ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.12.2021
Просмотров: 6807
Скачиваний: 22
336
допускає металізації ділянки, яка з'єднує транзистор з розрядною лінією зчитування. Друга технологія пов'язана з типом транзистора у вузлі. Маска визначає, який польовий транзистор має бути імплантований в даний вузол, що працює в збагаченому режимі або в режимі збіднення. У третьому варіанті маска задає товщину оксидного шару транзистора. Залежно від цього на кристалі формується або стандартний транзистор, або транзистор з високим порогом спрацьовування.
У початковий період масковані мікросхеми були дорогі, проте зараз це один з найбільш дешевих видів ПЗП. Для ПЗП характерна висока щільність пакування запам'ятовуючих елементів на кристалі і високі швидкості зчитування інформації. Основною сферою застосування є пристрої, що вимагають зберігання фіксованої інформації. Так, подібні ПЗП часто використовують для зберігання мікропрограм у мікропроцесорах, констант у табличних операційних пристроях, шрифтів у лазерних принтерах.
9.6.3. Одноразово запрограмований після виготовлення постійний запам'ятовуючий пристрій
Створення масок для ПЗП виправдане при виробництві великого числа копій. Якщо потрібна відносно невелика кількість мікросхем із даною інформацією, розумною альтернативою є одноразово програмовні ПЗП. Структура матриці вентилів програмованого ПЗП показана на рис. 9.31.
Одноразово програмований ПЗП складається з двох матриць І та АБО. Потрібно зауважити, що матриця І представляє собою декодер, який генерує всі логічні добутки п змінних. Зафарбовані чорним круги зображають фіксовані електричні з'єднання між входами ПЗП та комірками І. З цієї причини ця матриця називається фіксованою матрицею І.
337
Кожна функція формується однією коміркою АБО, яка має 2п входів. З'єднання між виходами результуючих добутків і входами комірок АБО задаються користувачем шляхом програмування комірок, які відображають з'єднання добутку та комірки АБО. В противагу фіксованого масиву вентилів І масив вентилів АБО є програмовним. На рис. 9.31 показано збільшене зображення програмовної комірки. Ця комірка включає ключ, який може бути відкритим або закритим. Закритий ключ означає включення добутку до результату, формуючи функцію 1 для вхідної комбінації. Коли ж ключ відкритий, добуток не включається і для цього входу функція рівна 0.
Оскільки ПЗП генерує всі можливі логічні добутки, будь-яка функція n змінних може бути реалізована.
Одноразово програмовних ПЗП є кілька типів
Мікросхеми типу PROM (Programmable ROM - програмовані ПЗП) інформація може бути записана тільки одноразово. Першими такими ПЗП стали мікросхеми пам яті на базі плавких запобіжників. У початковій мікросхемі у всіх вузлах адресні лінії з'єднані з розрядними. Занесення інформації в PROM проводиться електричними сигналами шляхом перепалювання окремих плавких перемичок, і може бути виконано постачальником або споживачем через деякий час після виготовлення мікросхеми. Подібні ПЗП випускалися в рамках серій К556 і К1556. Пізніше з явилися мікросхеми, де в перемичку входили два діоди, включені назустріч один одному. В процесі програмування можна було видалити перемичку за допомогою електричного пробою одного з цих діодів. У будь-якому варіанті для запису інформації потрібне спеціальне устаткування - програ-матори. Основними недоліками даного виду ПЗП були великий відсоток браку і необхідність спеціального термічного тренування після програмування, без якого надійність зберігання даних була невисокою
Ще один вид одноразово програмованого ПЗП це ОТР EPROM (One Time Programmable EPROM EPROM з одноразовим програмуванням). У його основі лежить кристал EEPROM (див. нижче), але поміщений в дешевий непрозорий пластиковий корпус без кварцевого вікна, із за чого він може бути запрограмований лише один раз
9.6.4. Багаторазово програмований постійний запам'ятовуючий пристрій
В багаторазово програмованих ПЗП в програмованих комірках використовуються МОП транзистори, параметри яких змінюються під впливом високої напруги. Вміст ПЗП може бути стертий застосуванням ще одної високої напруги або застосуванням ультрафіолетового світла
Процедура програмування таких ПЗП складається з двох етапів. Спочатку проводиться стирання вмісту всіх або частини комірок, а потім проводиться запис нової інформації. У цьому класі ПЗП виділяють декілька груп
■ EPROM (Erasable Programmable ROM - програмовані ПЗП, вміст яких може бути стертий);
■ EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM програмовані ПЗП, вміст яких може бути стертий електрично);
■ флеш пам'ять
У EPROM запис інформації проводиться електричними сигналами, так само як в PROM, проте перед операцією запису вміст всіх комірок повинен бути приведений до однакового стану (стерто) шляхом дії на мікросхему ультрафіолетовим опромінюванням. Кристал по
338
міщається в керамічний корпус, що має невелике кварцове вікно, через яке і проводиться опромінювання. Щоб запобігти випадковому стиранню інформації, після опромінювання кварцове вікно заклеюють непрозорою плівкою. Процес стирання може виконуватися багато разів. Кожне стирання займає близько 20 хвилин. Цикл програмування займає декілька сотень мілісекунд. Час зчитування є близьким до показників ROM і DRAM.
