Программируемое ПЗУ

Программируемая память только для чтения ( ППЗ ) является одной из форм цифровой памяти , где предусмотрена установка каждого бита блокируются с помощью предохранителя или antifuse . ( Также можно использовать eFUSE ) Это один из типов постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Данные в них постоянны и не могут быть изменены. PROM используются в цифровых электронных устройствах для хранения постоянных данных, обычно программ низкого уровня, таких как микропрограммное обеспечение или микрокод . Ключевое отличие от стандартного ПЗУ заключается в том, что данные записываются в ПЗУ во время производства, в то время как с ППЗУ данные программируются в них после изготовления. Таким образом, ПЗУ, как правило, используются только для крупных производственных циклов с хорошо проверенными данными, в то время как ППЗУ используются, чтобы позволить компаниям протестировать подмножество устройств в определенном порядке перед записью данных во все из них.

ППЗУ производятся пустыми и, в зависимости от технологии, могут быть запрограммированы на пластине, окончательном тестировании или в системе. Чипы пустого ППЗУ программируются путем их подключения к устройству, называемому программатором ППЗУ . Доступность этой технологии позволяет компаниям держать запас пустых PROM на складе и программировать их в последнюю минуту, чтобы избежать больших объемов. Эти типы памяти часто используются в микроконтроллерах , игровых приставках , мобильных телефонах, метках радиочастотной идентификации ( RFID ), имплантируемых медицинских устройствах, мультимедийных интерфейсах высокой четкости ( HDMI ) и во многих других продуктах бытовой и автомобильной электроники.

История [ править ]

PROM был изобретен в 1956 году Вен Цин Чоу , работавшим в подразделении Arma американской корпорации Bosch Arma Corporation в Гарден-Сити , штат Нью-Йорк . ^{[1] [2]} Изобретение было задумано по запросу ВВС США, чтобы предложить более гибкий и безопасный способ хранения констант наведения в бортовом цифровом компьютере межконтинентальной баллистической ракеты Atlas E / F. Патент и связанная с ним технология хранились в секрете в течение нескольких лет, в то время как Atlas E / F была основной боевой ракетой межконтинентальных баллистических ракет США. Термин сжечь, относящийся к процессу программирования PROM, также присутствует в исходном патенте, поскольку одна из первоначальных реализаций заключалась в том, чтобы буквально сжечь внутренние усы диодов с перегрузкой по току, чтобы вызвать разрыв цепи. Первые программные машины PROM были также разработаны инженерами Arma под руководством г-на Чоу и располагались в лаборатории Arma Garden City и штаб-квартире стратегического авиационного командования (SAC) ВВС.

OTP (однократно программируемая) память - это особый тип энергонезависимой памяти (NVM), которая позволяет записывать данные в память только один раз. После того, как память была запрограммирована, она сохраняет свое значение при потере питания (т. Е. Энергонезависимая). Память OTP используется в приложениях, где требуется надежное и повторяемое считывание данных. Примеры включают загрузочный код, ключи шифрования и параметры конфигурации для аналоговой схемы, схемы датчика или дисплея. OTP NVM отличается, по сравнению с другими типами NVM, такими как eFuse или EEPROM, тем, что предлагает структуру памяти с низким энергопотреблением и малой площадью. Таким образом, память OTP находит применение в продуктах, от микропроцессоров и драйверов дисплея до ИС управления питанием (PMIC).

Имеющиеся в продаже массивы памяти OTP на основе полупроводниковых предохранителей существуют, по крайней мере, с 1969 года, при этом начальные разрядные ячейки антипредохранителей зависят от перегорания конденсатора между пересекающимися проводящими линиями. Texas Instruments разработала МОП ворота оксида пробоя antifuse в 1979 г. ^[3] Двойной-затвор-оксид-два транзистора (2T) МОП - antifuse была введена в 1982 году ^[4] технологий раннего распада оксида выставлены различные масштабирования, программирование, размер и производственные проблемы, которые препятствовали массовому производству запоминающих устройств на основе этих технологий.

Несмотря на то, что PROM на основе предохранителей был доступен в течение десятилетий, он не был доступен в стандартной CMOS до 2001 года, когда Kilopass Technology Inc. запатентовала технологии битовых ячеек 1T, 2T и 3.5T с использованием стандартного процесса CMOS, что позволило интегрировать PROM в логику. КМОП-чипы. Первый узел процесса антифузия может быть реализован в стандартной КМОП-матрице 0,18 мкм. Так как пробой оксида затвора меньше, чем пробой перехода, не потребовалось специальных шагов по диффузии для создания элемента программирования антипредохранителя. В 2005 году компания Sidense представила противовзрывное устройство с разделенным каналом ^[5] . Эта битовая ячейка с разделенным каналом объединяет толстые (IO) и тонкие (затвор) оксидные устройства в один транзистор (1T) с общим поликремниевым затвором.

Программирование [ править ]

В типичном PROM все биты читаются как «1». Сжигание бита предохранителя во время программирования приводит к тому, что бит читается как «0». Память можно запрограммировать только один раз после изготовления путем «перегорания» предохранителей, что является необратимым процессом.

Битовая ячейка программируется путем подачи высоковольтного импульса, не встречающегося при нормальной работе, через затвор и подложку тонкого оксидного транзистора (около 6  В для оксида толщиной 2 нм или 30  МВ / см) для разрушения оксида. между воротами и подложкой. Положительное напряжение на затворе транзистора формирует канал инверсии в подложке под затвором, заставляя туннельный ток течь через оксид. Ток создает дополнительные ловушки в оксиде, увеличивая ток через оксид и в конечном итоге плавя оксид и формируя проводящий канал от затвора к подложке. Ток, необходимый для формирования проводящего канала, составляет около 100  мкА / 100  нм ^2, а пробой происходит примерно за 100  мкс или меньше. ^[6]

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

• Справочник Intel по проектированию памяти 1977 года - archive.org
• Таблицы данных Intel PROM - intel-vintage.info
• См. Патент США №3028659 на «Switch Matrix» в Патентном бюро США или в Google.
• Просмотреть патент на технологию Kilopass в США «Полупроводниковая ячейка памяти высокой плотности и массив памяти с использованием одного транзистора и с переменным пробоем оксидов затвора». Патент № 6940751 в Патентном бюро США или Google.
• См. Патент № 7402855 компании Sidense США на «Архитектуру антифузионных массивов с разделенным каналом» в Патентном бюро США или Google
• Просмотрите патент США № 3634929 «Способ производства полупроводниковых интегральных схем» в Патентном бюро США или Google
• CHOI et al. (2008). «Новые энергонезависимые структуры памяти для архитектур FPGA»
• Таблицу преимуществ и недостатков см. В Ramamoorthy, G: «Dataquest Insight: мировой рынок энергонезависимой памяти, 2008–2013», стр. 10. Gartner, 2009

Внешние ссылки [ править ]

• Заглянув внутрь микросхемы ППЗУ 1970-х годов, которая хранит данные в микроскопическом предохранителе, можно увидеть матрицу ППЗУ MMI 5300 256x4.