EPROM

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 28. januar 2018; checks kræver 18 redigeringer .

EPROM ( eng.  E rasable Programmable Read O nly Memory ) - en klasse af halvlederhukommelsesenheder, read - only memory , til optagelse af information (programmering), hvori en elektronisk enhed bruges - en programmør , og som kan overskrives.

Det er et array af flydende gate-transistorer individuelt programmeret af en elektronisk enhed, der leverer en højere spænding, end der normalt bruges i digitale kredsløb. I modsætning til PROM kan data på EPROM slettes efter programmering (med stærkt ultraviolet lys fra en kviksølvlyskilde). EPROM'en er let genkendelig på det gennemsigtige kvartsglasvindue i toppen af ​​pakken, hvorigennem siliciumchippen er synlig, og hvorigennem UV-lys bestråles under sletning.

Historie

Udviklingen af ​​EPROM-hukommelsesceller begyndte med en undersøgelse af defekten af ​​integrerede kredsløb, hvor transistorportene blev ødelagt. De lagrede ladninger i disse isolerede porte har ændret deres egenskaber. EPROM blev opfundet af Dov Frohman-Bentchkowsky) fra Intel i 1971, for hvilket han modtog US patent nr. 3.660.819 [1] i 1972 .

Sådan virker det

Hver bit af EPROM-hukommelsen består af en FET . Hver FET består af en kanal i enhedens halvledersubstrat. Kilde- og afløbskontakterne går til zonerne for enden af ​​kanalen. Et isolerende oxidlag vokser over kanalen, derefter aflejres en ledende gate-elektrode (silicium eller aluminium), og derefter aflejres et endnu tykkere lag oxid på gate-elektroden. Den flydende gate har ingen forbindelse til andre dele af det integrerede kredsløb og er fuldstændig isoleret fra de omgivende oxidlag. En kontrolelektrode påføres porten, som derefter belægges med oxid. [2] [3]

For at hente data fra EPROM'en dekodes adressen, der repræsenterer værdien af ​​den ønskede EPROM-pin, og bruges til at forbinde et enkelt hukommelsesord (typisk en 8-bit byte) til outputbufferforstærkeren. Hver bit af dette ord har en værdi på 1 eller 0, afhængigt af om transistoren var tændt eller slukket, om den var ledende eller ikke-ledende.

Felteffekttransistorens skiftetilstand styres af spændingen ved transistorens styreport. Tilstedeværelsen af ​​spænding på denne port skaber en ledende kanal i transistoren, der skifter den til "on" tilstand. I det væsentlige tillader den akkumulerede ladning på den flydende gate transistorens tærskelspænding at programmere dens tilstand.

For at gemme data skal du vælge den ønskede adresse og anvende en højere spænding til transistorerne. Dette skaber en lavine af elektroner, der får nok energi til at passere gennem det isolerende oxidlag og akkumuleres på den flydende port (se tunneleffekt ). Når højspændingen fjernes, er elektronerne fanget mellem oxidbarriererne [4] på grund af den ekstremt høje resistivitet . Den akkumulerede ladning kan ikke lække og kan opbevares i årtier.

I modsætning til EEPROM-hukommelse er programmeringsprocessen i EPROM ikke elektrisk reversibel. For at slette dataene, der er gemt i transistorarrayet, rettes ultraviolet lys mod det. Fotoner af ultraviolet lys spreder overskydende elektroner og giver dem energi, som gør det muligt for ladningen, der er lagret på den flydende port, at sprede sig. Da hele hukommelsesmatrixen behandles, slettes alle data på samme tid. Processen tager et par minutter for små UV-lamper. Sollys vil slide chippen op inden for et par uger, mens et indendørs lysstofrør vil slide  op inden for få år. [5] Generelt skal EPROM-chips fjernes fra udstyret, der skal slettes, da det praktisk talt er umuligt at indsætte en blok i en UV-lampe og slette data fra kun en del af chipsene.

