Однократно программируемые пзу

Создание масок для ROM оправдано при производстве большого числа копий. Если требуется относительно небольшое количество микросхем с данной информацией, разумной альтернативой являются однократно программируемые ПЗУ.

Микросхемы PROM. В ИМС типа PROM (Programmable ROM — программируемые ПЗУ) информация может быть записана только однократно. Первыми такими ПЗУ стали микросхемы памяти на базе плавких предохранителей. В исходной микросхеме во всех узлах адресные линии соединены с разрядными. Занесениеинформации в PROM производится электрически, путем пережигания отдельных

перемычек, и может быть выполнено поставщиком или потребителем спустя какое-то время после изготовления микросхемы. Подобные ПЗУ выпускались в рамках серий К556 и К1556. Позже появились ИМС, где в перемычку входили два диода, соединенные навстречу. В процессе программирования удалить перемычку можно было с помощью электрического пробоя одного из этих диодов. В любом варианте для записи информации требуется специальное оборудование — программаторы. Основными недостатками данного вида ПЗУ были большой процент брака и необходимость специальной термической тренировки после программирования, без которой надежность хранения данных была невысокой.

Микросхемы OTPEPROM. Еще один вид однократно программируемого ПЗУ — это ОТР EPROM (One Time Programmable EPROM - EPROM с однократным программированием). В его основе лежит кристалл EEPROM (см. ниже), но помещенный в дешевый непрозрачный пластиковый корпус без кварцевого окна, из-за чего он может быть запрограммирован лишь один раз.

Многократно программируемые пзу

Процедура программирования таких ПЗУ обычно предполагает два этапа: сначала производится стирание содержимого всех или части ячеек, а затем производится запись новой информации.

В этом классе постоянных запоминающих устройств выделяют несколько групп:

- EPROM (Erasable Programmable ROM — стираемые программируемые ПЗУ);

- EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM - электрически стираемые программируемые ПЗУ);

- Флэш-память.

Микросхемы EPROM. В EPROM запись информации производится электрическими сигналами, так же как в PROM, однако перед операцией записи содержимое всех ячеек должно быть приведено к одинаковому состоянию (стерто) путем воздействия на микросхему ультрафиолетовым облучением. Кристалл заключен в керамический корпус, имеющий небольшое кварцевое окно, через которое и производится облучение. Чтобы предотвратить случайное стирание информации, после облучениякварцевое окно заклеивают непрозрачной пленкой. Процесс стирания выполняется многократно. Каждое стирание занимает порядка 20 мин.

Данные хранятся в виде зарядов плавающих затворов МОП-транзисторов, играющих роль конденсаторов с очень малой утечкой заряда. Заряженный ЗЭ соответствует логическому нулю, а разряженный — логической единице. Программирование микросхемы происходит с использованием технологии инжекции горя электронов. Цикл программирования занимает нескольких сотен миллисекунд. Время считывания близко к показателям ROM и DRAM.

По сравнению с PROM микросхемы EPROM дороже, но возможность многократного перепрограммирования часто является определяющей. Данный вид ИМС выпускался в рамках серии К573 (зарубежный аналог — серия 27ххх).

Микросхемы EEPROM. Более привлекательным вариантом многократно программируемой памяти является электрически стираемая программируемая постоянная память EEPROM. Стирание и запись информации в эту память производятся побайтово, причем стирание — не отдельный процесс, а лишь этап, происходящий автоматически при записи. Операция записи занимает существенно больше времени, чем считывание — несколько сотен микросекунд на байт. В микросхеме используется тот же принцип хранения информации, что и в EPROM. Программирование EPROM не требует специального программатора и реализуется средствами самой микросхемы.

Выпускаются два варианта микросхем: с последовательным и параллельным доступом, причем на долю первых приходится 90% всех выпускаемых ИМС этого типа. В EEPROM с доступом по последовательному каналу (SEEPROM — Serial EEPROM) адреса, данные и управляющие команды передаются по одному проводу и синхронизируются импульсами на тактовом входе. Преимуществом SEEPROM являются малые габариты и минимальное число линий ввода/вывода, а недостатком — большое время доступа. SEEPROM выпускаются в рамках серий микросхем 24Сххх, 25Сххх и ЭЗСххх, а параллельные EEPROM — в серии 28Сххх.

В целом EEPROM дороже, чем EPROM, а микросхемы имеют менее плотную упаковку ячеек, то есть меньшую емкость.

Флэш-память. Относительно новый вид полупроводниковой памяти — это флэш-память (название flash можно перевести как «вспышка молнии», что подчеркивает относительно высокую скорость перепрограммирования). Впервые анонсированная в середине 80-х годов, флэш-память во многом похожа на EEPROM. но использует особую технологию построения запоминающих элементов. Аналогично EEPROM, во флэш-памяти стирание информации производится электрическими сигналами, но не побайтово, а по блокам или полностью. Здесь следует отметить, что существуют микросхемы флэш-памяти с разбивкой на очень мелкие блоки (страницы) и автоматическим постраничным стиранием, что сближает их по возможностям с EEPROM. Как и в случае с EEPROM, микросхемы флэш-памяти выпускаются в вариантах с последовательным и пар дельным доступом.

По организации массива ЗЭ различают микросхемы типа:

- Bulk Erase (тотальная очистка) — стирание допустимо только для всего массива ЗЭ;

- Boot Lock — массив разделен на несколько блоков разного размера, содержимое которых может очищаться независимо. У одного из блоков есть аппаратные средства для защиты от стирания;

— Flash File - массив разделен на несколько равноправных блоков одинакового размера, содержимое которых может стираться независимо.

Полностью содержимое флэш-памяти может быть очищено за одну или несколько сеекунд., что значительно быстрее, чем у EEPROM. Программирование (запись) байта занимает время порядка 10 мкс, а время доступа при чтении составляет 35-200 нс.

Как и в EEPROM, используется только один транзистор на бит, благодаря чему игается высокая плотность размещения информации на кристалле (на 30% J°_lUJe чем у DRAM).

Наиболее распространенные серии микросхем флэш-памяти — 28Fxxx, 29F/C/ ЕЕххх, 39SFxxx (параллельные) и 45Dxxx (последовательные).