EPROM

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 28. tammikuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 18 muokkausta .

EPROM ( eng.  E rasable Programmable Read Only Memory ) - puolijohdemuistilaitteiden luokka, vain lukumuisti , tietojen tallentamiseen (ohjelmointiin), jossa käytetään elektronista laitetta - ohjelmoijaa ja joka voidaan kirjoittaa päälle.

Se on joukko kelluvia hilatransistoreja , jotka on ohjelmoitu yksilöllisesti elektronisella laitteella, joka tuottaa korkeamman jännitteen kuin mitä tavallisesti käytetään digitaalisissa piireissä. Toisin kuin PROM , EPROMin tiedot voidaan pyyhkiä ohjelmoinnin jälkeen (voimakkaalla ultraviolettivalolla elohopeavalolähteestä). EPROM on helppo tunnistaa pakkauksen yläosassa olevasta läpinäkyvästä kvartsilasi-ikkunasta , jonka läpi piisiru näkyy ja jonka läpi UV-valoa säteilytetään pyyhkimisen aikana.

Historia

EPROM-muistisolujen kehitys alkoi tutkimalla integroitujen piirien vikoja, joissa transistorien portit tuhoutuivat. Näihin eristettyihin portteihin varastoidut panokset ovat muuttaneet ominaisuuksiaan. EPROMin keksi Dov Frohman-Bentchkowsky) Inteliltä vuonna 1971, jota varten hän sai US-patentin nro 3 660 819 [1] vuonna 1972 .

Kuinka se toimii

Jokainen EPROM-muistin bitti koostuu yhdestä FET :stä . Jokainen FET koostuu kanavasta laitteen puolijohdesubstraatissa. Lähde- ja tyhjennyskoskettimet menevät kanavan päässä oleville vyöhykkeille. Kanavan päälle kasvatetaan eristävä oksidikerros, sitten johtava hilaelektrodi (pii tai alumiini) kerrostetaan ja sitten vielä paksumpi oksidikerros hilaelektrodille. Kelluvalla portilla ei ole yhteyttä muihin integroidun piirin osiin ja se on täysin eristetty ympäröivistä oksidikerroksista. Ohjauselektrodi asetetaan portille, joka sitten päällystetään oksidilla. [2] [3]

Tietojen noutamiseksi EPROMista halutun EPROM-nastan arvoa edustava osoite dekoodataan ja sitä käytetään yhdistämään yksi sana muistia (tyypillisesti 8-bittinen tavu) lähtöpuskurivahvistimeen. Tämän sanan jokaisen bitin arvo on 1 tai 0 riippuen siitä, oliko transistori päällä vai pois päältä, oliko se johtava vai ei-johtava.

Kenttätransistorin kytkentätilaa ohjataan transistorin ohjaushilan jännitteellä. Jännitteen läsnäolo tässä portissa luo johtavan kanavan transistoriin ja kytkee sen "päällä"-tilaan. Pohjimmiltaan kelluvan hilan kertynyt varaus sallii transistorin kynnysjännitteen ohjelmoida tilansa.

Tietojen tallentamiseksi sinun on valittava haluttu osoite ja kytkettävä suurempi jännite transistoreihin. Tämä luo elektronien lumivyöryn, joka saa tarpeeksi energiaa kulkeakseen eristävän oksidikerroksen läpi ja kerääntyäkseen kelluvalle portille (katso tunneliefekti ). Kun korkea jännite poistetaan, elektronit jäävät loukkuun oksidisulkujen väliin [4] äärimmäisen suuren ominaisvastuksen vuoksi . Kertynyt varaus ei voi vuotaa, ja se voidaan varastoida vuosikymmeniä.

Toisin kuin EEPROM-muisti , EPROMin ohjelmointiprosessi ei ole sähköisesti käännettävä. Transistoriryhmään tallennettujen tietojen poistamiseksi siihen suunnataan ultraviolettivaloa. Ultraviolettivalon fotonit sirottavat pois ylimääräisiä elektroneja antaen niille energiaa, mikä mahdollistaa kelluvaan hilaan varastoidun varauksen haihtumisen. Koska koko muistimatriisi käsitellään, kaikki tiedot poistetaan samanaikaisesti. Prosessi kestää muutaman minuutin pienikokoisilla UV-lampuilla. Auringonvalo kuluttaa sirun muutamassa viikossa, kun taas sisäloistelamppu kuluttaa sen  muutamassa vuodessa. [5] Yleisesti ottaen EPROM-sirut on poistettava poistettavasta laitteesta, koska on käytännössä mahdotonta laittaa UV-lamppuun mitään lohkoa ja poistaa tietoja vain osasta siruja.

Tiedot

Koska kvartsi-ikkunan valmistus on kallista, kehitettiin PROM -muisti ("kertakäyttöinen" ohjelmoitava muisti, OPM). Siinä muistimatriisi on asennettu läpinäkymättömään kuoreen. Tämä poistaa tarpeen testata poistotoimintoa, mikä myös vähentää valmistuskustannuksia. OPM-versioita valmistetaan sekä EPROM-muistille että mikro-ohjaimille, joissa on sisäänrakennettu EPROM-muisti. OPM EPROM (oli se sitten erillinen siru tai osa isosta sirusta) kuitenkin korvataan yhä enemmän EEPROMilla pienissä tuotantomäärissä, kun yhden muistisolun hinta ei ole liian tärkeä, sekä flash-muistiin suurissa tuotantosarjoissa.