Detaljer

Da fremstillingen af ​​et kvartsvindue er dyrt, blev PROM -hukommelse ("one-time" programmerbar hukommelse, OPM) udviklet. I den er hukommelsesmatrixen monteret i en uigennemsigtig skal. Dette eliminerer behovet for at teste slettefunktionen, hvilket også reducerer produktionsomkostningerne. OPM-versioner produceres til både EPROM-hukommelse og mikrocontrollere med indbygget EPROM-hukommelse. OPM EPROM (det være sig en separat chip eller en del af en stor chip) bliver dog i stigende grad erstattet af EEPROM til små produktionsvolumener, når prisen på en hukommelsescelle ikke er for vigtig, og til flashhukommelse til store produktionsserier.

Programmeret EPROM-hukommelse beholder sine data i ti til tyve år og kan læses et ubegrænset antal gange. [6] Slettevinduet skal være dækket af en uigennemsigtig film for at forhindre utilsigtet sletning af sollys. Ældre PC BIOS -chips blev ofte lavet med EPROM-hukommelse, og slettevinduerne var dækket af en etiket, der indeholdt BIOS-producentens navn, BIOS-version og copyright-meddelelse. Praksis med at mærke en BIOS-chip er stadig almindelig i dag, på trods af at moderne BIOS-chips er fremstillet ved hjælp af EEPROM-teknologi eller som NOR-flashhukommelse uden nogen slettevinduer.

EPROM-sletning sker ved lysbølgelængder, der er kortere end 400 nm . Udsættelse for sollys i 1 uge eller indendørs fluorescerende belysning i 3 år kan forårsage sletning. Den anbefalede sletteprocedure er eksponering for 253,7 nm ultraviolet lys med en eksponering på mindst 15 W s/cm², hvilket normalt opnås efter 15-20 minutters eksponering for en lampe med en lysstrøm på 12 mW/cm², placeret ved en afstand på omkring 2,5 centimeter [7] .

Sletning kan også udføres med røntgenstråler :

"Sletning kan udføres med ikke-elektriske metoder, da styreelektroden ikke er elektrisk tilgængelig. Belysning af ultraviolet lys på en hvilken som helst del af en uemballeret enhed inducerer en fotostrøm, der strømmer fra den flydende gate til siliciumsubstratet, hvorved porten nulstilles til dens oprindelige uladede tilstand. Denne slettemetode tillader fuld test og korrektion af komplekse hukommelsesmatricer før pakning. Efter indkapsling kan information stadig slettes af røntgenstråler på over 5⋅10 4  rad , en dosis, der let opnås af kommercielle røntgengeneratorer. [8] Med andre ord, for at slette en EPROM, skal du anvende en røntgenkilde og derefter placere chippen i en ovn ved ca. 600 grader Celsius (for at udglære halvlederændringerne forårsaget af røntgenstråler)." [9]

Under den aktive brug af opkaldsmodem var der specialister til at opgradere USR Business Modem til det meget dyrere USR Courier, foruden mindre kredsløbsændringer ledsaget af blinkende EPROM uden vindue. Selve sletteprocessen blev udarbejdet, men holdt hemmelig, hvilket den forblev. Tilsyneladende blev der brugt radioaktiv bestråling. Den nævnte opvarmning af krystallen til temperaturer fra 450 til 1410 grader Celsius ligner en joke for det færdige mikrokredsløb.

EPROM'er har et begrænset, men højt antal slettecyklusser. Siliciumdioxiden nær porten akkumulerer gradvis ødelæggelse med hver cyklus, hvilket gør chippen upålidelig efter flere tusinde sletningscyklusser. EPROM-programmering er ret langsom sammenlignet med andre typer hukommelse, fordi områder med højere oxidtæthed mellem junction- og gate-lagene får mindre eksponering. UV-sletning bliver mindre praktisk for meget store hukommelsesstørrelser. Selv støv inde i kabinettet kan forhindre nogle hukommelsesceller i at blive slettet [10] . Programmøren udfører dataverifikation i EPROM ikke kun efter programmeringsoperationen, men også før den , kontrollerer rigtigheden af ​​at slette information (overfører alle hukommelsesceller til deres oprindelige tilstand).

