Войти
EPROM (редко EROM ), или стираемая программируемая постоянная память, представляет собой тип программируемой постоянной памяти (PROM) микросхемы, которая сохраняет ее s данные, когда его питание отключено. Память компьютера, которая может извлекать сохраненные данные после выключения и повторного включения источника питания, называется энергонезависимой. Это массив транзисторов с плавающим затвором, индивидуально запрограммированных электронным устройством, которое подает более высокие напряжения, чем обычно используемые в цифровых схемах. После программирования СППЗУ можно стереть, подвергнув его воздействию сильного ультрафиолетового источника света (например, от ртутной лампы ). СППЗУ легко узнать по прозрачному окну из плавленого кварца в верхней части корпуса, через которое виден кремниевый кристалл и которое позволяет подвергать воздействию ультрафиолетового света во время стирания.
EPROM Intel 1702A, один из первых типов EPROM (1971 г.), 256 на 8 бит. Маленькое кварцевое окошко пропускает ультрафиолетовый свет для стирания. Разработка EPROM ячейки памяти началась с исследования неисправных интегральных схем, в которых были нарушены соединения затворов транзисторов. Накопленный заряд на этих изолированных затворах изменяет их пороговое напряжение.
После изобретения MOSFET (полевого транзистора металл-оксид-полупроводник) Мохамедом Аталлой и Давон Кан в Bell Labs, представленный в 1960 году, Фрэнк Ванласс изучал структуры MOSFET в начале 1960-х. В 1963 году он заметил движение заряда через оксид на затвор. Хотя он этого и не добился, эта идея позже стала основой для технологии EPROM.
В 1967 году Давон Кан и Саймон Сзе из Bell Labs предложили, чтобы плавающий затвор МОП-транзистор может использоваться для ячейки перепрограммируемого ПЗУ (постоянная память). Основываясь на этой концепции, Дов Фроман из Intel изобрел СППЗУ в 1971 году и получил награду США. Патент 3,660,819 в 1972 году. Фроман разработал Intel 1702, 2048-битное СППЗУ, которое было объявлено Intel в 1971 году.
Каждое место хранения СППЗУ состоит из одного поля транзистор. Каждый полевой транзистор состоит из канала в полупроводниковом корпусе устройства. Контакты истока и стока подводятся к областям в конце канала. Изолирующий слой оксида выращивают над каналом, затем наносят проводящий (кремний или алюминиевый) электрод затвора, а затем наносят дополнительный толстый слой оксида на электрод затвора. Электрод с плавающим затвором не имеет соединений с другими частями интегральной схемы и полностью изолирован окружающими слоями оксида. Электрод управляющего затвора осаждается, и его покрывает дополнительный оксид.
Для извлечения данных из EPROM адрес, представленный значениями на адресных выводах EPROM, декодируется и используется для соединения одного слова (обычно 8 -битовый байт) памяти в усилители выходного буфера. Каждый бит слова равен 1 или 0, в зависимости от того, какой транзистор памяти включен или выключен, проводящий или непроводящий.
Поперечное сечение транзистора с плавающим затвором Состояние переключения полевого транзистора регулируется напряжением на управляющем затворе транзистора. Наличие напряжения на этом затворе создает в транзисторе токопроводящий канал, включая его. Фактически, накопленный заряд на плавающем затворе позволяет программировать пороговое напряжение транзистора.
Для сохранения данных в памяти необходимо выбрать заданный адрес и подать на транзисторы более высокое напряжение. Это создает лавинный разряд электронов, которые имеют достаточно энергии, чтобы пройти через изолирующий оксидный слой и накапливаться на электроде затвора. Когда высокое напряжение снимается, электроны задерживаются на электроде. Из-за высокого значения изоляции оксида кремния, окружающего затвор, накопленный заряд не может легко уйти, и данные могут храниться десятилетиями.
Процесс программирования электрически необратим. Чтобы стереть данные, хранящиеся в массиве транзисторов, ультрафиолетовый свет направляется на кристалл. Фотоны ультрафиолетового света вызывают ионизацию оксида кремния, что позволяет рассеивать накопленный заряд на плавающем затворе. Поскольку отображается весь массив памяти, вся память стирается одновременно. Для УФ-ламп удобных размеров процесс занимает несколько минут; солнечный свет сотрет чип за несколько недель, а внутреннее люминесцентное освещение - за несколько лет. Как правило, EPROM должны быть удалены с оборудования для очистки, так как обычно нецелесообразно встроить УФ-лампу для стирания частей в цепи. Электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) было разработано для обеспечения функции электрического стирания и в настоящее время в основном заменяет части, стертые ультрафиолетом.
Atmel AT27C010 - OTP EPROM Поскольку изготовление кварцевого окна дорогое, были введены микросхемы OTP (одноразовое программирование); Здесь матрица установлена в непрозрачном корпусе, поэтому ее нельзя стереть после программирования - это также устраняет необходимость проверки функции стирания, что еще больше снижает затраты. Выпускаются версии OTP как СППЗУ, так и микроконтроллеров на базе СППЗУ. Однако OTP EPROM (отдельная или часть более крупного чипа) все чаще заменяется EEPROM для небольших размеров, где стоимость ячейки не слишком важна, и flash для больших размеры.
Запрограммированное СППЗУ хранит свои данные как минимум от десяти до двадцати лет, при этом многие из них все еще сохраняют данные через 35 или более лет, и их можно читать неограниченное количество раз, не влияя на срок службы. Окно стирания должно быть закрыто непрозрачной этикеткой, чтобы предотвратить случайное стирание под воздействием ультрафиолета при солнечном свете или вспышках фотокамеры. Старые микросхемы ПК BIOS часто были СППЗУ, и окно стирания часто закрывалось наклейкой с именем издателя BIOS, версией BIOS и уведомлением об авторских правах. Часто эта этикетка была покрыта фольгой, чтобы обеспечить непрозрачность для УФ-излучения.
Стирание СППЗУ начинает происходить при длинах волн короче 400 нм. Время воздействия солнечного света в течение одной недели или трех лет для комнатного люминесцентного освещения может вызвать стирание. Рекомендуемая процедура стирания - воздействие ультрафиолетового света с длиной волны 253,7 нм не менее 15 Вт / см, обычно достигается за 20-30 минут с лампой на расстоянии около 2,5 см.
Стирание также можно выполнить с помощью Рентгеновские лучи :
Стирание, однако, должно выполняться неэлектрическими методами, поскольку электрод затвора недоступен электрически. Сияющий ультрафиолетовый свет на любой части неупакованного устройства вызывает прохождение фототока от плавающего затвора обратно к кремниевой подложке, тем самым разряжая затвор в его начальное незаряженное состояние (фотоэлектрический эффект ). Этот метод стирания позволяет полностью протестировать и исправить сложный массив памяти, прежде чем упаковка будет окончательно запечатана. После того, как упаковка запечатана, информацию можно стереть, подвергнув ее рентгеновскому излучению, превышающему 5 * 10 рад, что легко достигается с помощью коммерческих генераторов рентгеновского излучения.
Другими словами., чтобы стереть ваш EPROM, вам нужно сначала подвергнуть его рентгеновскому облучению, а затем поместить в духовку при температуре около 600 градусов по Цельсию (чтобы отжечь изменения полупроводников, вызванные рентгеновскими лучами). Влияние этого процесса на надежность детали потребовало бы обширных испытаний, поэтому вместо этого было выбрано окно.
EPROM имеют ограниченное, но большое количество циклов стирания; диоксид кремния вокруг вентилей накапливает повреждения от каждого цикла, делая чип ненадежным после нескольких тысяч циклов. Программирование EPROM происходит медленно по сравнению с другими формами памяти. Поскольку детали с более высокой плотностью имеют мало открытого оксида между слоями межсоединений и затвором, ультрафиолетовое стирание становится менее практичным для очень больших памятей. Даже пыль внутри упаковки может помешать стиранию некоторых ячеек.
Для больших объемов деталей (тысячи штук и более) ПЗУ с программированием по маске являются самыми дешевыми устройствами для производства. Однако для их изготовления требуется много недель, так как изображение слоя маски IC необходимо изменять для хранения данных на ROM. Первоначально считалось, что EPROM будет слишком дорогим для использования в массовом производстве и будет ограничиваться только разработкой. Вскоре было обнаружено, что мелкосерийное производство деталей из СППЗУ является экономичным, особенно с учетом преимущества быстрого обновления прошивки.