У порівнянні з PROM мікросхеми EPROM є дорожчими, але завдяки можливості багатократного перепрограмування вони часто застосовуються. Даний вид мікросхем випускався в рамках серії К573.
Привабливішим варіантом багатократно програмованої пам'яті є програмована постійна пам'ять EEPROM, вміст якої може бути стертий електрично. Стирання і запис інформації в цю пам'ять проводяться побайтово, причому стирання - не окремий процес, а лише етап, що відбувається автоматично при записі. Операція запису займає істотно більше часу ніж зчитування - декілька сотень мікросекунд на байт. У мікросхемі використовується той же принцип зберігання інформації, що і в EPROM. Програмування EPROM не вимагає спеціального програматора і реалізується засобами самої мікросхеми. Випускаються два варіанти мікросхем EEPROM: з послідовним і паралельним доступом, причому перших значно більше. У EEPROM з доступом по послідовному каналу (SEEPROM - Serial EEPROM) адреси, дані і команди передаються по одному провіднику і синхронізуються імпульсами на тактовому вході. Перевагою SEEPROM є малі габарити і мінімальне число ліній введення-виведення, а недоліком - великий час доступу. SEEPROM випускаються в рамках серій мікросхем 24Сххх, 25Сххх і ЗЗСххх, а паралельні EEPROM - в складі серії 28Сххх.
В цілому EEPROM є дорожчими, ніж EPROM, а мікросхеми мають менш щільне пакування комірок, тобто меншу ємність.
Відносно новий вид напівпровідникової пам'яті - це флеш-пам'ять (назву flash можна перевести як "спалах блискавки", що підкреслює відносно високу швидкість перепрограмування). Вперше анонсована у середині 80-х років, флеш-пам'ять багато в чому схожа на EEPROM, але використовує особливу технологію побудови запам'ятовуючих елементів. Аналогічно EEPROM, у флеш-пам'яті стирання інформації проводиться електричними сигналами, але не побайтово, а по блоках або повністю. Тут слід зазначити, що існують мікросхеми флеш-пам'яті з розбиттям на дуже дрібні блоки (сторінки) з автоматичним посторінковим стиранням, що зближує їх за можливостями з EEPROM. Як і у випадку з EEPROM, мікросхеми флеш-пам'яті випускаються у варіантах з послідовним і паралельним доступом.
За організацією масиву запам'ятовуючих елементів розрізняють флеш-пам'ять з тотальним очищенням, коли стирання допустимо тільки для всього масиву запам'ятовуючих елементів, та з блоковим очищенням, коли масив запам'ятовуючих елементів роздільний на декілька блоків різного або однакового розміру, вміст яких може очищатися незалежно.
Вміст флеш-пам'яті може бути очищений за декілька секунд, запис одного слова займає декілька мікросекунд, а час доступу до даних при зчитуванні - декілька десятків наносекунд.