Ansøgning

Programmerbar gennem en maske ROM med store produktionspartier (tusindvis af stykker eller mere) har en ret lav produktionsomkostning. Det tager dog flere uger at lave dem, da det kræver komplekst arbejde at tegne masken af ​​hvert lag af det integrerede kredsløb. I første omgang blev det antaget, at EPROM ville være for dyrt til masseproduktion og brug, så det var planlagt at være begrænset til kun at udgive prototyper. Det blev hurtigt klart, at produktion af lavvolumen EPROM var økonomisk rentabel, især når hurtige firmwareopgraderinger var påkrævet.

Nogle mikrocontrollere , selv før æraen med EEPROM og flash-hukommelse , brugte on-chip EPROM-hukommelse til at gemme deres program. Disse mikrocontrollere inkluderer nogle versioner af Intel 8048 , Freescale 68HC11 og "C" versioner af PIC mikrocontrollere . Ligesom EPROM-chips flyttede sådanne mikrocontrollere til en (dyr) version med vindue, hvilket var nyttigt til fejlfinding og programudvikling. Snart begyndte disse chips at blive lavet ved hjælp af PROM-teknologi med en uigennemsigtig pakke (hvilket reducerede produktionsomkostningerne noget). At belyse en sådan chips hukommelsesmatrix med lys kunne også ændre dens adfærd på en uforudsigelig måde, når produktionen skiftede fra at lave en version med vindue til en uden vindue.

Størrelser og typer af EPROM-chips

Der fremstilles flere varianter af EPROM, der adskiller sig både i fysisk størrelse og hukommelseskapacitet. Selvom batches af samme type fra forskellige producenter er kompatible med hensyn til at læse data, er der små forskelle i programmeringsprocessen.

De fleste EPROM-chips kan genkendes af programmører gennem "identifikationstilstand" ved at anvende 12 volt til ben A9 og læse to bytes data. Men da dette ikke er universelt, tillader softwaren også manuel indstilling af chipproducenten og enhedstypen for at sikre den korrekte programmeringstilstand. [elleve]

EPROM type Størrelse - bit Størrelse - byte Længde ( hex ) Sidste adresse ( 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 10.000 FFFF
27C010, 27C100 1 Mbit 128 KB 20.000 1FFFF
27C020 2 Mbit 256 KB 40.000 3FFFF
27C040, 27C400 4 Mbit 512 KB 80.000 7FFFF
27C080 8 Mbit 1 MB 100.000 FFFFF
27C160 16 Mbit 2 MB 200.000 1FFFFF
27C320 32 Mbit 4 MB 400.000 3FFFFF

[12]

Galleri

Interessante fakta

Se også

Noter

  1. ↑ FLOATING GATE TRANSISTOR OG METODE … - Google-patenter
  2. ↑ Chih-Tang Sah, Fundamentals of solid-state electronics World Scientific, 1991 ISBN 9810206372 , side 639
  3. ↑ EPROM-teknologi . Hentet 22. juli 2011. Arkiveret fra originalen 20. marts 2012.
  4. ↑ Vojin G. Oklobdzija, Digital Design and Fabrication , CRC Press, 2008 ISBN 0849386020 , side 5-14 til 5-17
  5. ↑ John E. Ayers, Digitale integrerede kredsløb: analyse og design , CRC Press, 2004, ISBN 084931951X , side 591
  6. ↑ Paul Horowitz og Winfield Hill, The Art of Electronics 2. udg. Cambridge University Press, Cambridge, 1989, ISBN 0521370957 , side 817
  7. ↑ M27C512 Datablad . Hentet 7. oktober 2018. Arkiveret fra originalen 6. september 2018.
  8. ↑ 10. maj 1971-udgaven af ​​Electronics Magazine i en artikel skrevet af Dov Frohman
  9. ↑ eprom . Arkiveret fra originalen den 25. august 2011. 090508 jmargolin.com
  10. ↑ Sah 1991 side 640
  11. ↑ Visse EPROM, EEPROM, Flash Memory og Flash Microcontroller Semiconductor Devices og produkter, der indeholder samme, inv. 337-TA-395  / US International Trade Commission. - Diane Publishing, 1998. - S. 51-72. — ISBN 1428957219 . Arkiveret 16. december 2019 på Wayback Machine
  12. ↑ BEMÆRK: 1702 EPROM'er var PMOS , 27x serie EPROM'er indeholdende bogstavet "C" i navnet er baseret på CMOS , uden "C" er baseret på NMOS

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier