EPROM

EPROM, atau erasable programmable read-only memory adalah jenis memori chip yang menyimpan data ketika catu daya dimatikan. Memori komputer yang dapat mengambil data yang tersimpan setelah catu daya telah dimatikan dan dihidupkan kembali disebut non-volatile. Itu adalah sebuah array dari floating-gate transistor individual diprogram oleh perangkat elektronik yang memasok tegangan yang lebih tinggi daripada yang biasanya digunakan dalam rangkaian digital. Sekali diprogram, EPROM dapat dihapus dengan mengekspos ke kuat ultraviolet light source (seperti dari mercury vapor light). EPROMs mudah dikenali oleh transparan leburan kuarsa jendela di atas paket, melalui mana silicon chip terlihat, dan yang memungkinkan paparan ultraviolet cahaya saat menghapus.

Pengoperasian

Intel 1702A EPROM, salah satu yang versi paling awal EPROM (1971), 256 dengan 8 bit. Jendela kuarsa kecil menerima cahaya UV untuk penghapusan.

Pengembangan memori EPROM sel dimulai dengan penyelidikan faulty integrated circuits mana gerbang koneksi dari transistor yang telah rusak. Biaya tersimpan ini terisolasi gerbang mengubah sifat mereka. EPROM diciptakan oleh Dov Frohman dari Intel pada tahun 1971, yang dianugerahi paten 3660819^[1] pada tahun 1968.

Setiap lokasi penyimpanan EPROM terdiri dari satu field-effect transistor. Masing-masing field-effect transistor terdiri dari saluran dalam semikonduktor tubuh perangkat. Sumber dan tiriskan kontak yang dibuat untuk daerah-daerah di ujung saluran. Isolasi lapisan oksida ini tumbuh di atas saluran, maka konduktif (silikon atau aluminium) gerbang elektrode disimpan, dan lebih tebal lapisan oksida ini diendapkan di atas elektrode gerbang. floating-gate elektrode tidak memiliki koneksi ke bagian lain dari sirkuit terpadu dan benar-benar terisolasi dengan lingkungan sekitarnya lapisan oksida. Kontrol elektrode gerbang disimpan dan selanjutnya oksida mencakup itu.^[2]

Untuk mengambil data dari EPROM, alamat diwakili oleh nilai-nilai di alamat pin dari EPROM ini diterjemahkan dan digunakan untuk menghubungkan satu kata (biasanya 8-bit byte) dari penyimpanan ke output buffer amplifier. Masing-masing bit dari word adalah 1 atau 0, tergantung pada penyimpanan transistor yang diaktifkan atau dimatikan, melakukan atau tidak melakukan.

Potongan melintang dari floating-gate transistor

Switching negara dari field-effect transistor dikendalikan oleh tegangan pada control gate dari transistor. Adanya tegangan pada gerbang ini menciptakan saluran konduktif dalam transistor, sehingga menyala. Akibatnya, muatan yang tersimpan pada floating gate memungkinkan tegangan dari transistor yang akan diprogram.

Menyimpan data dalam memori memerlukan memilih alamat yang diberikan dan menerapkan tegangan tinggi ke transistor. Hal ini menciptakan longsoran keluarnya elektron yang memiliki energi yang cukup untuk melewati isolasi lapisan oksida dan menumpuk pada elektrode gerbang. Ketika tegangan tinggi dihapus, elektron-elektron yang terperangkap pada elektrode.^[3] Karena nilai insulasi yang tinggi dari silikon oksida sekitar gerbang, muatan yang disimpan tidak mudah bocor dan data dapat dipertahankan selama puluhan tahun.

Proses pemrograman tidak elektrik reversibel. Untuk menghapus data yang tersimpan dalam array dari transistor, sinar ultraviolet diarahkan ke mati. Foton dari sinar UV menyebabkan ionisasi dalam silikon oksida, yang memungkinkan muatan yang tersimpan pada floating gate untuk berfoya-foya. Karena seluruh memori array yang terkena, semua memori akan terhapus pada saat yang sama. Proses ini memakan waktu beberapa menit untuk lampu UV dari ukuran yang nyaman; matahari akan menghapus chip di minggu, dan indoor lampu neon selama beberapa tahun.^[4] Umumnya, EPROMs harus dihapus dari peralatan yang akan dihapus, karena hal ini biasanya tidak praktis untuk membangun lampu UV untuk menghapus bagian-bagian di sirkuit. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) dikembangkan untuk menyediakan listrik menghapus fungsi dan kini sebagian besar mengungsi ultraviolet-terhapus bagian.

Detail

Atmel AT27C010 - OTP EPROM

Karena kuarsa jendela lebih mahal untuk dibuat, OTP (one-time programmable) chip diperkenalkan; di sini, die dipasang di paket buram sehingga tidak dapat terhapus setelah program ini juga menghilangkan kebutuhan untuk menguji menghapus fungsi, mengurangi biaya. OTP versi kedua EPROMs dan EPROM berbasis mikrokontroler yang diproduksi. Namun, OTP EPROM (baik terpisah atau bagian dari yang lebih besar chip) yang semakin digantikan oleh EEPROM untuk ukuran kecil, di mana sel dengan biaya yang tidak terlalu penting, dan flash untuk ukuran yang lebih besar.

EPROM yang telah diprogram bisa mempertahankan data selama minimal sepuluh sampai dua puluh tahun,^[5] dan masih banyak yang mempertahankan data setelah 35 tahun atau lebih, dan dapat membaca jumlah yang tidak terbatas kali tanpa mempengaruhi seumur hidup. Menghapus jendela harus selalu tertutup dengan label buram untuk mencegah penghapusan disengaja oleh UV ditemukan di bawah sinar matahari atau kamera berkedip. PC lama BIOS chip yang sering EPROMs, dan menghapus jendela itu sering ditutupi dengan perekat label yang berisi BIOS nama penerbit, BIOS revisi, dan hak cipta. Seringkali label ini adalah foil yang didukung untuk memastikan opacity UV.

Penghapusan EPROM mulai terjadi dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari 400 nm. Waktu paparan sinar matahari dari satu minggu atau tiga tahun untuk kamar fluorescent pencahayaan dapat menyebabkan penghapusan. Direkomendasikan penghapusan prosedur adalah paparan sinar UV di 253.7 nm minimal 15 W-sec/cm2 selama 20 sampai 30 menit, dengan lampu pada jarak sekitar 2,5 cm.^{[butuh rujukan]}

Pengahpusannya, harus dilakukan dengan metode non-elektrik, karena elektrode gerbang tidak dapet diakses secara elektrik. Sinar ultraviolet tinggi dalam bagian perangkat yang tidak dilindungi akan menyebabkan arus fotolistrik, sehingga mengubah pemakaian gerbang ke kondisi awal dan tidak bermuatan (photoelectric effect). Metode penghapusan ini memungkinkan pengujian dan koreksi lengkap dari array memori yang kompleks sebelum paket tersebut akhirnya disegel. Setelah paket disegel, informasi masih dapat dihapus dengan mengeksposnya ke radiasi X lebih dari 5 * 104 rad, dosis yang mudah dicapai dengan generator sinar-X komersil.

Dengan kata lain, untuk menghapus EPROM Anda, Anda harus terlebih dahulu melakukan X-ray dan kemudian memasukkannya ke dalam oven sekitar 600 derajat celcius (untuk perubahan semikonduktor anneal yang disebabkan oleh sinar-X). Efek dari proses ini pada keandalan bagian akan memerlukan pengujian ekstensif sehingga mereka memutuskan pada jendela sebagai gantinya.

EPROM memiliki jumlah terbatas namun banyak siklus penghapusan; silikon dioksida di sekitar gerbang akan mengumpulkan kerusakan dari setiap siklus, membuat chip tidak dapat diandalkan setelah beberapa ribu siklus. Pemrograman EPROM lambat dibandingkan bentuk memori lainnya. Karena bagian kepadatan tinggi memiliki sedikit oksida terbuka di antara lapisan interkoneksi dan gerbang, penghapusan sinar ultraviolet menjadi kurang praktis untuk ingatan yang sangat besar. Bahkan debu di dalam kemasan bisa mencegah beberapa sel terhapus.^[2]

Aplikasi

Untuk volume bagian yang besar (ribuan keping atau lebih), ROM yang diprogram oleh masker adalah perangkat dengan biaya terendah untuk diproduksi. Namun, ini memerlukan waktu beberapa minggu untuk membuat, karena artwork untuk lapisan mask IC harus diubah untuk menyimpan data pada ROM. Awalnya, diperkirakan EPROM akan terlalu mahal untuk penggunaan produksi massal dan hanya akan terbatas pada pengembangan saja. Segera ditemukan bahwa produksi volume kecil itu ekonomis dengan bagian EPROM, terutama saat keuntungan upgrade firmware cepat dipertimbangkan.

Beberapa mikrokontroler, dari sebelum era EEPROM dan flash memory, gunakan EPROM on-chip untuk menyimpan program mereka. Microcontrollers semacam itu mencakup beberapa versi yaitu versi Intel 8048, Freescale 68HC11, dan "C" versi mikrokontroler PIC. Seperti chip EPROM, mikrokontroler semacam itu masuk dalam versi windowed (mahal) yang digunakan untuk debugging dan pengembangan program. Chip yang sama masuk (agak murah) paket OTP buram untuk produksi. Meninggalkan mati chip seperti itu yang terpapar cahaya juga dapat mengubah perilaku dengan cara yang tak terduga saat berpindah dari bagian berjendela yang digunakan untuk pembangunan ke bagian yang tidak berjendela untuk produksi.

Jenis dan ukuran EPROM

EPROM hadir dalam beberapa ukuran baik dalam kemasan fisik maupun kapasitas penyimpanannya. Sementara bagian dari nomor jenis yang sama dari produsen yang berbeda kompatibel selama mereka hanya dibaca, ada perbedaan proses pemrograman yang halus.

Sebagian besar EPROM dapat diidentifikasi oleh pemrogram melalui "mode tanda tangan" dengan memaksa 12 V pada pin A9 dan membacakan dua byte data. Namun, karena ini tidak universal, perangkat lunak pemrogram juga akan memungkinkan pengaturan manual dari produsen dan jenis perangkat chip untuk memastikan pemrograman yang tepat. ^[8]

EPROM Tipe	Tahun	Ukuran — bit	Ukuran byte	Panjang (hex)	Alamat terakhir (hex)
1702, 1702A	1971	2 Kbit	256	100	FF
2704	1975	4 Kbit	512	200	1 DST
2708	1975	8 Kbit	1 KB	400	3FF
2716, 27C16, TMS2716, 2516	1977	16 Kbit	2 KB	800	7FF
2732, 27C32, 2532	1979	32 Kbit	4 MB	1000	FFF
2764, 27C64, 2564	64 Kbit	8 MB	2000	1FFF
27128, 27C128	128 Kbit	16 KB	4000	3FFF
27256, 27C256	256 Kbit	32 KB	8000	7FFF
27512, 27C 512	512 Kbit	64 KB	10000	FFFF
27C010, 27C100	1 Mbit	128 KB	20000	1FFFF
27C020	2 Mbit	256 KB	40000	3FFFF
27C040, 27C400, 27C4001	4 Mbit	512 MB	80000	7FFFF
27C080	8 Mbit	1 MB	100000	FFFFF
27C160	16 Mbit	2 MB	200000	1FFFFF
27C320, 27C322	32 Mbit	4 MB	400000	3FFFFF

Galeri

32 MB (256 Kbit) EPROM
Mikrokontroler ini menyimpan data di internal EPROM
NEC 02716, 16 KBit EPROM

Lihat juga

Catatan

^ 500 J/kg

Referensi

^ EPROM patent, Google .
^ ^a ^b Sah 1991.
^ Oklobdzija, Vojin G. (2008). Digital Design and Fabrication. CRC Press. hlm. 5–17. ISBN 0-8493-8602-0.
^ Ayers, John E (2004), Digital integrated circuits: analysis and design, CRC Press, hlm. 591, ISBN 0-8493-1951-X More than one of |ISBN= dan |isbn= specified (bantuan) .
^ Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989), The Art of Electronics (edisi ke-2nd), Cambridge: Cambridge University Press, hlm. 817, ISBN 0-521-37095-7 More than one of |ISBN= dan |isbn= specified (bantuan) .
^ Frohman, Dov (May 10, 1971), Electronics Magazine (article) .
^ Margolin, J (May 8, 2009). "EPROM". .
^ U.S. International Trade Commission, ed. (October 1998). Certain EPROM, EEPROM, Flash Memory and Flash Microcontroller Semiconductor Devices and Products Containing Same, Inv. 337-TA-395. Diane Publishing. hlm. 51–72. ISBN 1-4289-5721-9. The details of SEEQ's Silicon Signature method of a device programmer reading an EPROM's ID.

[6] 500 J/kg

[1] EPROM patent, Google .

[FOOTNOTESah1991-2] Sah 1991.

[3] Oklobdzija, Vojin G. (2008). Digital Design and Fabrication. CRC Press. hlm. 5–17. ISBN 0-8493-8602-0.

[4] Ayers, John E (2004), Digital integrated circuits: analysis and design, CRC Press, hlm. 591, ISBN 0-8493-1951-X More than one of |ISBN= dan |isbn= specified (bantuan) .

[5] Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989), The Art of Electronics (edisi ke-2nd), Cambridge: Cambridge University Press, hlm. 817, ISBN 0-521-37095-7 More than one of |ISBN= dan |isbn= specified (bantuan) .

[7] Frohman, Dov (May 10, 1971), Electronics Magazine (article) .

[jmargolin_com-eprom-8] Margolin, J (May 8, 2009). "EPROM". .

[Silicon_Signature-9] U.S. International Trade Commission, ed. (October 1998). Certain EPROM, EEPROM, Flash Memory and Flash Microcontroller Semiconductor Devices and Products Containing Same, Inv. 337-TA-395. Diane Publishing. hlm. 51–72. ISBN 1-4289-5721-9. The details of SEEQ's Silicon Signature method of a device programmer reading an EPROM's ID.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[8]