CMOS（シーモス）

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）

概要

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor、相補型金属酸化膜半導体）は、半導体集積回路の基本技術です。PMOSとNMOSという2種類のトランジスタを組み合わせることで、低消費電力・高集積度・高信頼性を実現し、現代のすべての CPU・GPU・メモリ・マザーボードチップの基盤技術として使われています。

自作 PC 文脈での「CMOS」

PC 用語として「CMOS」と言う場合、多くは CMOS RAM（BIOS/UEFI 設定を保存する不揮発性メモリ）と CMOS バッテリー（CMOS RAM に電源を供給するボタン電池）を指します。

CMOS RAM

マザーボード上の小さなチップで、BIOS/UEFI の設定情報（日時、起動順序、XMP プロファイル、ファン設定など）を保存します：

• 容量: 256 バイト（古いシステム）〜数 KB
• 揮発性: 電源切断で消えるが、CMOS バッテリーで維持
• 保持期間: CMOS バッテリー次第（3〜10 年）

CMOS バッテリー

• 型式: CR2032（3V リチウムコイン電池）
• 寿命: 5〜10 年
• 交換時期: PC 起動時に時計がリセットされる、BIOS 設定が消える
• 価格: 1〜3 ドル程度

Clear CMOS（CMOS クリア）

BIOS 設定を工場出荷時に戻す操作で、以下のシーンで必須となります：

CMOS クリアが必要なシナリオ

1. 不安定な OC から復旧: メモリ OC 失敗などで起動不能に
2. BIOS パスワード忘れ: 設定変更が不可能に
3. ハードウェア構成の大幅変更: CPU / GPU / メモリ交換
4. BIOS 設定の混乱: 手動調整が多すぎて起動しない
5. BIOS アップデート後の初期化

クリアの方法（3種類）

1. ジャンパーピン方式

• マザーボード上の「CLR_CMOS」ジャンパピンを短絡
• 通常は電源オフ状態で 10〜30 秒
• 元の位置に戻してから再起動

2. Clear CMOS ボタン方式

• マザーボードの背面 I/O またはオンボードに専用ボタン
• 電源切断後、数秒間押し続ける
• ハイエンドマザー（ROG、Aorus Master 等）に搭載

3. CMOS バッテリー取り外し方式

• マザーボードから CR2032 電池を取り外す
• 5〜10 分放置
• 電池を戻して再起動

CMOS 技術の歴史

第1世代（1960〜70年代）

• 開発: Frank Wanlass（1963、Fairchild Semiconductor）
• 初期製品: 腕時計、電卓

MOSFET の進化

• プレーナ MOSFET: 〜2011年（45nm 世代）
• FinFET: 22nm 以降（3D 立体構造）
• GAAFET: 3nm 以降（Samsung、TSMC 2nm）
• Ribbon FET: Intel 20A / 18A（2024〜）

CMOS の動作原理

PMOS と NMOS の相補動作

• PMOS: P 型基板、ゲートが Low で ON
• NMOS: N 型基板、ゲートが High で ON
• 結果: 入力が High でも Low でも、片方のみ ON

この相補動作により、静的消費電力がほぼゼロになり、スイッチング時のみ電力を消費する超低消費電力を実現します。

最新プロセスノード（2026年）

BIOS と UEFI への移行

2010年代以降、従来の BIOS（Legacy BIOS）は UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）に置き換えられました：

• BIOS: CMOS RAM に設定保存
• UEFI: NVRAM + CMOS RAM に設定保存
• CMOS 技術自体: UEFI 環境でも継続使用

関連用語

• BIOS / UEFI
• NVRAM（不揮発性 RAM）
• CR2032（CMOS バッテリー型式）
• CLR_CMOS（クリアジャンパ）
• FinFET、GAAFET（現代のトランジスタ）