在写这篇文章之前，我们先看看下面的单片机驱动LED灯的电路图。
先说结论：
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如果是用现在的32位单片机，两种连接方式都是没有问题的。
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但如果换成8051单片机，右图的高电平驱动LED灯很可能会亮度不够或者完全不亮。
为了搞清楚原因，本文会探讨如下几个问题，看看大家是如何理解的。
1、为什么8051单片机高电平和低电平驱动LED灯会有差异。
2、为什么现在的通用MCU两种驱动方式基本无差异。
3、通常讲的28nm，90nm等芯片工艺具体指什么尺寸。
下面分别说明：
1、为什么8051单片机高电平和低电平驱动LED灯会有差异。
高电平驱动，对应电压为VOH，对应电流为拉电流（Source）。
低电平驱动，对应电压为VOL，对应电流为灌电流（Sink）。
所以，两者的差异在于，芯片能够提供的拉电流和灌电流是多少。
下图是一份Intel早期的8051芯片指标数据，可以看出，VOL和VOH测试时，针对P1,2,3端口，测试条件的电流数据分别是1.6mA和80uA，相差20倍。
当输出VOH时，80uA量级的电流并不一定能确保点亮LED灯。
为什么两种电流差异这么大？
如图为8051芯片内部端口电路图。
里面展示了如下信息：
如果端口输出低电平，红色圈的NMOS开启就可以拉低输出到低电平VOL。
如果端口输出高电平，红色圈NMOS关闭，靠蓝色圈的芯片内置上拉电阻拉高输出高电平VOH，这个上拉电阻规格书并没有给出具体数值，但是可以推断是在50K左右量级。
这个就是芯片的拉电流和灌电流的区别所在。
为什么输出高电平的时候要用上拉电阻，如果用PMOS是不是就解决问题了？
看下面这张图，8051单片机的手册给出了芯片的工艺，为NMOS工艺，说明芯片并不是我们现在所常用的CMOS工艺。
可以看出，很早以前，芯片是用的NMOS工艺（顺便提一嘴，更早之前芯片还有用双极型晶体管BJT的， TTL电平就和这种工艺相关）。
后面才有了CMOS工艺，由于无需上拉电阻维持高电平，芯片的整体功耗就会降低很多，比如后面的80C51，C就代表CMOS。
下表可以看出两种工艺对芯片功耗的影响是很大的。
HMOS:High-performance Metal-Oxide-Semiconductor
CHMOS:Complementary High-performance Metal-Oxide-Semiconductor
这两种工艺解释对比如下：
HMOS（高性能金属氧化物半导体）：基于NMOS优化的高密度短沟道工艺，速度快、集成度高，但功耗较大，多用于早期高性能芯片，如Intel 8051。
CHMOS（互补高性能金属氧化物半导体）：将CMOS的低功耗特性与HMOS的高性能融合，具备高速、高集成度、低功耗三大优点，适用于便携式设备和复杂控制场景，如Intel 80C51系列单片机。
从上面的表格数据可以看出，NMOS比CMOS工艺的功耗大6.25~12.5倍。
2、为什么现在的通用MCU两种驱动方式基本无差异。
我们再来看看现在用得比较普遍的32位单片机输出IO结构如下：
输出可配置为PMOS+NMOS的推挽结构，上下管分别导通对应输出“1”和输出”0”。
这种结构在稳态（高电平或低电平保持不变）时，推挽输出中的两个互补晶体管（如NMOS和PMOS）始终处于一个导通、一个截止的状态。由于截止的晶体管几乎无电流流过，因此静态泄漏电流非常小，功耗接近于零。
这种结构的拉电流和灌电流由PMOS和NMOS的导通电阻Rds(on)决定，厂家可以根据产品需求灵活设计。
下图为国民技术N32G430芯片的手册截图，可以看出，输出拉电流和灌电流都能够配置到最大12mA，两者并无差异。
3、通常讲的28nm，90nm等芯片工艺具体指什么尺寸？
比如，今年4月份，老美的芯片禁令，新闻里面提到的7nm，28nm就是芯片的工艺。
芯片的工艺尺寸最早定义时，是指MOS管的栅极宽度，示意图如下：
如果L=130nm，则工艺为130nm工艺。
(备注：先进制程中；比如7nm,5nm等，工艺尺寸只是技术代号，不直接等于任何单一物理尺寸。)
Foundry工艺举例：TSMC(logic technology)
芯片的工艺节点并不是随意定义，按行业规矩，新的节点相对上一个节点面积减半(摩尔定律)，工艺节点尺寸近似为0.7倍。
工艺节点计算实例：
0.18um*0.7=0.126um≈0.13um;
0.13um*0.7=0.091um≈90nm。
如何观察芯片工艺：
对芯片进行去层（Delayer）后，就可以观察到芯片的工艺信息：
下图为一款500nm的芯片工艺尺寸量测数据：
下图为一款110nm的芯片工艺尺寸量测数据：
由于CMOS工艺的低静态功耗特性，所以很多芯片都是采用CMOS工艺。
当然，为了满足芯片产品的更多应用需求，会基于CMOS工艺衍生出一些其它工艺形态，于是，你还会经常看到BiCMOS，BCD这些工艺，有兴趣的读者可以自行了解。
