Una breve storia del transistor MOS, parte 5: RCA

Quando i Bell Labs annunciarono la creazione del primo MOSFET funzionante da parte di Atallah e Kahng nel 1960, i RCA Labs furono immediatamente interessati. Come IBM Research, RCA Labs non era strettamente associato alle operazioni di sviluppo e produzione dei prodotti RCA. Gli abbondanti ricavi aziendali della RCA all'inizio degli anni '50 abituarono la RCA Labs ad avere un budget abbondante, quindi fu in grado di esplorare nuove tecnologie promettenti che non sarebbero diventate prodotti immediatamente.

Tuttavia, verso la fine degli anni '50, le cause legali vinte dai concorrenti della RCA intaccarono i ricavi delle licenze e RCA Labs si rivolse a contratti governativi per integrare le proprie finanze. Anche se ha iniziato presto la ricerca sui MOSFET, il lavoro della RCA sui dispositivi e sui processi MOS non avrebbe prodotto prodotti significativi per molti anni, in parte grazie a quei contratti governativi. Quegli stessi contratti, tuttavia, hanno spinto la ricerca sui MOSFET della RCA a scavalcare il resto del settore, portando l'azienda oltre i circuiti integrati a canale p e n e direttamente verso CMOS, anche se su un percorso più lungo.

Il primo di questi contratti governativi, da parte dell’aeronautica americana, riguardava la ricerca sull’arseniuro di gallio, un semiconduttore composto. L'arseniuro di gallio era interessante perché prometteva una velocità maggiore di quella ottenibile con il silicio o il germanio. RCA Labs ha investito una quantità significativa delle sue risorse per apprendere ciò che poteva sull'arseniuro di gallio. Il secondo contratto governativo proveniva da un'altra agenzia interessata all'elettronica veloce. La National Security Agency (NSA) avviò il Project Lightning nel 1957, cercando di sviluppare computer che fossero 1000 volte più veloci dello stato dell’arte dell’epoca. La RCA aveva interesse a sviluppare una linea di computer commerciali, quindi questo contratto era una scelta naturale per RCA Labs.

Durante questo periodo RCA Labs iniziò anche a sviluppare "dispositivi a semiconduttore integrati", i circuiti integrati. Sembra che RCA Labs fosse sulla buona strada per sviluppare circuiti integrati prima di Texas Instruments (TI) e Fairchild, ma a quanto pare non riuscì a costruire dispositivi completamente funzionanti. RCA Labs ha quindi preso la strada sbagliata e ha iniziato a considerare il transistor unipolare di Shockley come un candidato per la realizzazione di circuiti integrati. Quel lavoro si è rivelato un vicolo cieco.

Frank Wanlass della Fairchild Semiconductor ha rivelato la sua invenzione del CMOS, che combina MOSFET a canale p e n su un unico pezzo di silicio, nel 1963. I ricercatori di RCA Labs si sono agganciati all'invenzione. Sebbene un processo CMOS a semiconduttore sia molto più complesso di un processo MOS a canale p o n, CMOS ha promesso di ridurre il consumo energetico di un milione di volte. La maggior parte delle aziende che sviluppano MOS si sono concentrate sui dispositivi a canale P perché erano più semplici da realizzare. IBM si è concentrata sulla realizzazione di dispositivi a canale n perché erano più veloci. RCA Labs ha deciso di concentrarsi sui CMOS per le sue caratteristiche di basso consumo.

Nel 1965, la RCA vinse un contratto di ricerca e sviluppo triennale dall'aeronautica americana per sviluppare circuiti CMOS. Gli aspetti a basso consumo del CMOS sembravano importanti per i futuri progetti di avionica e il contratto prevedeva la costruzione di un computer che utilizzasse la memoria CMOS. Il contratto dell'Air Force ha galvanizzato la RCA Labs, che ha dedicato quasi tutte le sue risorse di ricerca e sviluppo MOS allo sviluppo CMOS. È positivo che il contratto fosse di tre anni, perché RCA Labs doveva superare molti ostacoli tecnici sulla strada per sviluppare circuiti integrati CMOS funzionanti. Sebbene sia stato difficile, RCA Labs sembra aver fatto progressi sufficienti con lo sviluppo del CMOS per ottenere un altro contratto governativo per il lavoro CMOS. Nel 1967, la NASA assegnò un contratto alla RCA Labs per la ricerca CMOS.

Un anno dopo, la RCA annunciò parti CMOS commerciali. Volendo dare il proprio contributo ai circuiti integrati CMOS, la RCA ha registrato il nome "COSMOS", che stava per "COmplementary-Symmetry MOS". Tutti i concorrenti della RCA dovettero attenersi al nome generico: CMOS. RCA ha introdotto la serie CD4000 di circuiti integrati digitali su piccola scala basati sul processo CMOS. La serie CD4000 ha avuto successo tra i progettisti che necessitavano di un basso consumo di corrente nei loro progetti. Tuttavia, il CMOS era lento rispetto alla famiglia di logica digitale dominante dell'epoca: i circuiti integrati TTL bipolari serie 7400.