ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة ( PROM ) هي نوع من الذاكرة الرقمية تُضبط محتوياتها بعد تصنيع الجهاز، وتصبح هذه المحتويات دائمة بمجرد ضبطها. تُعد PROM أحد أنواع ذاكرة القراءة فقط (ROM). تُستخدم PROM عادةً في الأجهزة الإلكترونية الرقمية لتخزين البرامج منخفضة المستوى، مثل البرامج الثابتة أو التعليمات البرمجية الدقيقة . قد تُستخدم PROM أثناء تطوير نظام سيتم تحويله لاحقًا إلى ROM في النسخة المُنتجة بكميات كبيرة. تُستخدم هذه الأنواع من الذاكرة في وحدات التحكم الدقيقة ، وأجهزة ألعاب الفيديو ، والهواتف المحمولة، وعلامات تحديد الترددات الراديوية ( RFID )، والأجهزة الطبية القابلة للزرع، وواجهات الوسائط المتعددة عالية الوضوح ( HDMI )، وفي العديد من المنتجات الاستهلاكية ومنتجات السيارات الأخرى.

تُصنع رقاقات PROM فارغة، ويمكن برمجتها، بحسب التقنية المستخدمة، في مرحلة تصنيع الرقاقة، أو الاختبار النهائي، أو في مرحلة النظام. تُبرمج رقاقات PROM الفارغة بتوصيلها بجهاز يُسمى مبرمج PROM . يحتوي جهاز PROM النموذجي على مصفوفة من خلايا الذاكرة. تحتوي الترانزستورات ثنائية القطب في هذه الخلايا على باعث متصل بفيوز يُسمى فيوز متعدد . تتم برمجة PROM عن طريق إتلاف الفيوزات المتعددة بشكل استراتيجي. [ 1 ]

تاريخ

اخترع وين تسينغ تشاو ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) عام 1956 ، أثناء عمله في قسم أرما التابع لشركة بوش أرما الأمريكية في غاردن سيتي ، نيويورك . [ 2 ] [ 3 ] جاء هذا الاختراع استجابةً لطلب القوات الجوية الأمريكية لإيجاد طريقة أكثر مرونة وأمانًا لتخزين ثوابت الاستهداف في الحاسوب الرقمي المحمول جوًا لصاروخ أطلس إي/إف العابر للقارات. وظلت براءة الاختراع والتقنية المرتبطة بها سرية لعدة سنوات، بينما كان صاروخ أطلس إي/إف الصاروخ العملياتي الرئيسي للقوات الأمريكية للصواريخ الباليستية العابرة للقارات. ورد مصطلح " الحرق" في براءة الاختراع الأصلية، للإشارة إلى عملية برمجة ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة، حيث كانت إحدى الطرق الأصلية هي حرق الأسلاك الداخلية للثنائيات حرفيًا بزيادة في التيار لإحداث انقطاع في الدائرة. كما طوّر مهندسو أرما، تحت إشراف تشاو، أولى آلات برمجة ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة، وكانت موجودة في مختبر أرما في غاردن سيتي ومقر قيادة القوات الجوية الاستراتيجية .

ذاكرة قابلة للبرمجة لمرة واحدة

OTP (one time programmable) memory is a special type of non-volatile memory (NVM) that permits data to be written to memory only once. Once the memory has been programmed, it retains its value upon loss of power (i.e., is non-volatile). OTP memory is used in applications where reliable and repeatable reading of data is required. Examples include boot code, encryption keys and configuration parameters for analog, sensor or display circuitry. OTP NVM is characterized, over other types of NVM like eFuse or EEPROM, by offering a low power, small area footprint memory structure. As such, OTP memory finds application in products from microprocessors & display drivers to power management ICs (PMICs).

Commercially available semiconductor antifuse-based OTP memory arrays have been around at least since 1969, with initial antifuse bit cells dependent on blowing a capacitor between crossing conductive lines. Texas Instruments developed a MOS gate oxide breakdown antifuse in 1979.[4] A dual-gate-oxide two-transistor (2T) MOS antifuse was introduced in 1982.[5] Early oxide breakdown technologies exhibited a variety of scaling, programming, size and manufacturing problems that prevented volume production of memory devices based on these technologies.

Another form of one-time programmable memory device uses the same semiconductor chip as an ultraviolet-erasable programmable read-only memory (UV-EPROM), but the finished device is put into an opaque package, instead of the expensive ceramic package with transparent quartz window required for erasing. These devices are programmed with the same methods as the UV EPROM parts but are less costly. Embedded controllers may be available in both field-erasable and one-time styles, allowing a cost saving in volume production without the expense and lead time of factory-programmed mask ROM chips.[6]

Although antifuse-based PROM has been available for decades, it wasn't available in standard CMOS until 2001 when Kilopass Technology Inc. patented 1T, 2T, and 3.5T antifuse bit cell technologies using a standard CMOS process, enabling integration of PROM into logic CMOS chips. The first process node antifuse can be implemented in standard CMOS is 0.18 um. Since the gate oxide breakdown is less than the junction breakdown, special diffusion steps were not required to create the antifuse programming element. In 2005, a split channel antifuse device[7] was introduced by Sidense. This split channel bit cell combines the thick (IO) and thin (gate) oxide devices into one transistor (1T) with a common polysilicon gate.