Некоторые микроконтроллеры, созданные до эпохи EEPROM и флэш-памяти, используют встроенное EPROM для хранения своей программы. К таким микроконтроллерам относятся некоторые версии Intel 8048, Freescale 68HC11 и версии «C» микроконтроллера PIC. Как и микросхемы EPROM, такие микроконтроллеры выпускались в оконных (дорогих) версиях, которые использовались для отладки и разработки программ. Этот же чип поступил в (несколько дешевле) непрозрачных корпусах OTP для производства. Оставление кристалла такого чипа на свету также может неожиданным образом изменить поведение при переходе от части с окнами, используемой для разработки, к части без окон для производства.
Устройства 1702 первого поколения были изготовлены с использованием технологии p-MOS. Они питались от V CC = V BB = +5 В и V DD = V GG = -9 В в режиме чтения., и с V DD = V GG = -47 В в режиме программирования.
Устройства 2704/2708 второго поколения перешли на технологию n-MOS и на трехканальную V CC = +5 В, V BB = -5 В, V DD = +12 В источник питания с V PP = 12 В и импульсом +25 В в режиме программирования.
Развитие технологии n-MOS представило однорельсовый V CC = источник питания +5 В и одиночный V PP = +25 В для программирования напряжения без импульса в третье поколение. Ненужные контакты V BB и V DD были повторно использованы для дополнительных битов адреса, что позволило увеличить емкость (2716/2732) в том же 24-контактном корпусе и еще большую емкость в более крупных корпусах. Позже снижение стоимости технологии CMOS позволило изготавливать с ее помощью те же устройства, добавляя букву «C» к номерам устройств (27xx (x) - n-MOS, а 27Cxx (x) - CMOS).
Хотя детали одного размера от разных производителей совместимы в режиме чтения, разные производители добавили разные, а иногда и несколько режимов программирования, что привело к незначительным различиям в процессе программирования. Это побудило устройства большей емкости ввести «режим подписи», позволяющий программисту СППЗУ идентифицировать производителя и устройство. Это было реализовано путем подачи +12 В на вывод A9 и считывания двух байтов данных. Однако, поскольку это не было универсальным программным обеспечением, программное обеспечение также позволяло вручную устанавливать производителя и тип устройства микросхемы для обеспечения правильного программирования.
| Тип EPROM | Год | Размер - биты | Размер - байт | Длина (шестнадцатеричный ) | Последний адрес (шестнадцатеричный ) | Технология |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1702, 1702A | 1971 | 2 Кбит | 256 | 100 | FF | PMOS |
| 2704 | 1975 | 4 Кбит | 512 | 200 | 1FF | NMOS |
| 2708 | 1975 | 8 Кбит | 1 KB | 400 | 3FF | NMOS |
| 2716, 27C16, TMS2716, 2516 | 1977 | 16 Кбит | 2 КБ | 800 | 7FF | NMOS / CMOS |
| 2732, 27C32, 2532 | 1979 | 32 Кбит | 4 КБ | 1000 | FFF | NMOS / CMOS |
| 2764, 27C64, 2564 | 64 Кбит | 8 КБ | 2000 | 1FFF | NMOS / CMOS | |
| 27128, 27C128 | 128 Kbit | 16 KB | 4000 | 3FFF | NMOS / CMOS | |
| 27256, 27C256 | 256 Кбит | 32 КБ | 8000 | 7FFF | NMOS / CMOS | |
| 27512, 27C512 | 512 Кбит | 64 КБ | 10000 | FFFF | NMOS / CMOS | |
| 27C010, 27C100 | 1 Мбит | 128 КБ | 20000 | 1FFFF | CMOS | |
| 27C020 | 2 Мбит | 256 КБ | 40000 | 3FFFF | CMOS | |
| 27C040, 27C400, 27C4001 | 4 Мбит | 512 КБ | 80000 | 7FFFF | CMOS | |
| 27C080 | 8 Мбит | 1 MB | 100000 | FFFFF | CMOS | |
| 27C160 | 16 Мбит | 2 МБ | 200000 | 1FFFFF | CMOS | |
| 27C320, 27C322 | 32 Мбит | 4 МБ | 400000 | 3FFFFF | CMOS |
A 32 КБ (256 Кбит) СППЗУ
Этот 8749 микроконтроллер хранит свою программу во внутреннем СППЗУ
NEC 02716, 16 КБит EPROM
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с EPROM. |
