EPROM

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 28 ianuarie 2018; verificările necesită 18 modificări .

EPROM ( eng.  Memorie de numai citire programabilă ștersable ) - o clasă de dispozitive de memorie semiconductoare, memorie numai de citire , pentru înregistrarea informațiilor (programare) în care este utilizat un dispozitiv electronic - un programator și care poate fi suprascris.

Este o serie de tranzistori cu poartă flotantă programați individual de un dispozitiv electronic care furnizează o tensiune mai mare decât este utilizată în mod normal în circuitele digitale. Spre deosebire de PROM , datele de pe EPROM pot fi șterse după programare (cu lumină ultravioletă puternică de la o sursă de lumină cu mercur). EPROM-ul este ușor de recunoscut după fereastra transparentă din sticlă de cuarț din partea de sus a pachetului, prin care este vizibil cipul de siliciu și prin care este iradiată lumina UV în timpul ștergerii.

Istorie

Dezvoltarea celulelor de memorie EPROM a început cu o investigare a defectiunii circuitelor integrate în care au fost distruse porțile tranzistoarelor. Sarcinile stocate în aceste porți izolate și-au schimbat proprietățile. EPROM a fost inventat de Dov Frohman-Bentchkowsky) de la Intel în 1971, pentru care a primit brevetul SUA nr. 3.660.819 [1] în 1972 .

Cum funcționează

Fiecare bit al memoriei EPROM este format dintr-un FET . Fiecare FET constă dintr-un canal în substratul semiconductor al dispozitivului. Contactele sursă și scurgere merg în zonele de la capătul canalului. Un strat de oxid izolator este crescut peste canal, apoi se depune un electrod de poartă conductiv (siliciu sau aluminiu) și apoi se depune un strat și mai gros de oxid pe electrodul de poartă. Poarta plutitoare nu are conexiune cu alte părți ale circuitului integrat și este complet izolată de straturile de oxid din jur. Un electrod de control este aplicat pe poartă, care este apoi acoperit cu oxid. [2] [3]

Pentru a prelua date din EPROM, adresa care reprezintă valoarea pinului EPROM dorit este decodificată și utilizată pentru a conecta un singur cuvânt de memorie (de obicei un octet de 8 biți) la amplificatorul tampon de ieșire. Fiecare bit al acestui cuvânt are o valoare de 1 sau 0, în funcție de faptul că tranzistorul era pornit sau oprit, dacă era conductor sau neconductiv.

Starea de comutare a tranzistorului cu efect de câmp este controlată de tensiunea de la poarta de control a tranzistorului. Prezența tensiunii pe această poartă creează un canal conductiv în tranzistor, trecându-l în starea „pornit”. În esență, sarcina acumulată pe poarta plutitoare permite tensiunii de prag a tranzistorului să-și programeze starea.

Pentru a stoca date, trebuie să selectați adresa dorită și să aplicați o tensiune mai mare tranzistoarelor. Acest lucru creează o avalanșă de electroni care câștigă suficientă energie pentru a trece prin stratul de oxid izolator și a se acumula pe poarta plutitoare (vezi efectul de tunel ). Când tensiunea înaltă este îndepărtată, electronii sunt prinși între barierele de oxid [4] datorită rezistivității extrem de ridicate . Încărcarea acumulată nu se poate scurge și poate fi stocată timp de zeci de ani.

Spre deosebire de memoria EEPROM , procesul de programare în EPROM nu este reversibil electric. Pentru a șterge datele stocate în matricea de tranzistori, lumina ultravioletă este îndreptată spre aceasta. Fotonii luminii ultraviolete împrăștie electronii în exces, dându-le energie, ceea ce permite disiparea sarcinii stocate pe poarta plutitoare. Deoarece întreaga matrice de memorie este procesată, toate datele sunt șterse în același timp. Procesul durează câteva minute pentru lămpile UV de dimensiuni mici. Lumina soarelui va uza cipul în câteva săptămâni, în timp ce o lampă fluorescentă de interior o va uza  în câțiva ani. [5] În general, cipurile EPROM trebuie îndepărtate din echipamentul pentru a fi șterse, deoarece este practic imposibil să introduceți vreun bloc într-o lampă UV și să ștergeți datele doar dintr-o parte a cipurilor.

