СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2013

В ВЕДЕНИЕ Как известно, существуют несколь ко разновидностей постоянных запо минающих устройств: масочнопро граммируемые ПЗУ (ROM), однократ но программируемые ПЗУ (PROM), электрически программируемое ПЗУ с ультрафиолетовымстиранием(EPROM), ПЗУ с электрической записью и сти ранием (EEPROM, флэш). Эти ПЗУ можно назвать классическими, по скольку технологии их производ ства хорошо отработаны. В то же вре мя, всё больше зарубежных произво дителей уделяют внимание перспек тивным технологиям производства запоминающих устройств: сегнето электрической памяти (FRAM); магни торезистивной памяти (MRAM); па мяти, основанной на изменении фа зового состояния вещества (CRAM); памяти, использующей бистабильные наномеханические переключатели (NRAM) и другим. Перечисленные разновидности, «классические» или перспективные, различаются по информационной ём кости, быстродействию, потребляемой мощности, рабочему напряжениюпи тания, внутренней организации, ин терфейсу и другим характеристикам. Но объединяющим свойством являет ся их способность сохранять содержи мое после выключения питания, т.е. энергонезависимость . Поэтому ПЗУ используются практически во всех уст ройствах, где требуются исходные дан ные для начала работы или програм мы, используемые в процессе вычис лений, в том числе для хранения загрузочной конфигурации всех со временных компьютеров и ПЛИС (FPGA). Для конфигурацииПЛИС в автоном ных устройствах используются два ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2013 способа: загрузка из внешнего парал лельного ПЗУ или микропроцессора (режим Passive Parallel) и загрузка из последовательного конфигурационно го ПЗУ (режимы Passive Serial и Active Serial). Кроме того, ПЗУ применяются в различных устройствах специального и космического назначения для хра нения кодов, шифров, констант, этало нов и т.д. Каждая разновидность ПЗУ имеет свои преимущества и недостатки, учи тывая которые, разработчики аппара туры могут выбрать оптимальное ре шение для своей задачи. В настоящей статье мы остановимся на «классичес ких» ПЗУ. Несомненно, EEPROM и флэш память, обладающие возмож ностьюмногократной перезаписи ин формации в процессе эксплуатации, при большой информационной ём кости на единицу площади кристалла, имеют преимущество перед масочны ми и однократно программируемыми ПЗУ. Однако, из за использования пла вающего затвора в качестве элемента памяти, эти ЗУ не могут обеспечить сохранность информации под воз действием ионизирующих излучений. Поэтому для функционирования в условиях космоса требуются запо минающие устройства, информация в которых не будет искажаться при лю бых внешних воздействиях, т.е. масоч ные или однократно программируе мые ПЗУ. Программирование масочного ПЗУ происходит в процессе изготовления, поэтому требуется значительное время для получения микросхемы, содержа щей необходимуюинформацию. Сна чала данные передаются заказчиком на фабрику изготовителя, затем изго тавливается фотошаблон технологи ческого слоя, сам кристалл, произво дится его тестирование и сборка в корпус и только после этого микросхе ма передаётся заказчику. Весь процесс записи информации занимает в сред нем до двух и более месяцев, а с учётом того, что в ПЗУ часто записаны секрет ные коды и шифры, увеличивается вероятность утечки информации и, следовательно, сложность мероприя тий для сохранения ее конфиденци альности. При использовании микросхем од нократно программируемых ПЗУ, за казчик приобретает уже проверенную микросхему, соответствующую требо ваниям технических условий (ТУ), и ему остаётся только записать требуе мую информацию в ячейки памя ти ПЗУ. Более того, в зависимости от функционального состава микросхе мы (возможности внутрисхемного программирования), заказчик может запрограммировать микросхему, уста новленную на печатную плату. О СОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ОДНОКРАТНО ПРОГРАММИРУЕМЫХ ПЗУ Известно несколько типов однократ но программируемых ПЗУ, использу ющих различные принципы записи информации в ячейки: программи рование методом лазерного или элек трического пережигания перемычек, программирование методом пробоя подзатворного окисла транзисторной структуры, восстановление проводя щего состояния перемычек аморфно го кремния под действием импульса программирования или пробоя ди электрика оксид нитрид оксид (ONO) и др. Ячейки памяти, запись информа ции в которые основана на пробое ди электриков или восстановлении пере мычек аморфного кремния получили название «antifuse» (восстановление перемычек). Технологии программирования ПЗУ различного типа можно сравнить по следующимпоказателям: возможности разводки соединений над ячейками памяти, возможности искажения за писанных данных, возможности про Микросхемы однократно программируемых ПЗУ на основе технологии antifuse серий 1645РТ и 5576РТ Павел Леонов, Тимур Волков (Москва) В статье описаны две микросхемы однократно программируемых постоянных запоминающих устройств, разработанных центром проектирования ЗАО «ПКК Миландр»: параллельное ПЗУ с произвольной выборкой на 256 кбит (32К × 8) и последовательное ПЗУ на 1 Мбит, предназначенное для конфигурации ПЛИС. © CТА-ПРЕСС