Ohjelmoitu EPROM-muisti säilyttää tiedot 10-20 vuotta, ja sitä voidaan lukea rajoittamattoman määrän kertoja. [6] Pyyhintäikkuna on peitettävä läpinäkymättömällä kalvolla auringonvalon aiheuttaman tahattoman pyyhkimisen estämiseksi. Vanhemmat PC- BIOS -sirut tehtiin usein EPROM-muistilla, ja tyhjennysikkunat peitettiin etiketillä, joka sisälsi BIOS-valmistajan nimen, BIOS-version ja tekijänoikeusilmoituksen. BIOS-sirun merkitseminen on edelleen yleistä, vaikka nykyaikaiset BIOS-sirut valmistetaan EEPROM-tekniikalla tai NOR-flash-muistina ilman tyhjennysikkunoita.

EPROMin tyhjennys tapahtuu valon aallonpituuksilla, jotka ovat alle 400 nm . Altistuminen auringonvalolle 1 viikon ajan tai loisteputkivalaistus sisätiloissa 3 vuoden ajan voi aiheuttaa pyyhkimistä. Suositeltu poistomenetelmä on altistaminen 253,7 nm:n ultraviolettivalolle, jonka valotus on vähintään 15 W s/cm², mikä saavutetaan tavallisesti 15-20 minuutin valotuksella lampulle, jonka valovirta on 12 mW/cm² ja joka on sijoitettu noin 2,5 senttimetrin etäisyys [7] .

Poistaminen voidaan tehdä myös röntgensäteillä :

”Pyyhiminen voidaan tehdä ei-sähköisin menetelmin, koska ohjauselektrodi ei ole sähköisesti käsillä. Ultraviolettivalon valaiseminen pakkaamattoman laitteen mihin tahansa osioon indusoi valovirran, joka virtaa kelluvasta hilasta piisubstraatille, mikä palauttaa portin alkuperäiseen varauksettomaan tilaan. Tämä poistomenetelmä mahdollistaa monimutkaisten muistimatriisien täyden testauksen ja korjaamisen ennen pakkaamista. Kapseloinnin jälkeen tiedot voidaan edelleen pyyhkiä röntgensäteillä yli 5⋅104 rad  , mikä annos on helposti saavutettavissa kaupallisilla röntgengeneraattoreilla. [8] Toisin sanoen EPROMin tyhjentämiseksi sinun on käytettävä röntgenlähdettä ja asetettava siru uuniin noin 600 celsiusasteeseen (röntgensäteiden aiheuttamien puolijohdemuutosten hehkuttamiseksi)." [9]

Puhelinmodeemien aktiivisen käytön aikana oli asiantuntijoita päivittää USR Business Modem paljon kalliimmaksi USR Courierille pienten piirimuutosten lisäksi, joihin liittyi EPROMin vilkkuminen ilman ikkunaa. Itse poistoprosessi oli kehitelty, mutta pidetty salassa, mikä se säilyi. Ilmeisesti käytettiin radioaktiivista säteilyä. Mainittu kiteen lämmitys 450 - 1410 celsiusasteen lämpötiloihin näyttää vitsiltä valmiille mikropiirille.

EPROMeilla on rajoitettu, mutta suuri määrä tyhjennysjaksoja. Portin lähellä oleva piidioksidi kerää asteittaista tuhoa jokaisen syklin aikana, mikä tekee sirusta epäluotettavan useiden tuhansien poistojaksojen jälkeen. EPROM-ohjelmointi on melko hidasta verrattuna muihin muistityyppeihin, koska suuremman oksiditiheyden alueet liitos- ja hilakerroksen välillä saavat vähemmän valotusta. UV-poistosta tulee vähemmän käytännöllinen erittäin suurille muistikokoille. Jopa kotelon sisällä oleva pöly voi estää joidenkin muistisolujen pyyhkimisen [10] . Ohjelmoija suorittaa tietojen varmennuksen EPROMissa ei vain ohjelmointitoimenpiteen jälkeen, vaan myös ennen sitä , tarkistaen poistotietojen oikeellisuuden (siirtämällä kaikki muistisolut alkuperäiseen tilaan).

Sovellus

Ohjelmoitavissa maskin kautta suurilla tuotantoerillä (tuhansia kappaleita tai enemmän) on melko alhaiset tuotantokustannukset. Niiden tekeminen kestää kuitenkin useita viikkoja, koska integroidun piirin jokaisen kerroksen maskin piirtäminen vaatii monimutkaista työtä. Aluksi oletettiin, että EPROM olisi liian kallis massatuotantoon ja käyttöön, joten se suunniteltiin rajoittuvan vain prototyyppien julkaisuun. Pian kävi selväksi, että pienten volyymien EPROM-tuotanto oli taloudellisesti kannattavaa, varsinkin kun tarvittiin nopeita laiteohjelmistopäivityksiä.

Jotkut mikro -ohjaimet käyttivät ohjelmiensa tallentamiseen jo ennen EEPROM- ja flash-muistin aikakautta. Nämä mikro-ohjaimet sisältävät joitakin versioita Intel 8048- , Freescale 68HC11- ja "C"-versioista PIC -mikro-ohjaimista . Kuten EPROM-sirut, tällaiset mikro-ohjaimet siirtyivät ikkunoituun (kalliin) versioon, mikä oli hyödyllistä virheenkorjauksessa ja ohjelmien kehittämisessä. Pian näitä siruja alettiin valmistaa PROM-tekniikalla läpinäkymättömällä pakkauksella (joka alensi jonkin verran sen tuotantokustannuksia). Tällaisen sirun muistimatriisin valaiseminen valolla saattaa myös muuttaa sen käyttäytymistä arvaamattomalla tavalla, kun tuotanto siirtyy ikkunallisesta versiosta ikkunattomaan.

EPROM-sirujen koot ja tyypit

EPROMista valmistetaan useita muunnelmia, jotka eroavat toisistaan ​​sekä fyysisen koon että muistikapasiteetin osalta. Vaikka eri valmistajien samantyyppiset erät ovat yhteensopivia tietojen lukemisessa, ohjelmointiprosessissa on pieniä eroja.

Ohjelmoijat voivat tunnistaa useimmat EPROM-sirut "tunnistustilan" kautta syöttämällä 12 volttia nastan A9 ja lukemalla kaksi tavua dataa. Koska tämä ei kuitenkaan ole yleistä, ohjelmisto mahdollistaa myös sirun valmistajan ja laitetyypin manuaalisen asettamisen oikean ohjelmointitilan varmistamiseksi. [yksitoista]

EPROM tyyppi Koko - bitti Koko - tavu Pituus ( heksa ) Viimeinen osoite ( hex )
1702, 1702A 2 kbps 256 100 FF
2704 4 kbps 512 200 1FF
2708 8 kbps 1 kt 400 3FF
2716, 27C16 16 kbps 2 kt 800 7FF
2732, 27C32 32 kbps 4 kt 1000 F F F
2764, 27C64 64 kbps 8 kt 2000 1FFF
27128, 27C128 128 kbps 16 kt 4000 3FFF
27256, 27C256 256 kbps 32 kt 8000 7FFF
27512, 27C512 512 kbps 64 kt 10 000 FFFF
27C010, 27C100 1 Mbit 128 kt 20 000 1FFFF
27C020 2 Mbit 256 kt 40 000 3FFFF
27C040, 27C400 4 Mbit 512 kt 80 000 7FFFF
27C080 8 Mbit 1 Mt 100 000 FFFFF
27C160 16 Mbit 2 Mt 200 000 1FFFF
27C320 32 Mbit 4 Mt 400 000 3FFFFFF

[12]

Galleria

Mielenkiintoisia faktoja

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ KELLUVAN PORTIN TRANSISTORI JA MENETELMÄ … - Google Patents
  2. ↑ Chih-Tang Sah, Solid-state-elektroniikan perusteet World Scientific, 1991 ISBN 9810206372 , sivu 639
  3. ↑ EPROM-tekniikka . Haettu 22. heinäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 20. maaliskuuta 2012.
  4. ↑ Vojin G. Oklobdzija, Digital Design and Fabrication , CRC Press, 2008 ISBN 0849386020 , sivut 5-14 - 5-17
  5. ↑ John E. Ayers, Digitaaliset integroidut piirit: analyysi ja suunnittelu , CRC Press, 2004, ISBN 084931951X , sivu 591
  6. ↑ Paul Horowitz ja Winfield Hill, The Art of Electronics, 2. painos. Cambridge University Press, Cambridge, 1989, ISBN 0521370957 , sivu 817
  7. ↑ M27C512 Datasheet . Haettu 7. lokakuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 6. syyskuuta 2018.
  8. ↑ Electronics Magazinen 10. toukokuuta 1971 numero Dov Frohmanin kirjoittamassa artikkelissa
  9. ↑ eprom . Arkistoitu alkuperäisestä 25. elokuuta 2011. 090508 jmargolin.com
  10. ↑ Sah 1991 sivu 640
  11. ↑ Tietyt EPROM-, EEPROM-, Flash-muistit ja Flash-mikro-ohjainpuolijohdelaitteet ja -tuotteet, jotka sisältävät saman, Inv. 337-TA-395  / US International Trade Commission. - Diane Publishing, 1998. - s. 51-72. — ISBN 1428957219 . Arkistoitu 16. joulukuuta 2019 Wayback Machinessa
  12. ↑ HUOMAUTUS: 1702 EPROMia oli PMOS , 27x-sarjan EPROMit, joiden nimessä on kirjain "C" perustuvat CMOS :iin , ilman "C" -kirjainta perustuvat NMOS :iin

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat