Репрограмувальні постійні запам’ятовувальні пристрої.

В залежності від методу стирання старої інформації розрізняють репрограмовані ПЗП з електричним та ультрафіолетовим стиранням (ПЗП типу ЕРROM та ЕЕРROM).

Мікросхеми з ультрафіолетовим стиранням – ЕРROM використовують явище зміни структури польового переходу при впливі на нього доволі високою напругою. Ці зміни зберігаються протягом досить тривалого часу. При цьому можливе стирання записаної інформації шляхом опромінення кристалу мікросхеми пам'яті через спеціальний отвір у вигляді скляного віконця. Таки ПЗП застосовували у перших поколіннях різноманітних контролерів заради надання можливості модернізації програм, записаних до них.

Комірка пам’яті репрограмованого ПЗП (рис. 6) являє собою МОН - транзистор, в якому затвор виконується із полікристалічного кремнію. Потім в процесі виготовлення мікросхеми цей затвор окислюється і в результаті він буде оточений оксидом кремнію – якісним діелектриком. В такій комірці при повністю стертому ПЗП заряду в плаваючому затворі немає, і тому транзистор струм не проводить. При програмуванні мікросхеми на другий затвор, який знаходиться над плаваючим затвором, подається висока напруга і в плаваючий затвор за рахунок тунельного ефекту індукуються заряди. Після зняття програмуючої напруги на плаваючому затворі індукований заряд залишається, тобто транзистор залишається в провідному стані. Заряд на плаваючому затворі може зберігатися десятки років.

Структурна схема даного ПЗП не відрізняється від попереднього масочного ПЗП. Єдине, що замість перемички використовується описана вище комірка. При опромінюванні мікросхеми, ізолюючі властивості оксиду кремнію втрачаються і заряд із плаваючого затвора витікає в об’єм напівпровідника і транзистор запам’ятовуючої комірки переходить в закритий стан. Час стирання мікросхеми коливається в межах 10 – 30 хвилин. Кількість циклів запису - стирання знаходиться в діапазоні від 10 до 100 разів, після чого мікросхема виходить з ладу. Репрограмовані ПЗП зображаються на принципових схемах як показано на рис. 7.

Мікросхеми з електричним стиранням - ЕЕРROM (УГП зображено на рис. 8) використовують той самий ефект, що й ПЗП з ультрафіолетовим стиранням, але стирання відбувається за допомогою імпульсу відносно високої напруги на відповідний вхід мікросхеми.У багатьох ПЗП цього типу навіть передбачена часткова заміна інформації. Такі мікросхеми знайшли своє застосування там же де й мікросхеми з ультрафіолетовим стиранням. Але треба прийняти до уваги, що вони значно дорожчі ніж останні.

Рис. 8. УГП ПЗП з електричним стиранням.

FLASH пам’ять.

Зараз набув дуже широкого розповсюдження новий клас ПЗП з електричним стиранням, який отримав назву флеш-пам'яті (від англійського flash – спалах, блискавка). Його в певній мірі можна розглядати як симбіоз ОЗП та ПЗП, через те, що він має швидкодію, що наближується до показників ОЗП, і в той же час є енергонезалежним ЗП ЕЕРROM (УГП зображено на рис. 9).

Справа у тому, що комірки пам'яті у ОЗП та ПЗП мають вигляд двомірного масиву, що дозволяє читати і писати кожен біт окремо. На відміну від них, флеш-пам'ять, яка вперше була запропонована компанією TOSHIBA виготовлена у вигляді блоків місткістю від 512 б до 256 Кб. Такі блоки записуються та стираються за один машинний такт, через що вони працюють набагато швидше ніж ПЗП з електричним стиранням. Крім того, для запису даних до флеш-пам'яті не потрібна додаткова напруга, що дає змогу робити це там, де вона встановлена. В той же час для запису ПЗП з електричним стиранням потрібне спеціальне обладнання. Нажаль цей тип пам'яті не придатний для використання у якості ОЗП, якщо передбачається побайтовий запис інформації. Справа в тому, що для зміни одного байту потрібно переписати в буфер увесь блок, де утримається цей байт, потім стерти вміст блоку, змінити вміст байта, після чого провести запис зміненого в буфері блоку. Така схема значно знижує швидкість запису невеликих об’ємів інформації в довільні ділянки пам’яті, але ж значно збільшує швидкодію при послідовному запису даних великими порціями. Її життєвий цикл суттєво менший за цикл мікросхем ОЗП – усього лиш 100-300 тисяч циклів перезапису. Флеш-пам'ять використовують для запису програми BIOS (таким чином спрощується її модернізація – upgrade), там де неможливо використовувати накопичувачі на жорстких дисках. Цей тип пам'яті випускають у вигляді так-званих флеш-карт з обсягом до одиниць Гб, які застосовуються у сучасних кишенькових комп'ютерах, цифрових фотокамерах та диктофонах, електронних органайзерах.

Організація FLASH пам’яті.

 

Комірка FLASH - пам’яті складається із МОН транзистора з плаваючим затвором, тобто за технологією виготовлення подібна комірці пам’яті ЕРROM та ЕЕРROM ПЗП. Але ж за рахунок застосування надтонкого шару діелектрика запис та стирання (інжекція заряду методом СНЕ (channel hot electrons) або його екстракція методами тунелювання) здійснюється без застосування підвищених напруг. Одна комірка зберігає один біт інформації (в сучасних розробках два, так звані багаторівневі комірки MLC) і, як правило, наявність заряду сприймається як логічний 0, відсутність як логічна 1.

При читанні, в відсутності заряду на плаваючому затворі, під дією додатного поля на керуючому затворі, утворюється n- канал між витоком і стоком, і виникає струм (логічна 1). При наявності заряду канал не з’являється і струм не виникає (логічний 0).