Разновидности ROM-памяти

ROM ( R ead O nly M emory — постоянное запоминающее устройство) — энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных. В английской терминологии Read Only Memory - это память, работающая только на считывание. Информация, находящаяся в такой памяти, заранее закладывается при ее изготовлении («зашивается») и при отключении питания не разрушается.

Преимущества:

  1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).
  2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
  3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.

Недостатки:

  1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.
  2. Сложный производственный цикл.

 

PROM — ( англ. programmable read-only memory, программируемое ПЗУ (ППЗУ)) — ПЗУ, однократно «прошиваемое» пользователем. В качестве ячеек памяти в данном типе памяти использовались плавкие перемычки. В отличие от Mask-ROM, в PROM появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). 

Преимущества:

  1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям и радиации.
  2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.
  3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.

Недостатки:

  1. Невозможность перезаписи
  2. Большой процент брака
  3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой

EPROM — ( англ. erasable programmable read-only memory, перепрограммируемое/репрограммируемое ПЗУ (ПППЗУ/РПЗУ)). В EPROM перед записью необходимо произвести стирание (соответственно появилась возможность перезаписывать содержимое памяти). Стирание ячеек EPROM выполняется сразу для всей микросхемы посредством облучения чипа ультрафиолетовыми (UV-EPROM) или рентгеновскими лучами в течение нескольких минут.

Преимущества:

  1. Возможность перезаписывать содержимое микросхемы

Недостатки:

  1. Небольшое количество циклов перезаписи.
  2. Невозможность модификации части хранимых данных.

 

EEPROM — ( англ. electrically erasable programmable read-only memory, электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ). Главной отличительной особенностью EEPROM (в т.ч. Flash) от ранее рассмотренных нами типов энергонезависимой памяти является возможность перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине микропроцессорного устройства. В EEPROM появилась возможность производить стирание отдельной ячейки при помощи электрического тока.

Преимущества: (по сравнению с EPROM)

  1. Увеличенный ресурс работы.
  2. Проще в обращении.

Недостатки:

  1. Высокая стоимость

Одной из разновидностей EEPROM является флеш-память ( англ. flash memory) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

Устройство ячейки флэш-памяти

На простейшем уровне ячейка флэшпамяти представляет собой n-канальный MOSFET-транзистор с так называемым плавающим затвором. Напомним, что обычный n-канальный MOSFET-транзистор (структура n-p-n) может находиться в двух состояниях: открытом и запертом (закрытом). Управляя напряжением между стоком и затвором, можно создавать канал проводимости электронов (n-канал) между истоком и стоком (рис. 1). Напряжение, при котором возникает канал проводимости, называется пороговым. Наличие канала проводимости соответствует открытому состоянию транзистора, а отсутствие (когда транзистор не способен проводить ток от истока к стоку) — запертому.

Рис. 1. Устройство MOSFET-транзистора (открытое и закрытое состояние)

В открытом состоянии напряжение между стоком и истоком близко к нулю, а в закрытом может достигать высокого значения. Конечно, сам по себе транзистор не способен сохранять информацию. Собственно, для хранения информации как раз предназначен плавающий затвор (рис. 2). Он выполнен из поликристаллического кремния и полностью окружен слоем диэлектрика, что обеспечивает ему полное отсутствие электрического контакта с элементами транзистора. Плавающий затвор расположен между управляющим затвором и подложкой из p-n-переходов. Такой затвор способен сохранять помещенный на него заряд (отрицательный) в течение неограниченного времени (до 10 лет). Наличие или отсутствие избыточного отрицательного заряда (электронов) на плавающем затворе может трактоваться как логические единица и ноль.

Рис. 2. Устройство транзистора с плавающим затвором и чтение содержимого ячейки памяти