Una memoria programable de solo lectura ( PROM ) es una forma de memoria digital donde la configuración de cada bit está bloqueada por un fusible o antifusible . ( También se pueden usar eFUSEs ) Es un tipo de memoria de solo lectura (ROM). Los datos que contienen son permanentes y no se pueden modificar. Las PROM se utilizan en dispositivos electrónicos digitales para almacenar datos permanentes, generalmente programas de bajo nivel como firmware o microcódigo . La diferencia clave de una ROM estándares que los datos se escriben en una ROM durante la fabricación, mientras que con una PROM los datos se programan en ellos después de la fabricación. Por lo tanto, las ROM tienden a usarse solo para grandes series de producción con datos bien verificados, mientras que las PROM se usan para permitir que las empresas prueben un subconjunto de dispositivos en un orden antes de grabar datos en todos ellos.
Los PROM se fabrican en blanco y, según la tecnología, se pueden programar en la oblea, en la prueba final o en el sistema. Los chips PROM en blanco se programan conectándolos a un dispositivo llamado programador PROM . La disponibilidad de esta tecnología permite a las empresas mantener un suministro de PROM en blanco en stock y programarlas en el último minuto para evitar compromisos de gran volumen. Este tipo de memorias se utilizan con frecuencia en microcontroladores , consolas de videojuegos , teléfonos móviles, etiquetas de identificación por radiofrecuencia ( RFID ), dispositivos médicos implantables, interfaces multimedia de alta definición ( HDMI ) y en muchos otros productos de electrónica de consumo y automoción.
Historia
El PROM fue inventado en 1956 por Wen Tsing Chow , que trabajaba para la División Arma de la American Bosch Arma Corporation en Garden City , Nueva York . [1] [2] La invención fue concebida a pedido de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para encontrar una forma más flexible y segura de almacenar las constantes de orientación en la computadora digital aerotransportada del Atlas E / F ICBM . La patente y la tecnología asociada se mantuvieron bajo orden de secreto durante varios años, mientras que el Atlas E / F era el principal misil operativo de la fuerza de misiles balísticos intercontinentales de los Estados Unidos. El término quemar , que se refiere al proceso de programación de una PROM, también se encuentra en la patente original, ya que una de las implementaciones originales fue literalmente quemar los bigotes internos de los diodos con una sobrecarga de corriente para producir una discontinuidad en el circuito. Las primeras máquinas de programación PROM también fueron desarrolladas por ingenieros de Arma bajo la dirección del Sr. Chow y estaban ubicadas en el laboratorio de Arma en Garden City y en la sede del Comando Aéreo Estratégico de la Fuerza Aérea (SAC).
La memoria OTP (programable una vez) es un tipo especial de memoria no volátil (NVM) que permite que los datos se escriban en la memoria solo una vez. Una vez que la memoria ha sido programada, retiene su valor en caso de pérdida de energía (es decir, no es volátil). La memoria OTP se utiliza en aplicaciones donde se requiere una lectura de datos confiable y repetible. Los ejemplos incluyen código de arranque, claves de cifrado y parámetros de configuración para circuitos analógicos, de sensores o de visualización. OTP NVM se caracteriza, sobre otros tipos de NVM como eFuse o EEPROM, por ofrecer una estructura de memoria de baja potencia y área pequeña. Como tal, la memoria OTP encuentra aplicación en productos desde microprocesadores y controladores de pantalla hasta circuitos integrados de administración de energía (PMIC).
Las matrices de memoria OTP basadas en antifusibles de semiconductores disponibles comercialmente han existido al menos desde 1969, con celdas de bits antifusibles iniciales que dependen de soplar un condensador entre líneas conductoras cruzadas. Texas Instruments desarrolló un antifusible de degradación de óxido de puerta MOS en 1979. [3] En 1982 se introdujo un antifusible MOS de óxido de puerta doble y dos transistores (2T). [4] Las primeras tecnologías de degradación de óxido exhibían una variedad de escalado, programación y tamaño. y problemas de fabricación que impidieron la producción en masa de dispositivos de memoria basados en estas tecnologías.
Aunque la PROM basada en antifuse ha estado disponible durante décadas, no estaba disponible en CMOS estándar hasta 2001 cuando Kilopass Technology Inc. patentó las tecnologías de celda de bits antifuse 1T, 2T y 3.5T utilizando un proceso CMOS estándar, lo que permite la integración de PROM en la lógica. Chips CMOS. El primer antifuse de nodo de proceso que se puede implementar en CMOS estándar es 0,18 um. Dado que la ruptura del óxido de la puerta es menor que la ruptura de la unión, no se requirieron pasos de difusión especiales para crear el elemento de programación antifusible. En 2005, Sidense introdujo un dispositivo antifusible de canal dividido [5] . Esta celda de bits de canal dividido combina los dispositivos de óxido grueso (IO) y delgado (puerta) en un transistor (1T) con una puerta de polisilicio común .
Programación
Una PROM típica viene con todos los bits que se leen como "1". La quema de un bit de fusible durante la programación hace que el bit se lea como "0". La memoria se puede programar una sola vez después de la fabricación "soplando" los fusibles, que es un proceso irreversible.
La celda de bits se programa aplicando un pulso de alto voltaje que no se encuentra durante una operación normal a través de la puerta y el sustrato del transistor de óxido delgado (alrededor de 6 V para un óxido de 2 nm de espesor, o 30 MV / cm) para descomponer el óxido entre la puerta y el sustrato. El voltaje positivo en la puerta del transistor forma un canal de inversión en el sustrato debajo de la puerta, lo que hace que fluya una corriente de túnel a través del óxido. La corriente produce trampas adicionales en el óxido, aumentando la corriente a través del óxido y finalmente derritiendo el óxido y formando un canal conductor desde la puerta hasta el sustrato. La corriente requerida para formar el canal conductor es de alrededor de 100 µA / 100 nm 2 y la ruptura se produce en aproximadamente 100 µs o menos. [6]
Notas
- ^ Han-Way Huang (5 de diciembre de 2008). Diseño de sistema integrado con C805 . Aprendizaje Cengage. pag. 22. ISBN 978-1-111-81079-5. Archivado desde el original el 27 de abril de 2018.
- ^ Marie-Aude Aufaure; Esteban Zimányi (17 de enero de 2013). Business Intelligence: Second European Summer School, eBISS 2012, Bruselas, Bélgica, 15-21 de julio de 2012, Conferencias tutoriales . Saltador. pag. 136. ISBN 978-3-642-36318-4. Archivado desde el original el 27 de abril de 2018.
- ^ Consulte la patente de EE . UU . 4184207 - ROM eléctricamente programable de puerta flotante de alta densidad y la patente de EE. UU. 4151021 Archivado 2018-04-27 en Wayback Machine - Método para hacer una ROM de puerta flotante de alta densidad programable eléctricamente
- ^ Portal de planificación de chips . ChipEstimate.com. Consultado el 10 de agosto de 2013.
- ^ Verdispositivo antifusible de canal dividido 7402855 de la patente de EE .
- ^ Wlodek Kurjanowicz (2008). "Evaluación de la memoria no volátil incorporada para 65 nm y más" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 4 de septiembre de 2009 .
Referencias
- Manual de diseño de memoria Intel de 1977 - archive.org
- Hojas de datos de Intel PROM - intel-vintage.info
- Ver los EE.UU. "Switch Matrix" Patente # 3028659 en la Oficina de Patentes de Estados Unidos o de Google
- Ver la patente de la tecnología Kilopass de EE. UU. "Celda de memoria semiconductora de alta densidad y matriz de memoria que usa un solo transistor y tiene una descomposición de óxido de puerta variable" Patente n. ° 6940751 en la Oficina de Patentes de EE . UU. O Google
- Ver Sidense estadounidense "Split Canal antifuse matriz de Arquitectura" Patente # 7402855 en la Oficina de Patentes de Estados Unidos o de Google
- Ver el "Método de fabricación de circuitos Integrados de Semiconductores" Patente # 3634929 Estados Unidos en la Oficina de Patentes de Estados Unidos o de Google
- CHOI y col. (2008). "Nuevas estructuras de memoria no volátiles para arquitecturas FPGA"
- Para ver la tabla de ventajas y desventajas, consulte Ramamoorthy, G: "Dataquest Insight: mercado de IP de memoria no volátil, en todo el mundo, 2008-2013", página 10. Gartner, 2009
enlaces externos
- Mirando dentro de un chip PROM de la década de 1970 que almacena datos en un fusible microscópico , muestra la matriz de una PROM MMI 5300 de 256x4