EPROM

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 28 januari 2018; kontroller kräver 18 redigeringar .

EPROM ( eng.  Erasable Programmable Read - Only Memory ) - en klass av halvledarminnesenheter, skrivskyddat minne , för inspelning av information (programmering) i vilken en elektronisk enhet används - en programmerare , och som kan skrivas över.

Det är en uppsättning flytande grindtransistorer individuellt programmerade av en elektronisk enhet som levererar en högre spänning än vad som normalt används i digitala kretsar. Till skillnad från PROM kan data på EPROM raderas efter programmering (med starkt ultraviolett ljus från en kvicksilverljuskälla). EPROM är lätt att känna igen på det genomskinliga kvartsglasfönstret i toppen av förpackningen, genom vilket kiselchipet är synligt och genom vilket UV-ljus bestrålas under radering.

Historik

Utvecklingen av EPROM-minnesceller började med en undersökning av defekten hos integrerade kretsar där transistorernas grindar förstördes. De lagrade laddningarna i dessa isolerade portar har ändrat sina egenskaper. EPROM uppfanns av Dov Frohman-Bentchkowsky) från Intel 1971, för vilket han fick US-patent nr 3 660 819 [1] 1972 .

Hur det fungerar

Varje bit av EPROM-minnet består av en FET . Varje FET består av en kanal i anordningens halvledarsubstrat. Käll- och avloppskontakterna går till zonerna i slutet av kanalen. Ett isolerande oxidskikt växer över kanalen, sedan avsätts en ledande styrelektrod (kisel eller aluminium) och sedan avsätts ett ännu tjockare lager av oxid på styrelektroden. Den flytande grinden har ingen koppling till andra delar av den integrerade kretsen och är helt isolerad från de omgivande oxidskikten. En kontrollelektrod appliceras på grinden, som sedan beläggs med oxid. [2] [3]

För att hämta data från EPROM, avkodas adressen som representerar värdet på det önskade EPROM-stiftet och används för att ansluta ett enda ord i minnet (vanligtvis en 8-bitars byte) till utgångsbuffertförstärkaren. Varje bit av detta ord har ett värde på 1 eller 0, beroende på om transistorn var på eller av, om den var ledande eller icke-ledande.

Omkopplingstillståndet för fälteffekttransistorn styrs av spänningen vid transistorns styrport. Närvaron av spänning på denna grind skapar en ledande kanal i transistorn, vilket växlar den till "på" tillstånd. I huvudsak tillåter den ackumulerade laddningen på den flytande grinden transistorns tröskelspänning att programmera dess tillstånd.

För att lagra data måste du välja önskad adress och applicera en högre spänning på transistorerna. Detta skapar en lavin av elektroner som får tillräckligt med energi för att passera genom det isolerande oxidlagret och ackumuleras på den flytande grinden (se tunneleffekt ). När högspänningen tas bort, fångas elektronerna mellan oxidbarriärerna [4] på grund av den extremt höga resistiviteten . Den ackumulerade laddningen kan inte läcka och kan lagras i årtionden.

Till skillnad från EEPROM-minne är programmeringsprocessen i EPROM inte elektriskt reversibel. För att radera data som lagras i transistormatrisen riktas ultraviolett ljus mot den. Fotoner av ultraviolett ljus sprider bort överflödiga elektroner, vilket ger dem energi, vilket gör att laddningen som lagras på den flytande grinden kan skingras. Eftersom hela minnesmatrisen bearbetas raderas all data samtidigt. Processen tar några minuter för små UV-lampor. Solljus kommer att slita ut chipet inom några veckor, medan ett inomhuslysrör kommer att slita  ut det inom några år. [5] I allmänhet måste EPROM-chips tas bort från utrustningen som ska raderas, eftersom det är praktiskt taget omöjligt att sätta in något block i en UV-lampa och radera data från endast en del av chipsen.

Detaljer

Eftersom tillverkningen av ett kvartsfönster är dyrt utvecklades PROM -minne ("one-time" programmerbart minne, OPM). I den är minnesmatrisen monterad i ett ogenomskinligt skal. Detta eliminerar behovet av att testa raderingsfunktionen, vilket också minskar tillverkningskostnaderna. OPM-versioner produceras för både EPROM-minne och mikrokontroller med inbyggt EPROM-minne. Men OPM EPROM (vare sig det är ett separat chip eller del av ett stort chip) ersätts i allt högre grad av EEPROM för små produktionsvolymer, när kostnaden för en minnescell inte är alltför viktig, och för flashminne för stora produktionsserier.

Programmerat EPROM-minne behåller sina data i tio till tjugo år och kan läsas ett obegränsat antal gånger. [6] Raderingsfönstret måste täckas med en ogenomskinlig film för att förhindra oavsiktlig radering av solljus. Äldre PC BIOS- chips tillverkades ofta med EPROM-minne, och raderingsfönstren täcktes med en etikett som innehöll BIOS-tillverkarens namn, BIOS-version och copyrightmeddelande. Bruket att märka ett BIOS-chip är fortfarande vanligt idag, trots att moderna BIOS-chips tillverkas med EEPROM-teknik eller som NOR-flashminne utan några raderingsfönster.

EPROM-radering sker vid ljusvåglängder kortare än 400 nm . Exponering för solljus i 1 vecka eller lysrörsbelysning inomhus i 3 år kan orsaka radering. Det rekommenderade raderingsförfarandet är exponering för 253,7 nm ultraviolett ljus med en exponering på minst 15 W s/cm², vilket vanligtvis uppnås efter 15-20 minuters exponering för en lampa med ett ljusflöde på 12 mW/cm², placerad vid en avstånd på cirka 2,5 centimeter [7] .

Radering kan också göras med röntgenstrålar :

“Radering kan göras med icke-elektriska metoder, eftersom kontrollelektroden inte är elektriskt åtkomlig. Belysning av ultraviolett ljus på någon del av en oförpackad anordning inducerar en fotoström som strömmar från den flytande porten till kiselsubstratet och återställer därigenom porten till dess ursprungliga oladdade tillstånd. Denna raderingsmetod tillåter fullständig testning och korrigering av komplexa minnesmatriser innan paketering. Efter inkapsling kan information fortfarande raderas med röntgenstrålar som överstiger 5⋅10 4  rad , en dos som lätt uppnås av kommersiella röntgengeneratorer. [8] Med andra ord, för att radera ett EPROM måste du applicera en röntgenkälla och sedan placera chipet i en ugn vid cirka 600 grader Celsius (för att härda de halvledarförändringar som orsakas av röntgenstrålar)." [9]

Under den aktiva användningen av uppringda modem fanns det specialister för att uppgradera USR Business Modem till det mycket dyrare USR Courier, förutom mindre kretsändringar som åtföljdes av att EPROM blinkade utan fönster. Själva raderingsprocessen utarbetades, men hölls hemlig, vilket den förblev. Tydligen användes radioaktiv bestrålning. Den nämnda uppvärmningen av kristallen till temperaturer från 450 till 1410 grader Celsius ser ut som ett skämt för den färdiga mikrokretsen.

EPROMs har ett begränsat men stort antal raderingscykler. Kiseldioxiden nära porten ackumuleras gradvis förstörelse med varje cykel, vilket gör chippet opålitligt efter flera tusen raderingscykler. EPROM-programmering är ganska långsam jämfört med andra typer av minne eftersom regionerna med högre oxidtäthet mellan kopplings- och gate-lagren får mindre exponering. UV-radering blir mindre praktiskt för mycket stora minnesstorlekar. Även damm inuti höljet kan förhindra att vissa minnesceller raderas [10] . Programmeraren utför dataverifiering i EPROM inte bara efter programmeringsoperationen, utan också före den , kontrollerar korrektheten av att radera information (överföring av alla minnesceller till deras ursprungliga tillstånd).