Detalii

Deoarece fabricarea unei ferestre de cuarț este costisitoare, a fost dezvoltată memoria PROM (memorie programabilă „o singură dată”, OPM). În ea, matricea de memorie este montată într-o carcasă opacă. Acest lucru elimină necesitatea de a testa funcția de ștergere, ceea ce reduce și costurile de producție. Versiunile OPM sunt produse atât pentru memoria EPROM, cât și pentru microcontrolere cu memorie EPROM încorporată. Cu toate acestea, EPROM-ul OPM (fie că este un cip separat sau o parte dintr-un cip mare) este înlocuit din ce în ce mai mult de EEPROM pentru volume mici de producție, atunci când costul unei celule de memorie nu este prea important și pentru memorie flash pentru serii mari de producție.

Memoria EPROM programată își păstrează datele timp de zece până la douăzeci de ani și poate fi citită de un număr nelimitat de ori. [6] Fereastra de ștergere trebuie acoperită cu un film opac pentru a preveni ștergerea accidentală de către lumina soarelui. Cipurile BIOS mai vechi ale PC-ului erau adesea realizate cu memorie EPROM, iar ferestrele de ștergere erau acoperite cu o etichetă care conținea numele producătorului BIOS-ului, versiunea BIOS și o notificare privind drepturile de autor. Practica etichetării unui cip BIOS este încă obișnuită astăzi, în ciuda faptului că cipurile BIOS moderne sunt fabricate folosind tehnologia EEPROM sau ca memorie flash NOR fără ferestre de ștergere.

Ștergerea EPROM are loc la lungimi de undă luminii mai mici de 400 nm . Expunerea la soare timp de 1 săptămână sau lumina fluorescentă de interior timp de 3 ani poate cauza ștergerea. Procedura de ștergere recomandată este expunerea la lumină ultravioletă de 253,7 nm cu o expunere de cel puțin 15 W s/cm², care se realizează de obicei în 15-20 de minute de expunere la o lampă cu un flux luminos de 12 mW/cm², plasată la un distanță de aproximativ 2,5 centimetri [7] .

Ștergerea se poate face și cu raze X :

„Ștergerea se poate face prin metode non-electrice, deoarece electrodul de control nu este accesibil electric. Iluminarea luminii ultraviolete pe orice parte a unui dispozitiv neambalat induce un fotocurent care curge de la poarta plutitoare pe substratul de siliciu, resetând astfel poarta la starea inițială neîncărcată. Această metodă de ștergere permite testarea și corectarea completă a matricelor de memorie complexe înainte de ambalare. După încapsulare, informațiile mai pot fi șterse de raze X mai mari de 5⋅10 4  rad , o doză ușor de atins de generatoarele comerciale de raze X. [8] Cu alte cuvinte, pentru a șterge o EPROM, trebuie să aplicați o sursă de raze X și apoi să puneți cipul într-un cuptor la aproximativ 600 de grade Celsius (pentru a curăța modificările semiconductoarelor cauzate de razele X)." [9]

În timpul utilizării active a modemurilor dial-up, au existat specialiști care să facă upgrade la USR Business Modem la mult mai scump USR Courier, pe lângă modificări minore de circuit însoțite de flash-ul EPROM-ului fără fereastră. Procesul de ștergere în sine a fost elaborat, dar ținut secret, ceea ce a rămas. Se pare că s-a folosit iradierea radioactivă. Încălzirea menționată a cristalului la temperaturi de la 450 la 1410 grade Celsius arată ca o glumă pentru microcircuitul terminat.

EPROM-urile au un număr limitat, dar mare de cicluri de ștergere. Dioxidul de siliciu de lângă poartă acumulează distrugere treptată cu fiecare ciclu, făcând cipul nefiabil după câteva mii de cicluri de ștergere. Programarea EPROM este destul de lentă în comparație cu alte tipuri de memorie, deoarece regiunile cu densitate mai mare de oxid dintre straturile de joncțiune și poartă primesc mai puțină expunere. Ștergerea UV devine mai puțin practică pentru memorie foarte mari. Chiar și praful din interiorul carcasei poate împiedica ștergerea unor celule de memorie [10] . Programatorul efectuează verificarea datelor în EPROM nu numai după operația de programare, ci și înaintea acesteia , verificând corectitudinea ștergerii informațiilor (transferând toate celulele de memorie în starea lor inițială).

Aplicație

Programabil printr-o masca ROM cu loturi mari de productie (mii de bucati sau mai multe) au un cost de productie destul de mic. Cu toate acestea, este nevoie de câteva săptămâni pentru a le realiza, deoarece este nevoie de o muncă complexă pentru a desena masca fiecărui strat al circuitului integrat. Inițial, s-a presupus că EPROM ar fi prea scump pentru producția și utilizarea în masă, așa că a fost planificat să se limiteze la lansarea doar a prototipurilor. Curând a devenit clar că producția de EPROM de volum redus era viabilă din punct de vedere economic, mai ales atunci când erau necesare actualizări rapide de firmware.

Unele microcontrolere , chiar înainte de era EEPROM și memorie flash , foloseau memoria EPROM pe cip pentru a-și stoca programul. Aceste microcontrolere includ unele versiuni ale Intel 8048 , Freescale 68HC11 și versiunile „C” ale microcontrolerelor PIC . La fel ca cipurile EPROM, astfel de microcontrolere s-au mutat la o versiune cu ferestre (costisitoare), care a fost utilă pentru depanare și dezvoltare de programe. Curând, aceste cipuri au început să fie realizate folosind tehnologia PROM cu un pachet opac (care a redus oarecum costul producției sale). Iluminarea cu lumină a matricei de memorie a unui astfel de cip i-ar putea schimba, de asemenea, comportamentul într-un mod imprevizibil atunci când producția a trecut de la realizarea unei versiuni cu ferestre la una fără ferestre.

Dimensiuni și tipuri de cipuri EPROM

Sunt fabricate mai multe variante de EPROM, care diferă atât prin dimensiunea fizică, cât și prin capacitatea de memorie. Deși loturile de același tip de la diferiți producători sunt compatibile în citirea datelor, există mici diferențe în procesul de programare.

Majoritatea cipurilor EPROM pot fi recunoscute de programatori prin „modul de identificare” aplicând 12 volți la pinul A9 și citind doi octeți de date. Cu toate acestea, deoarece acest lucru nu este universal, software-ul permite și setarea manuală a producătorului de cip și a tipului de dispozitiv pentru a asigura modul de programare corect. [unsprezece]

tip EPROM Dimensiune - bit Dimensiune - octet Lungime ( hex ) Ultima adresă ( hex )
1702, 1702A 2 Kbps 256 100 FF
2704 4 kbps 512 200 1FF
2708 8 kbps 1 KB 400 3FF
2716, 27C16 16 kbps 2 KB 800 7FF
2732, 27C32 32 kbps 4 KB 1000 FFF
2764, 27C64 64 kbps 8 KB 2000 1FFF
27128, 27C128 128 kbps 16 KB 4000 3FFF
27256, 27C256 256 kbps 32 KB 8000 7FFF
27512, 27C512 512 kbps 64 KB 10000 FFFF
27C010, 27C100 1 Mbit 128 KB 20000 1FFFF
27C020 2 Mbit 256 KB 40000 3FFFF
27C040, 27C400 4 Mbit 512 KB 80000 7FFFF
27C080 8 Mbit 1 MB 100000 FFFFF
27C160 16 Mbit 2 MB 200000 1FFFFF
27C320 32 Mbit 4 MB 400000 3FFFFF

[12]

Galerie

Fapte interesante

Vezi și

Note

  1. ↑ TRANZISTOR ȘI METODA DE PORȚĂ PLUTITORĂ… - Google Patent
  2. ↑ Chih-Tang Sah, Fundamentals of solid-state electronics World Scientific, 1991 ISBN 9810206372 , pagina 639
  3. ↑ Tehnologia EPROM . Preluat la 22 iulie 2011. Arhivat din original la 20 martie 2012.
  4. ↑ Vojin G. Oklobdzija, Digital Design and Fabrication , CRC Press, 2008 ISBN 0849386020 , paginile 5-14 până la 5-17
  5. ↑ John E. Ayers, Digital integrated circuits: analysis and design , CRC Press, 2004, ISBN 084931951X , pagina 591
  6. ↑ Paul Horowitz și Winfield Hill, The Art of Electronics Ed. 2. Cambridge University Press, Cambridge, 1989, ISBN 0521370957 , pagina 817
  7. ↑ M27C512 Fișă tehnică . Consultat la 7 octombrie 2018. Arhivat din original la 6 septembrie 2018.
  8. ↑ Numărul din 10 mai 1971 al revistei Electronics Magazine într-un articol scris de Dov Frohman
  9. ↑ eprom . Arhivat din original pe 25 august 2011. 090508 jmargolin.com
  10. ↑ Sah 1991 pagina 640
  11. ↑ Anumite EPROM, EEPROM, memorie flash și dispozitive și produse semiconductoare cu microcontroler flash care conțin aceleași, inv. 337-TA-395  / Comisia pentru Comerț Internațional din SUA. - Editura Diane, 1998. - P. 51-72. — ISBN 1428957219 . Arhivat pe 16 decembrie 2019 la Wayback Machine
  12. ↑ NOTĂ: 1702 EPROM-uri au fost PMOS , seria 27x EPROM-uri care conțin litera „C” în nume se bazează pe CMOS , fără „C” se bazează pe NMOS

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii