隨著集成電路的快速發(fā)展及其應用領域的不斷擴大，通信業(yè)界對于大規(guī)模集成電路的小型化、高速、低電源電壓、低功耗和高性價比等方面的要求越來越高。雖然傳統(tǒng)的雙極型工藝集成電路具有高速度、強電流驅(qū)動和高模擬精度等方面的優(yōu)點，但雙極型工藝集成電路在功耗和集成度方面卻無法滿足 VLSI 系統(tǒng)集成多方面的發(fā)展需要，而CMOS 工藝集成電路在低功耗、高度集成和強抗干擾能力等方面有著雙極型工藝集成電路無法比擬的優(yōu)勢，但是20 世紀70、80年代的CMOS 工藝集成電路速度低、驅(qū)動能力差，它只能滿足低速的數(shù)字集成電路和小功率模擬集成電路的要求。由此可見，無論是單一早期落后的CMOS 工藝制程技術，還是單一的雙極型工藝制程技術都無法滿足 VLSI 系統(tǒng)集成多方面性能的要求，因此只有融合CMOS 工藝制程技術和雙極型工藝制程技術這兩種工藝制程技術各自的優(yōu)點，才能滿足早期 VLSI 系統(tǒng)集成多方面的要求，制造具有CMOS 工藝制程技術和雙極型工藝制程技術特點的BiCMOS工藝制程技術才是早期 VLSI發(fā)展的必然產(chǎn)物。BiCMOS 是雙極-互補金屬氧化物半導體，簡單來說BiCMOS 工藝制程技術是將雙極型器件和CMOS 器件同時制造在同一芯片上，發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢，克服各自的缺點，綜合雙極型器件的高跨導、強驅(qū)動能力和CMOS 器件的低功耗、高集成度的優(yōu)點，使BiCMOS 工藝集成電路集高速度、高集成度和低功耗于一體，為高速、高集成度、高性能及強驅(qū)動的集成電路發(fā)展開辟了一條新的道路。

按照基本工藝制程技術的類型，BiCMOS 工藝制程技術又可以分為以 CMOS 工藝制程技術為基礎的 BiCMOS 工藝制程技術，或者以雙極型工藝制程技術為基礎的 BiCMOS 工藝制程技術。以CMOS 工藝制程技術為基礎的BiCMOS工藝制程技術對保證MOS 器件的性能比較有利，而以雙極型工藝制程技術為基礎的BiCMOS工藝制程技術對保證雙極型器件的性能比較有利。由于實際應用中，影響 BiCMOS 器件性能的主要是雙極型晶體管部分，因此以雙極型工藝制程技術為基礎的 BiCMOS 工藝制程技術較為常用。

圖1-15所示為0.35μmBiCMOS 工藝制程技術的器件剖面圖。它是以傳統(tǒng)CMOS 工藝制程技術為基礎，增加少量的工藝步驟而成。它包含 3.3V NMOS、3.3V PMOS、縱向 NPN結構（VNPN）和橫向PNP結構 （LPNP）。

BiCMOS 工藝集成電路的基本設計思想是芯片內(nèi)部核心邏輯部分采用CMOS器件為主要單元門電路，而輸入輸出緩沖電路和驅(qū)動電路要求驅(qū)動大電容負載，所以輸入輸出緩沖電路和驅(qū)動電路使用雙極型器件，這是最早的 BiCMOS 工藝集成電路的設計方案。因此BiCMOS 工藝集成電路既具有CMOS 工藝集成電路的高集成度和低功耗的優(yōu)點，又獲得了雙極型工藝集成電路的高速和強電流驅(qū)動能力的優(yōu)勢。

隨著 BiCMOS工藝制程技術的不斷進步，在更先進的 BiCMOS 工藝制程技術中，設計人員已經(jīng)可以將雙極型器件也集成到邏輯門中，因為這樣可以大幅提升邏輯門的速度，雖然加入雙極型器件的邏輯門會增加大概10%~20%的面積，但是考慮到其負載能力的增強，與CMOS 邏輯門相比，在相同驅(qū)動能力條件下，BiCMOS 邏輯門的實際集成度還是有很大的提升。另外與CMOS邏輯門類似，BiCMOS 邏輯門電路的輸出端兩管輪番導通，所以這種 BiCMOS 邏輯門的靜態(tài)功耗幾乎接近于零，而且在同樣的設計尺寸下，BiCMOS 邏輯門的速度會更加快。

圖1-16所示為基本的BiCMOS 反相器邏輯門電路，為了使表達起來更清楚，MOS 器件用符號Mn和Mp表示，Mn表示 NMOS,Mp表示 PMOS，雙極型器件用T表示。T1和T2構成推拉式輸出級，而Mp、Mn、Mn1和Mn2所組成的輸入級與基本的CMOS 反相器邏輯門的輸入級很相似。輸入信號同時作用于 Mp和Mn的柵極。當輸入信號為高電壓時Mn導通而Mp截止；而當輸入信號為低電壓時，情況則相反，Mp導通，Mn截止。當輸出端有同類 BiCMOS 邏輯門電路時，輸出級能提供足夠大的電流為電容性負載充電。同理，已充電的電容負載也能迅速地通過T2放電。

上述電路中T1和T2的基區(qū)存儲電荷亦可通過Mn1和Mn2釋放，以加快電路的開關速度。當輸入信號為高電壓時Mn1導通，T1基區(qū)的存儲電荷迅速消散。這種作用與TTL門電路的輸入級中T1類似。同理，當輸入信號為低電壓時，電源電壓 VDD 通過 Mp提供激勵使 Mn2導通，顯然T2基區(qū)的存儲電荷通過 Mn2而釋放。所以門電路的開關速度可得到有效的改善。

在功耗方面，以32位的CPU采用CMOS 工藝制程技術為例，CPU芯片外主線要有較大的帶電容負載的能力。32位的CPU 包含有10個或者更多的接口器件，但同一時間內(nèi)只有一條主線是激活的，即每一條主線有90%的時間不工作。如果采用雙極工藝制程技術制作傳統(tǒng)的接口驅(qū)動電路可以保證數(shù)據(jù)傳輸速度，但是功耗卻大了些。因為單純雙極型接口驅(qū)動電路，即使接口驅(qū)動電路不被激活時它也在不停地消耗功率，所以整個CPU 的靜態(tài)功耗非常大。如果利用 BiCMOS 工藝制程技術制造接口驅(qū)動電路，則不被激活的接口驅(qū)動電路功耗非常小，在很多情況下，靜態(tài)功耗可以節(jié)省接近100%，而傳統(tǒng)主線接口驅(qū)動電路的功耗約占整個系統(tǒng)功耗的30%，所以這種省電效果非常顯著，因而特別適用于手機、個人數(shù)字處理器和筆記本電腦等一類使用電池的通信、計算機和網(wǎng)絡設備中。更為有利的是，BiCMOS數(shù)字集成電路的速度與先進的雙極型電路不相上下，這與高速數(shù)字通信系統(tǒng)的速度要求是相適應的。

目前，BiCMOS 工藝制程技術主要用于 RF電路、LED 控制驅(qū)動和 IGBT 控制驅(qū)動等芯片設計，對于高度集成的片上系統(tǒng)（SOC）芯片設計，CMOS 工藝制程技術還是最理想的選擇。