Энергонезависимая память ROM, PROM, EPROM

В отличие от динамической и статической полупроводниковой памяти, энергонезависимая память хранит записанную информацию при отсутствии питающего напряжения от сети, а постоянная память, как разновидность энергонезависимой памяти, не использует даже автономные источники питания. Основным режимом работы такой памяти является считывание данных. В зависимости от способов построения и программирования запоминающих ячеек, а также сфер применения различают следующие типы постоянной памяти.

ROM (Read Only Memory – память только для чтения) – постоянная память, программируемая при изготовлении и в дальнейшем допускающая только считывание.

Матрица накопителей ПЗУ представляет собой набор вертикальных и горизонтальных линий возможность наличия или отсутствия связей между которыми в местах их пересечения интерпретируется как запоминающий элемент. При этом наличие связи ассоциируется с одним состоянием запоминающего элемента, например, 1, а отсутствие – 0.

Роль элементов связи могут выполнять диоды или транзисторы размещенные в нужных точках пересечения на заключительных этапе подготовки микросхемы с помощью заказного фотошаблона. Такую микросхему называют масочной ПЗУ.

По структуре организации матрицы накопителя и методам доступа к ней, микросхемы  ROM относятся к архитектурам 2D и 2DM. Характерное время доступа составляет 30-70нс.Из-за невозможности модификации содержимого этот вид памяти не нашел широкого применения и на смену им пришли программируемые и репрограммируемые энергонезависи­мые памяти.

PROM (Programmable ROM) – постоянная память, программируемая однократно после изготовления перед установкой в целевое устройство на специальном программаторе (прожигаемые ПЗУ). Обладая аналогичными параметрами и возможностью программирования изготовителем целевого оборудования, эта память получила более широкое применение в графических адаптерах, а также для хранения кодов BIOS.

Горизонтальные и вертикальные  линии матрицы накопителей исходной микросхемы PROM во всех местах их пересечения соед. элемент. связи (эл. памяти) : диоды, транзисторы с включенными последовательно с ними перемычками. При использовании перемычек типа fuse(плавкий предохранитель) программирование 0 или 1 в элементах памяти осуществляется  устранением (пережиганием) или оставлением без изменений соответствующей перемычки. Возможно  вариант организации элемента связи в виде 2х встречно включенных диодов. В исходном состоянии этот элемент эквивалентен разомкнутой цепи (логический 0), а запись логической 1 осуществляется воздействием на него повышенного напряжения  пробивая обратно смещ. Диод с образованием в нем короткого замыкания.

EPROM (Erasable PROM) – стираемая и программируемая многократно память с временем доступа в диапазоне 50-250 нс, представленная микросхемами UV PROM и EEPROM.

• UV EPROM (Ultra-Violet EPROM), стираемые ультрафиолетовым облучением;

EEPROM (Electrical EPROM) – электрически стираемые микросхемы, в частности FLASH-память, широко применяемая в качестве носителя BIOS современных персональных компьютерах.

В качестве запоминающего элемента микросхемы EEPROM используются МНОП и ЛИЗМОП транзисторы. В отличии от МОП имеет 2х слойный  диэлектрик: верхний слой из нейтрид. Кремния, нижний, тонкий слой из двуокиси кремния. Граница 2х слоев обладает свойством захватывать заряд, носитель которого проходит сквозь тонкий слой диэлектрика под воздействием электрического поля (срабатывает туннельный эффект), создаваемый достаточно большим программируемым напряжением. Заряд может ассоциироваться, например, с состоянием 0 запоминающего элемента, а отсутствие заряда с 1. После снятия программирующего напряжения заряд в области ловушки может сохранятся длительное время, до следующего репрограммирования микросхемы.

ЛИЗМОП программируется функцией и репрограммируется аналогичным способом как и МОП, только функция повышения заряда выполняет в нем плав. затвор, специально созданный внутри однослойного диэлектрика двуокиси кремния, проводящая область из поликристаллического кремния. Программирование осуществляется подачей на управляющий затвор исток транзистора высокого положительного напряжения, лавинный пробой приводит к появлению электр. способного преодолеть барьер диэлектрической области и проникнуть в плавающий затвор, заряд оставшийся в плавающем затворе создает непреодолимый барьер для рабочего напряжения при попытке открыть транзистор.

Перед повторным программированием микросхем EEPROM старая информация стирается. Осуществляется это либо воздействием на кристалл ультрофиолетовыми лучами(спец окошко в корпусе микросхемы), либо подачей на управляющий затвор транзистора нулевого, а на стоке высокого напряжения. Длительность процесса электронного стирания значительно меньше чем ультрофиолетом. Общее количество циклов репрограммирования EEPROM превосходит у UVPROM  и исчисляется миллионами.

Полупостоянная память – это статическая память с малым энергопотреблением, питаемая при выключенном компьютере от батарейки. Самой экономичной является КМОП-память (CMOS Memory) со временем доступа более 100 нс, но очень малым энергопотреблением, что оправдывает ее применение для хранения информации о конфигурации компьютера и обеспечения часов-календаря (RTS – Real Time Clock).