Applikation

Programmerbar genom en mask ROM med stora produktionspartier (tusentals stycken eller mer) har en ganska låg produktionskostnad. Det tar dock flera veckor att göra dem, eftersom det tar komplicerat arbete att rita masken för varje lager i den integrerade kretsen. Inledningsvis antogs det att EPROM skulle vara för dyrt för massproduktion och användning, så det var planerat att begränsas till att endast släppa prototyper. Det stod snart klart att produktion av EPROM i låg volym var ekonomiskt lönsam, särskilt när snabba uppgraderingar av den fasta programvaran krävdes.

Vissa mikrokontroller , även innan EEPROM och flashminne , använde on-chip EPROM-minne för att lagra sina program. Dessa mikrokontroller inkluderar vissa versioner av Intel 8048 , Freescale 68HC11 och "C"-versioner av PIC- mikrokontroller . Liksom EPROM-chips flyttade sådana mikrokontroller till en fönsterversion (dyr) vilket var användbart för felsökning och programutveckling. Snart började dessa chips tillverkas med PROM-teknik med en ogenomskinlig förpackning (vilket minskade kostnaden för dess produktion något). Att belysa minnesmatrisen för ett sådant chip med ljus kan också förändra dess beteende på ett oförutsägbart sätt när produktionen övergick från att göra en fönsterversion till en fönsterlös.

Storlekar och typer av EPROM-chips

Flera varianter av EPROM tillverkas, som skiljer sig både i fysisk storlek och minneskapacitet. Även om batcher av samma typ från olika tillverkare är kompatibla när det gäller att läsa data, finns det små skillnader i programmeringsprocessen.

De flesta EPROM-chips kan kännas igen av programmerare genom "identifikationsläge" genom att applicera 12 volt på stift A9 och läsa två byte data. Men eftersom detta inte är universellt tillåter programvaran även manuell inställning av chiptillverkaren och enhetstypen för att säkerställa korrekt programmeringsläge. [elva]

EPROM typ Storlek - bit Storlek - byte Längd ( hex ) Senaste adress ( 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 F F F F
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

Intressanta fakta

Se även

Anteckningar

  1. ↑ FLYTANDE GATE-TRANSISTOR OCH METOD … - Google Patent
  2. ↑ Chih-Tang Sah, Fundamentals of solid-state electronics World Scientific, 1991 ISBN 9810206372 , sida 639
  3. ↑ EPROM-teknik . Hämtad 22 juli 2011. Arkiverad från originalet 20 mars 2012.
  4. ↑ Vojin G. Oklobdzija, Digital Design and Fabrication , CRC Press, 2008 ISBN 0849386020 , sida 5-14 till 5-17
  5. ↑ John E. Ayers, Digitala integrerade kretsar: analys och design , CRC Press, 2004, ISBN 084931951X , sida 591
  6. ↑ Paul Horowitz och Winfield Hill, The Art of Electronics 2nd Ed. Cambridge University Press, Cambridge, 1989, ISBN 0521370957 , sida 817
  7. ↑ M27C512 Datablad . Hämtad 7 oktober 2018. Arkiverad från originalet 6 september 2018.
  8. ↑ 10 maj 1971 nummer av Electronics Magazine i en artikel skriven av Dov Frohman
  9. ↑ eprom . Arkiverad från originalet den 25 augusti 2011. 090508 jmargolin.com
  10. ↑ Sah 1991 sida 640
  11. ↑ Vissa EPROM, EEPROM, Flash Memory och Flash Microcontroller Semiconductor Devices och produkter som innehåller samma, Inv. 337-TA-395  / US International Trade Commission. - Diane Publishing, 1998. - S. 51-72. — ISBN 1428957219 . Arkiverad 16 december 2019 på Wayback Machine
  12. ↑ OBS: 1702 EPROMs var PMOS , 27x series EPROMs som innehåller bokstaven "C" i namnet är baserade på CMOS , utan "C" är baserade på NMOS

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk