Память ROM

Постоянные запоминающие устройства ROM (Read-Only Memory)
Используются для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ ОС, программ BIOS, тестовых программ.
Программируемые при изготовлении – классические ROM
Однократно программируемые после изготовления PROM
Многократно программируемые EPROM
Энергонезависимая

Классические ПЗУ – масочные диодные и транзисторные, лазерные
Выборка
слова
Выборка разряда слова
Увеличивают толщину подзатворного окисла.
За счет этого транзистор не включается
при подаче рабочего напряжения.

Однократно программируемые ПЗУ PROM и EPROM-OTP
Информация однократно записывается потребителем.
Плавкая перемычка
Встречно включенные диоды
Плавкая перемычка
1
0
0
1
1
0

Многократно программируемые ПЗУ
EPROM (Erasable Programmable ROM) – стираемые программируемые ПЗУ.
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) – электрически стираемые программируемые ПЗУ.
Флэш-память.

EPROM и EEPROM
Основной режим - чтение, выполняется с большой скоростью.
Чтобы заменить информацию микросхема выводится из рабочего режима и подвергается воздействию ультрафиолетом или электрическими сигналами. При этом информация удаляется полностью.
Основа данных ЗУ – МОП транзисторы, над каналами которых созданы области – ловушки способные захватывать и удерживать электрический заряд. Репрограммирование это удаление или создание заряда.

Структуры транзисторов с с зонами хранения зарядов MNOS (Metal-nitrid-oxide-semicondaductor)
Отсутствие или наличие заряда создают
условия хранения 0 или 1.
Заряд записывают, создавая под затвором
напряженность электрического поля,
достаточную для возникновения тунельного
перехода электронов через слой двуокиси кремния.
Срок хранения до десятков лет. Количество перезаписей до 1000000.
ЛОВУШКА1

Транзисторы с плавающим затвором
Используются в ЗУ с
ультрафиолетовым стиранием
электрической записью.
Запись 0 – записывается путем приложение к
P-n переходу повышенного напряжения и
за счет этого в область плавающего
затвора вводится заряд инжекцией электронов.
За счет этого создается проводящий канал.
ЛИЗМОП транзистор
Отсутствует управление по затвору.

Транзисторы с двумя затворами
Применяется в ЗУ с
электрической записью и
стиранием.
Заряженный электронам плавающий затвор увеличивает пороговое
напряжение транзистора так, что при подаче рабочего напряжения
на затвор транзистор не работает, проводящий канал не образуется.
Программирование - подача высокого
напряжения на затвор и сток.
Стирание – подача низкого напряжения
на затвор и высокого на исток.

EPROM и EPROM-OTR
Запоминающий элемент состоит из обычного транзистора для выборки адреса и ЛИЗМОП транзистора, выполняющего роль программируемой перемычки.
(One Time Programmable)
Число циклов УФ стирания ограничено до 1000 раз.
К573 имеет емкость 1 Мбит и время доступа 350 нс.
Микросхемы имеют специальное окно для УФ лучей.
Современные EPROM
Обладают емкостью до
32Мбит и доступом 70-100 нс.

EEPROM
Длительность процесса «стирание –запись» значительно меньше , чем у EPROM. Допускает до 100000 циклов.
Современные EEPROM обладают емкостью до 4 Мбит и работают на 50 МГц.
Стирание – запись единиц

Пример структуры EPROM фирмы Cypress Semicondactor
4 кбит при организации 512 на 8, время доступа 25 нс.

Флэш- память
По основным принципам работы сходна с EEPROM, но имеет структурные и технологические особенности. Для заряда плавающих затворов используется лавинная инжекция, а для стирания – тунелирование электронов через тонкий слой диэлектрика (эффект Нордхайма-Фаули).
Стирание производится блоками.
Флэш на основе ИЛИ-НЕ
NOR
Флэш на основе И-НЕ
NAND
Два типа схемотехники

Флэш на ячейках ИЛИ-НЕ (NOR)
Полезная приемственность с ЗУ предшествениками
Каждый столбец –
группа ячеек ИЛИ-НЕ
При работе ячейки столбца – все транзисторы
заперты, кроме транзистора выбранной строки
Для NOR микросхем размер стираемого блока варьируется
от единиц до сотен кБайт, сектор записи — от единиц до
сотен байт, страница чтения — единицы-десятки байт
Количество циклов до 100000
Время хранения 10-20 лет.