Programming

ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) من نوع TBP18SA030N من ​​شركة Texas Instruments

تأتي ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) عادةً بجميع بتاتها مُفسَّرة على أنها "1". يؤدي حرق بت منصهر أثناء البرمجة إلى قراءته على أنه "0" نتيجةً لحرق المنصهرات، وهي عملية غير قابلة للعكس. يمكن "إعادة برمجة" بعض الأجهزة إذا استبدلت البيانات الجديدة "1" بـ "0". استغلت بعض مجموعات تعليمات وحدة المعالجة المركزية (مثل 6502 ) هذه الخاصية بتعريف تعليمة توقف (BRK) برمز العملية "00". في حال وجود تعليمة خاطئة، يمكن "إعادة برمجتها" إلى BRK، مما يدفع وحدة المعالجة المركزية إلى نقل التحكم إلى تصحيح. سيؤدي هذا إلى تنفيذ التعليمة الصحيحة والعودة إلى التعليمة التي تلي BRK.

تُبرمج خلية البت بتطبيق نبضة جهد عالٍ، لا تُصادف أثناء التشغيل العادي، عبر بوابة وركيزة ترانزستور الأكسيد الرقيق (حوالي 6  فولت لأكسيد بسمك 2  نانومتر، أو 30  ميجا فولت/سم) لكسر طبقة الأكسيد بين البوابة والركيزة. يُشكل الجهد الموجب على بوابة الترانزستور قناة انعكاس في الركيزة أسفل البوابة، مما يؤدي إلى تدفق تيار نفق عبر الأكسيد. يُنتج هذا التيار مصائد إضافية في الأكسيد، مما يزيد من شدة التيار المار عبره، ويؤدي في النهاية إلى انصهار الأكسيد وتكوين قناة موصلة من البوابة إلى الركيزة. يبلغ التيار اللازم لتكوين القناة الموصلة حوالي 100  ميكرو أمبير/100  نانومتر مربع، ويحدث الانهيار في غضون 100  ميكرو ثانية أو أقل. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ويتاكر، جيري سي. (3 أكتوبر 2018). دليل الإلكترونيات . مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1-4200-3666-4.
  2. ↑ هان-واي هوانغ (5 ديسمبر 2008). تصميم الأنظمة المدمجة باستخدام C805 . سينجايج ليرنينج. ص 22. ISBN  978-1-111-81079-5تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي بتاريخ 27 أبريل 2018 .
  3. ↑ ماري-أود أوفور؛ إستيبان زيماني (17 يناير 2013). ذكاء الأعمال: المدرسة الصيفية الأوروبية الثانية، eBISS 2012، بروكسل، بلجيكا، 15-21 يوليو 2012، محاضرات تعليمية . سبرينغر. ص 136. ISBN  978-3-642-36318-4تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي بتاريخ 27 أبريل 2018 .
  4. ↑ انظر براءة الاختراع الأمريكية رقم 4184207، المؤرشفة بتاريخ 27 أبريل 2018 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) - ذاكرة قراءة فقط قابلة للبرمجة كهربائيًا ببوابة عائمة عالية الكثافة، وبراءة الاختراع الأمريكية رقم 4151021، المؤرشفة بتاريخ 27 أبريل 2018 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ) - طريقة صنع ذاكرة قراءة فقط قابلة للبرمجة كهربائيًا ببوابة عائمة عالية الكثافة
  5. ↑ بوابة تخطيط الرقائق . ChipEstimate.com. تم الاطلاع عليها بتاريخ 10-08-2013.
  6. ↑ كين أرنولد، "تصميم أجهزة التحكم المدمجة"، نيونس، 2004، ISBN 1-878707-52-3، صفحة 102
  7. ↑ انظر براءة الاختراع الأمريكية رقم 7402855، مؤرشفة بتاريخ 4 سبتمبر 2015 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) ، جهاز مضاد للانصهار ذو قناة منقسمة
  8. ↑ فلوديك كورجانوفيتش (2008). "تقييم الذاكرة غير المتطايرة المدمجة بتقنية 65 نانومتر وما بعدها" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2009 .

مراجع

  • دليل تصميم ذاكرة إنتل لعام 1977 - archive.org
  • بيانات تقنية PROM من إنتل - intel-vintage.info
  • يمكنك الاطلاع على براءة الاختراع الأمريكية "مصفوفة التبديل" رقم 3028659 في مكتب براءات الاختراع الأمريكي (أرشيف 16 أكتوبر 2015) على موقع Wayback Machine أو جوجل.
  • اطلع على براءة اختراع شركة كيلوباس تكنولوجي الأمريكية بعنوان "خلية ذاكرة أشباه موصلات عالية الكثافة ومصفوفة ذاكرة باستخدام ترانزستور واحد وانهيار أكسيد بوابة متغير". رقم براءة الاختراع 6940751 في مكتب براءات الاختراع الأمريكي، مؤرشفة بتاريخ 4 سبتمبر 2015 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) أو جوجل.
  • يمكنكم الاطلاع على براءة اختراع شركة سيدنس الأمريكية "بنية مصفوفة مضادة للانصهار ذات قناة مقسمة" رقم 7402855 في مكتب براءات الاختراع الأمريكي (مؤرشفة بتاريخ 4 سبتمبر 2015) على موقع Wayback Machine أو جوجل.
  • يمكنكم الاطلاع على براءة الاختراع الأمريكية رقم 3634929 بعنوان "طريقة تصنيع الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات" في مكتب براءات الاختراع الأمريكي (أرشيف 2015-09-04) عبر موقع Wayback Machine أو Google.
  • تشوي وآخرون (2008). "هياكل ذاكرة غير متطايرة جديدة لبنى FPGA"
  • للاطلاع على جدول المزايا والعيوب، انظر: رامامورثي، جي: "Dataquest Insight: Nonvolatile Memory IP Market, Worldwide, 2008-2013"، صفحة 10. غارتنر، 2009

انظر أيضاً