓછો પ્રતિકાર હોવો જોઈએ, જે AND નું મોડેલિંગ કરે છે. જ્યારે પાથમાં સમાંતર બે ટ્રાન્ઝિસ્ટર હોય છે, ત્યારે પુરવઠા વોલ્ટેજને આઉટપુટ સાથે જોડવા માટે એક અથવા બંને ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં ઓછો પ્રતિકાર હોવો આવશ્યક છે, જે ORનું મોડેલિંગ કરે છે. જમણી બાજુએ CMOS તર્કમાં NAND ગેટની સર્કિટ આકૃતિ દર્શાવવામાં આવી છે. જો એ અને બી બંને ઇનપુટ્સ ઊંચા હોય, તો બંને એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર (આકૃતિનો નીચેનો અડધો ભાગ) સંચાલન કરશે, ન તો પી. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર (ઉપરનો અડધો ભાગ) સંચાલન કરશે, અને આઉટપુટ અને વી. એસ. એસ. (ગ્રાઉન્ડ) વચ્ચે વાહક માર્ગ સ્થાપિત થશે, જેનાથી આઉટપુટ ઓછું થશે. જો A અને B બંને ઇનપુટ્સ ઓછા હોય, તો પછી NMOS ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાંથી કોઈ પણ સંચાલન કરશે નહીં, જ્યારે બંને PMOS ટ્રાન્ઝિસ્ટર સંચાલન કરશે, આઉટપુટ અને VDD (વોલ્ટેજ સ્રોત) વચ્ચે વાહક માર્ગ સ્થાપિત કરશે, આઉટપુટને ઊંચું લાવશે. જો એ અથવા બી ઇનપુટ્સમાંનું એક ઓછું હોય, તો એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાંથી એક ચાલશે નહીં, પી. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાંથી એક ચાલશે, અને આઉટપુટ અને વી. ડી. ડી. (વોલ્ટેજ સ્રોત) વચ્ચે વાહક માર્ગ સ્થાપિત કરવામાં આવશે, જે આઉટપુટને ઊંચું લાવશે. બે ઇનપુટ્સનું એકમાત્ર રૂપરેખાંકન જે નીચા આઉટપુટમાં પરિણમે છે તે છે જ્યારે બંને ઉચ્ચ હોય, ત્યારે આ સર્કિટ NAND (NOT AND) લોજિક ગેટનો અમલ કરે છે. એન. એમ. ઓ. એસ. તર્ક પર સી. એમ. ઓ. એસ. નો ફાયદો એ છે કે નીચા-થી-ઉચ્ચ અને ઉચ્ચ-થી-નીચા આઉટપુટ સંક્રમણો બંને ઝડપી હોય છે કારણ કે (પી. એમ. ઓ. એસ.) પુલ-અપ ટ્રાન્ઝિસ્ટર જ્યારે ચાલુ હોય ત્યારે નીચા પ્રતિકાર ધરાવે છે, જે એન. એમ. ઓ. એસ. તર્કમાં લોડ રેઝિસ્ટરથી વિપરીત હોય છે. વધુમાં, આઉટપુટ સિગ્નલ નીચી અને ઊંચી રેલ વચ્ચે સંપૂર્ણ વોલ્ટેજને ફેરવે છે. આ મજબૂત, વધુ લગભગ સપ્રમાણ પ્રતિભાવ પણ CMOS ને ઘોંઘાટ સામે વધુ પ્રતિરોધક બનાવે છે. CMOS સર્કિટમાં વિલંબની ગણતરી કરવાની પદ્ધતિ માટે તાર્કિક પ્રયાસ જુઓ. ઉદાહરણ ભૌતિક લેઆઉટમાં NAND દ્વાર આ ઉદાહરણ ભૌતિક રજૂઆત તરીકે દોરવામાં આવેલ NAND તર્ક ઉપકરણને દર્શાવે છે કારણ કે તેનું ઉત્પાદન કરવામાં આવશે. ભૌતિક લેઆઉટ પરિપ્રેક્ષ્ય એ સ્તરોના ઢગલાનું "પક્ષીનું આંખનું દૃશ્ય" છે. સર્કિટ પી-પ્રકારનાં સબસ્ટ્રેટ પર બાંધવામાં આવે છે. પોલિસિલિકન, પ્રસરણ અને એન-વેલને "આધાર સ્તરો" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને વાસ્તવમાં પી-પ્રકારનાં સબસ્ટ્રેટની ખાઈઓમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. (નીચે જમણી બાજુની પ્રક્રિયા આકૃતિમાં 1 થી 6 પગલાં જુઓ) સંપર્કો જોડાણ બનાવતા આધાર સ્તરો અને ધાતુના પ્રથમ સ્તર (ધાતુ 1) વચ્ચેના અવાહક સ્તરમાં પ્રવેશ કરે છે. એન. એ. એન. ડી. ના ઇનપુટ્સ (લીલા રંગમાં સચિત્ર) પોલીસીલીકોનમાં છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર (ઉપકરણો) પોલીસિલિકન અને પ્રસરણના આંતરછેદ દ્વારા રચાય છે; એન ઉપકરણ માટે એન પ્રસરણ અને પી ઉપકરણ માટે પી પ્રસરણ (અનુક્રમે સૅલ્મોન અને પીળા રંગમાં સચિત્ર). આઉટપુટ ("આઉટ") ધાતુમાં એકસાથે જોડાયેલું છે (સ્યાન રંગમાં સચિત્ર). ધાતુ અને પોલિસિલિકન અથવા પ્રસરણ વચ્ચેના જોડાણો સંપર્કો (કાળા ચોરસ તરીકે સચિત્ર) દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. ભૌતિક લેઆઉટનું ઉદાહરણ અગાઉના ઉદાહરણમાં આપવામાં આવેલ NAND લોજિક સર્કિટ સાથે મેળ ખાય છે. એન ઉપકરણ પી-પ્રકારનાં સબસ્ટ્રેટ પર બનાવવામાં આવે છે જ્યારે પી ઉપકરણ એન-પ્રકારનાં કૂવા (એન-વેલ) માં બનાવવામાં આવે છે. પી-પ્રકારનો સબસ્ટ્રેટ "ટેપ" વી. એસ. એસ. સાથે જોડાયેલ છે અને એન-પ્રકારનો એન-વેલ ટેપ વી. ડી. ડી. સાથે જોડાયેલ છે જેથી લેચઅપને અટકાવી શકાય. પાવરઃ સ્વિચિંગ અને લિકેજ CMOS લોજિક NMOS લોજિક સર્કિટ્સ કરતાં ઓછી પાવરને નષ્ટ કરે છે કારણ કે CMOS સ્વિચિંગ ("ડાયનેમિક પાવર") કરતી વખતે જ પાવરને નષ્ટ કરે છે. આધુનિક 90 નેનોમીટરની પ્રક્રિયામાં લાક્ષણિક ASIC પર, આઉટપુટ બદલવામાં 120 પિકોસેકન્ડ્સ લાગી શકે છે, અને દર દસ નેનોસેકન્ડ્સમાં એકવાર થાય છે. જ્યારે પણ ટ્રાન્ઝિસ્ટર ચાલુ હોય ત્યારે NMOS તર્ક શક્તિને વિખેરી નાખે છે, કારણ કે લોડ રેઝિસ્ટર અને n-પ્રકારના નેટવર્ક દ્વારા Vdd થી Vss સુધીનો વર્તમાન માર્ગ હોય છે. સ્થિર CMOS દરવાજા ખૂબ જ પાવર કાર્યક્ષમ હોય છે કારણ કે જ્યારે નિષ્ક્રિય હોય ત્યારે તેઓ લગભગ શૂન્ય પાવરનો નાશ કરે છે. અગાઉ, ચિપ્સ ડિઝાઇન કરતી વખતે CMOS ઉપકરણોનો વીજ વપરાશ મુખ્ય ચિંતાનો વિષય ન હતો. ઝડપ અને વિસ્તાર જેવા પરિબળો ડિઝાઇન પરિમાણો પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. જેમ જેમ CMOS ટેકનોલોજી સબ-માઇક્રોન સ્તરથી નીચે જતી ગઈ તેમ તેમ ચિપના એકમ વિસ્તાર દીઠ વીજ વપરાશમાં જબરદસ્ત વધારો થયો છે. મોટે ભાગે વર્ગીકરણ કરતા, CMOS સર્કિટમાં પાવર ડિસિપેશન બે ઘટકોને કારણે થાય છે, સ્થિર અને ગતિશીલઃ સ્થિર ડિસિપેશન NMOS અને PMOS ટ્રાન્ઝિસ્ટર બંનેમાં ગેટ-સોર્સ થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ (Vth) હોય છે, જેની નીચે ઉપકરણ દ્વારા કરંટ (જેને સબ થ્રેશોલ્ડ કરંટ કહેવાય છે) ઝડપથી ઘટે છે. ઐતિહાસિક રીતે, CMOS ડિઝાઇન તેમના થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ કરતા ઘણા મોટા પુરવઠા વોલ્ટેજ પર સંચાલિત થાય છે (Vdd 5 V હોઈ શકે છે, અને NMOS અને PMOS બંને માટે Vth 700 mV હોઈ શકે છે). કેટલાક CMOS સર્કિટમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો એક ખાસ પ્રકાર મૂળ ટ્રાન્ઝિસ્ટર છે, જેમાં શૂન્ય થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ હોય છે. SiO2 એક સારું અવાહક છે, પરંતુ ખૂબ જ ઓછી જાડાઈના સ્તરે ઇલેક્ટ્રોન ખૂબ જ પાતળા અવાહક તરફ સુરંગ બનાવી શકે છે; ઓક્સાઇડની જાડાઈ સાથે સંભાવના ઝડપથી ઘટી જાય છે. 20 Å અથવા પાતળા ગેટ ઓક્સાઇડ સાથે 130 એનએમ ટેકનોલોજીથી નીચેના ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે ટનલિંગ કરંટ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ બની જાય છે. પ્રસરણ પ્રદેશો અને કુવાઓ (દા. ત., પી-પ્રકાર પ્રસરણ વિરુદ્ધ એન-કૂવો), કુવાઓ અને સબસ્ટ્રેટ (દા. ત., એન-કૂવો વિરુદ્ધ પી-સબસ્ટ્રેટ) વચ્ચે વિપરીત પૂર્વગ્રહની રચનાને કારણે નાના વિપરીત લિકેજ પ્રવાહો રચાય છે. આધુનિક પ્રક્રિયામાં ડાયોડનું લિકેજ સબ થ્રેશોલ્ડ અને ટનલિંગ કરંટની તુલનામાં ખૂબ ઓછું હોય છે, તેથી પાવરની ગણતરી દરમિયાન આની અવગણના થઈ શકે છે. જો ગુણોત્તર મેળ ખાતા નથી, તો પછી પી. એમ. ઓ. એસ. અને એન. એમ. ઓ. એસ. ના વિવિધ પ્રવાહો હોઈ શકે છે; આ અસંતુલન તરફ દોરી શકે છે અને આમ અયોગ્ય પ્રવાહ સી. એમ. ઓ. એસ. ને ગરમ કરે છે અને બિનજરૂરી રીતે પાવરને નષ્ટ કરે છે. વધુમાં, તાજેતરના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે વૃદ્ધત્વની અસરોને કારણે લિકેજની શક્તિમાં ઘટાડો થાય છે કારણ કે ઉપકરણોની ગતિ ધીમી થઈ જાય છે. ડિઝાઇનને ઝડપી બનાવવા માટે, ઉત્પાદકોએ ઓછા વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડ ધરાવતા બાંધકામો તરફ વળ્યા છે પરંતુ આ કારણે 200 એમવીના વીથ સાથે આધુનિક