ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة

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

ذاكرة OTP (قابلة للبرمجة لمرة واحدة) هي نوع خاص من الذاكرة غير المتطايرة (NVM) تسمح بكتابة البيانات إليها مرة واحدة فقط. بمجرد برمجة الذاكرة، تحتفظ بقيمتها حتى بعد انقطاع التيار الكهربائي (أي أنها غير متطايرة). تُستخدم ذاكرة OTP في التطبيقات التي تتطلب قراءة موثوقة ومتكررة للبيانات. ومن الأمثلة على ذلك رمز بدء التشغيل، ومفاتيح التشفير، ومعلمات التكوين للدوائر التناظرية، أو دوائر الاستشعار، أو دوائر العرض. تتميز ذاكرة OTP NVM، مقارنةً بأنواع الذاكرة غير المتطايرة الأخرى مثل eFuse أو EEPROM، بصغر حجمها وانخفاض استهلاكها للطاقة. ولذلك، تُستخدم ذاكرة OTP في منتجات متنوعة، بدءًا من المعالجات الدقيقة وبرامج تشغيل الشاشات وصولًا إلى دوائر إدارة الطاقة المتكاملة (PMICs).

تتوفر مصفوفات ذاكرة OTP القائمة على تقنية الصمامات المضادة لأشباه الموصلات تجاريًا منذ عام 1969 على الأقل، حيث اعتمدت خلايا البتات الأولية للصمامات المضادة على نفخ مكثف بين خطوط موصلة متقاطعة. طورت شركة تكساس إنسترومنتس صمامًا مضادًا يعتمد على انهيار أكسيد بوابة MOS في عام 1979. ^{[ 4 ]} وقُدِّم صمام مضاد MOS ثنائي الترانزستور (2T) ذو بوابة أكسيد مزدوجة في عام 1982. ^{[ 5 ]} وقد واجهت تقنيات انهيار الأكسيد المبكرة مجموعة متنوعة من مشاكل التصغير والبرمجة والحجم والتصنيع، مما حال دون الإنتاج الكمي لأجهزة الذاكرة القائمة على هذه التقنيات.

يستخدم نوع آخر من أجهزة الذاكرة القابلة للبرمجة لمرة واحدة نفس شريحة أشباه الموصلات المستخدمة في ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة والمسح بالأشعة فوق البنفسجية (UV-EPROM)، ولكن يتم وضع الجهاز النهائي في غلاف معتم، بدلاً من الغلاف الخزفي باهظ الثمن ذي نافذة الكوارتز الشفافة اللازمة للمسح. تُبرمج هذه الأجهزة بنفس طرق برمجة أجزاء UV-EPROM، ولكنها أقل تكلفة. قد تتوفر وحدات التحكم المدمجة بنوعيها القابل للمسح الميداني والقابل للبرمجة لمرة واحدة، مما يسمح بتوفير التكاليف في الإنتاج بكميات كبيرة دون تكلفة ووقت انتظار رقائق ذاكرة القراءة فقط المقنعة المبرمجة في المصنع. ^{[ 6 ]}

على الرغم من توفر ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (PROM) القائمة على تقنية منع الصهر منذ عقود، إلا أنها لم تكن متاحة في تقنية CMOS القياسية حتى عام 2001، عندما حصلت شركة كيلوباس تكنولوجي على براءات اختراع لتقنيات خلايا البتات المضادة للصهر 1T و2T و3.5T باستخدام عملية CMOS قياسية، مما أتاح دمج ذاكرة PROM في رقائق CMOS المنطقية. أول عقدة معالجة يمكن تطبيق تقنية منع الصهر فيها في تقنية CMOS القياسية هي 0.18 ميكرومتر. ونظرًا لأن انهيار أكسيد البوابة أقل من انهيار الوصلة، لم تكن هناك حاجة إلى خطوات انتشار خاصة لإنشاء عنصر برمجة منع الصهر. في عام 2005، قدمت شركة سيدنس جهاز منع صهر ذو قناة مقسمة ^{[ 7 ]} . تجمع خلية البتات ذات القناة المقسمة هذه بين أجهزة الأكسيد السميك (IO) والرقيق (البوابة) في ترانزستور واحد (1T) ببوابة بولي سيليكون مشتركة .

برمجة

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

إنتل هيكس

مراجع

↑ ويتاكر، جيري سي. (3 أكتوبر 2018). دليل الإلكترونيات . مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1-4200-3666-4.
↑ 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 .
↑ 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 .
↑ 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
↑ بوابة تخطيط الرقائق . ChipEstimate.com. تم الاطلاع عليها بتاريخ 10-08-2013.
↑ كين أرنولد، "تصميم أجهزة التحكم المدمجة"، نيونس، 2004، ISBN 1-878707-52-3، صفحة 102
↑ انظر براءة الاختراع الأمريكية رقم 7402855، مؤرشفة بتاريخ 4 سبتمبر 2015 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) ، جهاز مضاد للانصهار ذو قناة منقسمة
↑ 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

روابط خارجية

نظرة داخل شريحة PROM من سبعينيات القرن الماضي، والتي تخزن البيانات في فيوز مجهري - تُظهر رقاقة ذاكرة PROM من نوع MMI 5300 بسعة 256×4

[1] ويتاكر، جيري سي. (3 أكتوبر 2018). دليل الإلكترونيات . مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1-4200-3666-4.

[Huang2008-2] 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 .

[AufaureZimányi2013-3] 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 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]