MOS 트랜지스터의 간략한 역사, 5부: RCA

Bell Labs가 1960년에 Atallah와 Kahng에 의해 최초로 작동하는 MOSFET의 개발을 발표했을 때 RCA Labs는 즉시 관심을 보였습니다. IBM Research와 마찬가지로 RCA Labs는 RCA의 제품 개발 및 제조 운영과 긴밀하게 연결되지 않았습니다. 1950년대 초 RCA의 풍부한 기업 수익으로 인해 RCA 연구소는 충분한 예산을 보유하고 있었기 때문에 즉시 제품화되지는 않았지만 유망한 신기술을 탐색할 수 있었습니다.

그러나 1950년대 말까지 RCA 경쟁업체의 성공적인 소송으로 인해 라이센스 수익이 잠식되었고 RCA Labs는 재정을 보충하기 위해 정부 계약으로 전환했습니다. MOSFET 연구를 조기에 시작했지만 MOS 장치 및 프로세스에 대한 RCA의 작업은 부분적으로 정부 계약으로 인해 수년 동안 중요한 제품을 생산하지 못했습니다. 그러나 동일한 계약으로 인해 RCA의 MOSFET 연구는 업계의 나머지 부분을 뛰어넘어 회사를 p 및 n 채널 IC를 넘어 비록 더 긴 경로이기는 하지만 직접 CMOS로 진출하게 되었습니다.

미 공군과의 첫 번째 정부 계약은 화합물 반도체인 갈륨 비소에 대한 연구였습니다. 갈륨비소는 실리콘이나 게르마늄으로 달성할 수 있는 것보다 더 빠른 속도를 약속했기 때문에 흥미로웠습니다. RCA Labs는 갈륨 비소에 대해 무엇을 할 수 있는지 알아내기 위해 상당한 양의 자원을 투자했습니다. 두 번째 정부 계약은 고속 전자공학에 관심이 있는 다른 기관과의 계약이었습니다. NSA(국가 안보국)는 당시 최신 기술보다 1000배 빠른 컴퓨터를 개발하기 위해 1957년에 라이트닝 프로젝트를 시작했습니다. RCA는 상업용 컴퓨터 제품군을 개발하는 데 관심이 있었기 때문에 이 계약은 RCA Labs에 자연스럽게 들어맞았습니다.

RCA 연구소는 또한 이 기간 동안 "통합 반도체 장치"인 IC 개발을 시작했습니다. RCA 연구소는 TI(Texas Instruments)와 페어차일드(Fairchild) 이전에 IC 개발에 순조롭게 나아갔지만 완전한 기능을 갖춘 장치를 만드는 데 실패한 것으로 보입니다. RCA 연구소는 그 후 방향을 잘못 잡아 Shockley의 유니폴라 트랜지스터를 IC 제조 후보로 보기 시작했습니다. 그 일은 막다른 골목으로 판명되었습니다.

Fairchild Semiconductor의 Frank Wanlass는 1963년에 하나의 실리콘에 p채널과 n채널 MOSFET을 결합한 CMOS 발명을 공개했습니다. RCA 연구소 연구원들은 이 발명에 주목했습니다. CMOS 반도체 프로세스는 p채널이나 n채널 MOS 프로세스보다 훨씬 더 복잡하지만 CMOS는 전력 소비를 백만 배까지 줄일 수 있다고 약속했습니다. MOS를 개발하는 대부분의 회사는 제작이 더 간단하기 때문에 p채널 장치에 중점을 두었습니다. IBM은 n채널 장치가 더 빠르기 때문에 제작에 집중했습니다. RCA Labs는 저전력 특성 때문에 CMOS에 초점을 맞추기로 결정했습니다.

1965년 RCA는 CMOS 회로를 개발하기 위해 미 공군으로부터 3년간의 R&D 계약을 체결했습니다. CMOS의 저전력 측면은 미래의 항공 전자 공학 설계에 중요해 보였고 계약에서는 CMOS 메모리를 사용하는 컴퓨터를 구축해야 했습니다. 공군 계약으로 RCA 연구소는 거의 모든 MOS R&D 자원을 CMOS 개발에 투입했습니다. RCA 연구소가 작동하는 CMOS IC를 개발하는 과정에서 많은 기술적 장애물을 극복해야 했기 때문에 계약이 3년이라는 것은 좋은 일입니다. 비록 어려웠지만 RCA 연구소는 CMOS 개발에 대한 또 다른 정부 계약을 유치할 만큼 충분한 진전을 이룬 것으로 보인다. 1967년 NASA는 CMOS 연구를 위해 RCA 연구소와 계약을 체결했습니다.

1년 후, RCA는 상용 CMOS 부품을 발표했습니다. CMOS IC에 자체적인 기능을 추가하기 위해 RCA는 "COmplementary-Symmetry MOS"를 의미하는 "COSMOS"라는 이름을 상표로 등록했습니다. RCA의 모든 경쟁업체는 CMOS라는 일반 이름을 고수해야 했습니다. RCA는 CMOS 공정을 기반으로 한 소형 디지털 IC CD4000 시리즈를 출시했습니다. CD4000 시리즈는 설계 시 낮은 전류 소비가 필요한 설계자에게 성공적이었습니다. 그러나 CMOS는 당시 주요 디지털 로직 제품군인 7400 시리즈 바이폴라 TTL IC에 비해 속도가 느렸습니다.