એન. એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં નોંધપાત્ર સબથ્રેશોલ્ડ લિકેજ કરંટ છે. ડિઝાઇન (દા. ત. ડેસ્કટોપ પ્રોસેસર્સ) જેમાં મોટી સંખ્યામાં સર્કિટ્સનો સમાવેશ થાય છે જે સક્રિય રીતે બદલાતી નથી, તે હજુ પણ આ લિકેજ કરંટને કારણે પાવરનો વપરાશ કરે છે. લિકેજ પાવર એ આવી રચનાઓ દ્વારા વપરાતી કુલ શક્તિનો નોંધપાત્ર હિસ્સો છે. મલ્ટી-થ્રેશોલ્ડ CMOS (MTCMOS), જે હવે ફાઉન્ડ્રીઝમાંથી ઉપલબ્ધ છે, તે લિકેજ પાવરનું સંચાલન કરવાનો એક અભિગમ છે. એમ. ટી. સી. એમ. ઓ. એસ. સાથે, ઉચ્ચ વીથ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે ઝડપ બદલવી મહત્વપૂર્ણ નથી, જ્યારે નીચા વીથ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ ઝડપ સંવેદનશીલ માર્ગોમાં થાય છે. વધુ તકનીકી પ્રગતિઓ કે જે પાતળા ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિકનો પણ ઉપયોગ કરે છે તેમાં વધારાના લિકેજ ઘટક હોય છે કારણ કે અત્યંત પાતળા ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા વર્તમાન ટનલિંગ થાય છે. સિલિકોન ડાયોક્સાઇડને બદલે ઉચ્ચ-κ ડાઇલેક્ટ્રિકનો ઉપયોગ કરવો જે પરંપરાગત ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિક છે જે સમાન ઉપકરણ પ્રદર્શનને મંજૂરી આપે છે, પરંતુ ગાઢ ગેટ અવાહક સાથે, આમ આ પ્રવાહને ટાળે છે. CMOSના સ્કેલિંગને ટકાવી રાખવા માટે નવી સામગ્રી અને સિસ્ટમ ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરીને લિકેજ પાવરમાં ઘટાડો કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. ડાયનેમિક ડિસિપેશન લોડ કેપેસિટીન્સનું ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જ CMOS સર્કિટ્સ જ્યારે પણ સ્વિચ કરવામાં આવે ત્યારે વિવિધ લોડ કેપેસિટીન્સ (મોટે ભાગે ગેટ અને વાયર કેપેસિટીન્સ, પણ ડ્રેઇન અને કેટલાક સ્રોત કેપેસિટીન્સ) ચાર્જ કરીને પાવરને ડિસિપેટ કરે છે. CMOS તર્કના એક સંપૂર્ણ ચક્રમાં, કરંટ તેને ચાર્જ કરવા માટે VDD થી લોડ કેપેસિટન્સ તરફ વહે છે અને પછી ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન ચાર્જ લોડ કેપેસિટન્સ (CL) થી જમીન પર વહે છે. તેથી, એક સંપૂર્ણ ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ ચક્રમાં, કુલ ક્યૂ = સી. એલ. વી. ડી. ડી. આમ વી. ડી. ડી. થી જમીન પર સ્થાનાંતરિત થાય છે. કરંટનો ઉપયોગ કરવા માટે લોડ કેપેસિટીન્સ પર સ્વિચિંગ આવર્તન દ્વારા ગુણાકાર કરો અને CMOS ઉપકરણ દ્વારા લાક્ષણિક સ્વિચિંગ પાવરને વિખેરવા માટે ફરીથી સરેરાશ વોલ્ટેજ દ્વારા ગુણાકાર કરો. મોટાભાગના દરવાજા દરેક ઘડિયાળ ચક્ર પર કામ કરતા નથી/સ્વિચ કરતા નથી, તેથી તેઓ ઘણીવાર એક પરિબળ સાથે હોય છે, જેને પ્રવૃત્તિ પરિબળ કહેવાય છે. હવે, ડાયનેમિક પાવર ડિસિપેશન તરીકે ફરીથી લખી શકાય છે. સિસ્ટમમાં ઘડિયાળમાં પ્રવૃત્તિ પરિબળ α = 1 હોય છે, કારણ કે તે દરેક ચક્રમાં વધે છે અને પડે છે. મોટાભાગની માહિતીમાં 0.1 નું પ્રવૃત્તિ પરિબળ હોય છે. જો નોડ પર તેના પ્રવૃત્તિ પરિબળ સાથે સાચા લોડ કેપેસિટન્સનો અંદાજ લગાવવામાં આવે, તો તે નોડ પર ગતિશીલ પાવર ડિસિપેશનની અસરકારક રીતે ગણતરી કરી શકાય છે. શોર્ટ-સર્કિટ પાવર પી. એમ. ઓ. એસ. અને એન. એમ. ઓ. એસ. બંને માટે મર્યાદિત વૃદ્ધિ/પતનનો સમય હોવાથી, સંક્રમણ દરમિયાન, ઉદાહરણ તરીકે, બંધથી આગળ, બંને ટ્રાન્ઝિસ્ટર થોડા સમય માટે ચાલુ રહેશે જેમાં પ્રવાહ સીધો વી. ડી. ડી. થી જમીન તરફનો માર્ગ શોધી કાઢશે, તેથી શોર્ટ-સર્કિટ પ્રવાહ બનાવે છે, જેને કેટલીકવાર ક્રોબાર પ્રવાહ કહેવામાં આવે છે. શોર્ટ-સર્કિટ પાવર ડિસિપેશન ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સના ઉદય અને પતનના સમય સાથે વધે છે. 1990ના દાયકામાં વીજ વપરાશનું આ સ્વરૂપ નોંધપાત્ર બન્યું કારણ કે ચિપ પરના વાયર સાંકડા થઈ ગયા હતા અને લાંબા વાયર વધુ પ્રતિરોધક બની ગયા હતા. તે પ્રતિરોધક વાયરના અંતે CMOS ગેટ્સ ધીમા ઇનપુટ સંક્રમણો જુએ છે. સાવચેતીપૂર્વક ડિઝાઇન જે નબળા સંચાલિત લાંબા પાતળા વાયરને ટાળે છે તે આ અસરને ઘટાડે છે, પરંતુ ક્રોબાર પાવર ગતિશીલ CMOS પાવરનો નોંધપાત્ર ભાગ બની શકે છે. ઇનપુટ પ્રોટેક્શન પેરાસિટિક ટ્રાન્ઝિસ્ટર કે જે CMOS માળખામાં સહજ છે તે સામાન્ય ઓપરેટિંગ રેન્જની બહાર ઇનપુટ સિગ્નલો દ્વારા ચાલુ કરી શકાય છે, દા. ત. વિદ્યુતસ્થૈતિક વિસર્જિત અથવા રેખા પ્રતિબિંબ. પરિણામી લેચ-અપ CMOS ઉપકરણને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે અથવા નાશ કરી શકે છે. આ સંકેતો સાથે વ્યવહાર કરવા માટે CMOS સર્કિટમાં ક્લેમ્પ ડાયોડનો સમાવેશ થાય છે. ઉત્પાદકોની ડેટા શીટ્સ મહત્તમ માન્ય પ્રવાહનો ઉલ્લેખ કરે છે જે ડાયોડમાંથી પસાર થઈ શકે છે. એનાલોગ CMOS ડિજિટલ કાર્યક્રમો ઉપરાંત, CMOS તકનીકનો ઉપયોગ એનાલોગ કાર્યક્રમોમાં પણ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બજારમાં CMOS ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર IC ઉપલબ્ધ છે. ટ્રાન્સમિશન ગેટ્સનો ઉપયોગ સિગ્નલ રિલેને બદલે એનાલોગ મલ્ટિપ્લેક્સર્સ તરીકે થઈ શકે છે. CMOS તકનીકનો ઉપયોગ મિશ્ર-સિગ્નલ (એનાલોગ + ડિજિટલ) એપ્લિકેશન્સમાં માઇક્રોવેવ ફ્રીક્વન્સીઝ સુધીની આરએફ સર્કિટ્સ માટે પણ વ્યાપકપણે થાય છે. આર. એફ. સી. એમ. ઓ. એસ. આર. એફ. સી. એમ. ઓ. એસ. એ આર. એફ. સર્કિટ (રેડિયો ફ્રિક્વન્સી સર્કિટ) નો ઉલ્લેખ કરે છે જે મિશ્ર-સિગ્નલ સી. એમ. ઓ. એસ. સંકલિત સર્કિટ ટેકનોલોજી પર આધારિત છે. તેઓ વાયરલેસ ટેલિકમ્યુનિકેશન ટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. 1980ના દાયકાના અંતમાં યુસીએલએમાં કામ કરતી વખતે આરએફ સીએમઓએસ અસદ આબિદી દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. આનાથી આર. એફ. સર્કિટ્સની રચના કરવાની રીત બદલાઈ ગઈ, જેના કારણે રેડિયો ટ્રાન્સસીવર્સમાં સીએમઓએસ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ સાથે અલગ દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટરની બદલી થઈ. તેણે અત્યાધુનિક, ઓછા ખર્ચે અને પોર્ટેબલ એન્ડ-યુઝર ટર્મિનલ્સને સક્ષમ બનાવ્યા અને વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સની વિશાળ શ્રેણી માટે નાના, ઓછા ખર્ચે, ઓછા પાવર અને પોર્ટેબલ એકમોને જન્મ આપ્યો. આનાથી "ગમે ત્યારે, ગમે ત્યાં" સંચાર સક્ષમ બન્યો અને વાયરલેસ ક્રાંતિ લાવવામાં મદદ મળી, જે વાયરલેસ ઉદ્યોગના ઝડપી વિકાસ તરફ દોરી ગઈ. તમામ આધુનિક વાયરલેસ નેટવર્કિંગ ઉપકરણો અને મોબાઇલ ફોનમાં બેઝબેન્ડ પ્રોસેસર્સ અને રેડિયો ટ્રાન્સસીવર્સ RF CMOS ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને મોટા પાયે ઉત્પાદિત કરવામાં આવે છે. આર. એફ. સી. એમ. ઓ. એસ. સર્કિટ્સનો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં વાયરલેસ સંકેતોને પ્રસારિત કરવા અને પ્રાપ્ત કરવા માટે થાય છે, જેમ કે સેટેલાઇટ ટેકનોલોજી (જેમ કે જી. પી. એસ.), બ્લુટુથ, વાઇ-ફાઇ, નજીકના ક્ષેત્ર સંચાર (એન. એફ. સી.), મોબાઇલ નેટવર્ક (જેમ કે 3જી અને 4જી), પાર્થિવ પ્રસારણ અને ઓટોમોટિવ રડાર એપ્લિકેશન્સ, અન્ય ઉપયોગોમાં. વ્યાપારી RF CMOS ચિપ્સના ઉદાહરણોમાં ઇન્ટેલનો DECT કોર્ડલેસ ફોન અને એથેરોસ અને અન્ય કંપનીઓ દ્વારા બનાવવામાં આવેલી 802.11 (વાઇ-ફાઇ) ચિપ્સનો સમાવેશ થાય છે. વાણિજ્યિક આર. એફ. સીએમ. ઓ. એસ. ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ બ્લુટુથ અને વાયરલેસ લેન (ડબલ્યુ. એલ. એ. એન.) નેટવર્ક માટે પણ થાય છે. આર. એફ. સી. એમ. ઓ. એસ. નો ઉપયોગ જી. એસ. એમ., વાઇ-ફાઇ અને બ્લુટુથ જેવા વાયરલેસ ધોરણો માટે રેડિયો ટ્રાન્સસીવરો, 3જી જેવા મોબાઇલ નેટવર્ક માટે ટ્રાન્સસીવરો અને વાયરલેસ સેન્સર નેટવર્ક (ડબલ્યુ. એસ. એન.) માં દૂરસ્થ એકમોમાં પણ થાય છે. આરએફ સીએમઓએસ ટેકનોલોજી વાયરલેસ નેટવર્ક અને મોબાઇલ સંચાર ઉપકરણો સહિત આધુનિક વાયરલેસ સંચાર માટે નિર્ણાયક છે. આર. એફ. સીએમ. ઓ. એસ. ટેકનોલોજીનું વ્યાપારીકરણ કરનારી કંપનીઓમાંની એક ઇન્ફિનિયોન હતી. તેના જથ્થાબંધ CMOS RF સ્વીચો વાર્ષિક 1 અબજથી વધુ એકમોનું વેચાણ કરે છે, જે સંચિત 5 અબજ એકમો સુધી પહોંચે છે. તાપમાન શ્રેણી પરંપરાગત CMOS ઉપકરણો −55°C થી + 125°C ની શ્રેણીમાં કામ કરે છે. ઓગસ્ટ 2008ની શરૂઆતમાં જ એવા સૈદ્ધાંતિક સંકેતો મળ્યા હતા કે સિલિકોન CMOS −233 °C (40 K) સુધી કામ કરશે. ત્યારથી પ્રવાહી નાઇટ્રોજન અને પ્રવાહી હિલીયમ ઠંડકના સંયોજન સાથે ઓવરક્લોક એએમડી ફેનોમ II પ્રોસેસર્સનો ઉપયોગ કરીને 40 કેલ્વિનની નજીક કાર્યરત તાપમાન પ્રાપ્ત કરવામાં આવ્યું છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ CMOS ઉપકરણોનું 500 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર એક વર્ષ માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોન એમ. ઓ. એસ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર અલ્ટ્રા સ્મોલ (એલ = 20 એન. એમ., ડબલ્યુ = 20 એન. એમ.) એમ. ઓ. એસ. એફ. ઇ. ટી. જ્યારે ક્રાયોજેનિક તાપમાન પર −269°સી. (4કે) થી −258°સી. (15કે) ની રેન્જમાં સંચાલિત થાય છે ત્યારે સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોન મર્યાદા પ્રાપ્ત કરે છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર એક પછી એક ઇલેક્ટ્રોનના પ્રગતિશીલ ચાર્જિંગને કારણે કુલમ્બ નાકાબંધી દર્શાવે છે. ચેનલમાં મર્યાદિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ગેટ વોલ્ટેજ દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, જે શૂન્ય ઇલેક્ટ્રોનના વ્યવસાયથી શરૂ થાય છે, અને તેને એક અથવા ઘણા પર સેટ કરી શકાય છે. વધુ વાંચન બાહ્ય કડીઓ CMOS ગેટનું વર્ણન અને ઇન્ટરેક્ટિવ ચિત્રો લેસી એ "સામાન્ય હેતુ" IC લેઆઉટ CAD ટૂલ છે. તે મફત ડાઉનલોડ છે અને CMOS સર્કિટ માટે લેઆઉટ ટૂલ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોનિક ડિઝાઇન ડિજિટલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ લોજિક પરિવારો સંકલિત સર્કિટ