Programovatelná ROM - Programmable ROM

Prom ( PROM ), je forma digitální paměti, kde je nastavení každého bitu uzamčena pojistkou nebo antifuse . ( Lze použít i eFUSE ) Je to jeden typ paměti jen pro čtení (ROM). Údaje v nich jsou trvalé a nelze je změnit. PROM se používají v digitálních elektronických zařízeních k ukládání trvalých dat, obvykle programů nízké úrovně, jako je firmware nebo mikrokód . Klíčovým rozdílem od standardní ROM je to, že data jsou zapisována do ROM během výroby, zatímco u PROM jsou do nich data naprogramována po výrobě. ROM tedy mají tendenci být používány pouze pro velké výrobní série s dobře ověřenými daty, zatímco PROM se používají k tomu, aby společnostem umožnily testovat na podmnožině zařízení v pořadí před vypálením dat do všech z nich.

PROM se vyrábí prázdné a v závislosti na technologii je lze naprogramovat na oplatku, závěrečný test nebo v systému. Prázdné PROM čipy se programují jejich zapojením do zařízení zvaného PROM programátor . Dostupnost této technologie umožňuje společnostem udržovat zásoby prázdných PROM na skladě a programovat je na poslední chvíli, aby se vyhnuly velkému objemu závazků. Tyto typy pamětí se často používají v mikrokontrolérech , herních konzolách , mobilních telefonech, značkách pro vysokofrekvenční identifikaci ( RFID ), implantovatelných lékařských zařízeních, multimediálních rozhraních s vysokým rozlišením ( HDMI ) a v mnoha dalších výrobcích spotřební a automobilové elektroniky.

Dějiny

PROM vynalezl v roce 1956 Wen Tsing Chow , který pracoval pro divizi Arma americké společnosti Bosch Arma Corporation v Garden City v New Yorku . Vynález byl koncipován na žádost letectva Spojených států, aby přišel s flexibilnějším a bezpečnějším způsobem ukládání zaměřovacích konstant v palubním digitálním počítači Atlas E / F ICBM . Patent a související technologie byly po několik let drženy v tajnosti, zatímco Atlas E / F byl hlavní operační raketou síly Spojených států ICBM. Termín vypalování , odkazující na proces programování PROM, je také v původním patentu, protože jednou z původních implementací bylo doslova vypálit vnitřní vousy diod proudovým přetížením, aby se vytvořila diskontinuita obvodu. První programovací stroje PROM byly rovněž vyvinuty inženýry společnosti Arma pod vedením pana Chowa a byly umístěny v laboratoři Arma's Garden City a velitelství strategického letectva Air Force (SAC).

OTP (jednorázově programovatelná) paměť je speciální typ energeticky nezávislé paměti (NVM), která umožňuje zápis dat do paměti pouze jednou. Jakmile je paměť naprogramována, uchová si svoji hodnotu při ztrátě energie (tj. Je energeticky nezávislá). Paměť OTP se používá v aplikacích, kde je vyžadováno spolehlivé a opakovatelné čtení dat. Mezi příklady patří spouštěcí kód, šifrovací klíče a konfigurační parametry pro analogové, senzorové nebo zobrazovací obvody. OTP NVM se vyznačuje oproti jiným typům NVM, jako je eFuse nebo EEPROM, tím, že nabízí paměťovou strukturu s malou spotřebou energie a malým prostorem. Paměť OTP jako taková nachází uplatnění v produktech od mikroprocesorů a ovladačů zobrazení až po integrované obvody řízení spotřeby (PMIC).

Komerčně dostupná polovodičová antifuzní paměťová pole OTP založená na paměti existují přinejmenším od roku 1969, přičemž počáteční antifuzní bitové buňky jsou závislé na vyfukování kondenzátoru mezi křížením vodivých vedení. Společnost Texas Instruments vyvinula v roce 1979 antifuse s oxidací MOS na bázi oxidů brány. Antifuse MOS s dvěma tranzistory a oxidem na bázi dvou tranzistorů (2T) byla představena v roce 1982. Technologie včasného rozpadu oxidu vykazovaly řadu problémů se škálováním, programováním, velikostí a výrobou, které bránily objemu výroba paměťových zařízení na základě těchto technologií.

Přestože PROM na bázi antifuse je k dispozici po celá desetiletí, nebyl k dispozici ve standardním CMOS až do roku 2001, kdy společnost Kilopass Technology Inc. patentovala technologie antifuse bitových buněk 1T, 2T a 3,5T pomocí standardního procesu CMOS, což umožňuje integraci PROM do logiky Čipy CMOS. První antifuse prvního procesního uzlu, kterou lze implementovat do standardního CMOS, je 0,18 um. Vzhledem k tomu, že rozpad oxidu hradla je menší než rozpad křižovatky, nebyly k vytvoření protipožárního programovacího prvku vyžadovány speciální kroky difúze. V roce 2005 představil Sidense protipožární zařízení s děleným kanálem. Tato bitová buňka s děleným kanálem kombinuje tlustá (IO) a tenká (hradlová) oxidová zařízení do jednoho tranzistoru (1T) se společným polysilikonovým hradlem.

Programování

Texas Instruments PROM typ TBP18SA030N

Typický PROM je dodáván se všemi bity čtenými jako „1“. Vypálení pojistkového bitu během programování způsobí, že bit bude čten jako „0“. Paměť lze naprogramovat pouze jednou po výrobě „vypálením“ pojistek, což je nevratný proces.

Bitová buňka je naprogramována použitím vysokonapěťového pulzu, který se během normální operace nesetká s hradlem a substrátem tenkého oxidového tranzistoru (kolem 6   V pro oxid o tloušťce 2 nm nebo 30   MV / cm), aby se oxid rozložil mezi branou a podkladem. Kladné napětí na hradle tranzistoru tvoří inverzní kanál v substrátu pod hradlem, což způsobuje, že tunel protéká oxidem. Proud produkuje další pasti v oxidu, zvyšuje proud skrz oxid a nakonec taví oxid a vytváří vodivý kanál od brány k substrátu. Proud potřebný k vytvoření vodivého kanálu je kolem 100   µA / 100   nm 2 a k poruše dochází přibližně za 100   µs nebo méně.

Poznámky

Reference

externí odkazy