Comme l’exemple de l’inverseur le suggère, utiliser le MOSFET en « interrupteur » risque de laisser passer un courant. Celui-ci est non seulement inutile (car c’est la tension qui sert au système) mais en plus il a pour conséquence une dissipation d’énergie qui échauffe les circuits. Pour des micro-processeurs, qui regroupent sur un espace réduit des millions (voire des milliards) de transistors, cette dissipation pourrait atteindre des centaines de kilowatts, ce qui n’est pas acceptable.
Une solution est de dessiner les circuits en respectant une architecture appelée CMOS (Complementary MOS, MOS complémentaires). L’idée sous-jacente est, à l’instar de l’inverseur dans un cas, qu’il est possible de ne jamais relier alimentation et masse. Ce qui assure qu’aucun courant ne circule. Pour cela, on utilise à la fois des NFETs et des PFETs, de manière complémentaire.
Lorsque, dans l’inverseur réalisé plus haut, l’entrée est basse, aucun courant ne passe. Lorsque l’entrée est haute, le NFET s’active et « tire » la sortie vers l’état bas, on parle de « pull-down ». De manière symétrique, on peut concevoir un circuit avec un PFET qui « tire » la sortie vers l’état haut, à savoir un « pull-up », lorsque l’entrée est basse.
En associant les deux circuits, pull-up et pull-down, on fabrique un inverseur CMOS. Voici comment il se comporte :
* lorsque l’entrée est basse, le PFET conduit, le NFET bloque. La sortie est directement reliée à l’alimentation, donc à l’état haut.
* lorsque l’entrée est haute, le NFET conduit, le PFET bloque. La sortie est directement reliée à la masse, donc à l’état bas.
En fin de compte, ce circuit ne consomme dans le cas idéal aucun courant et ne dissipe donc pas d’énergie. L’architecture CMOS se résume ainsi à :
* construire un circuit pull-up avec des PFETS qui réalise l’opération désirée ;
* construire un circuit pull-down avec des NFETS qui réalise la même opération ;
* associer les deux circuits.
On utilise certes deux fois plus de transistors, mais le prix en vaut la chandelle : l’économie d’énergie est considérable.
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