Memoria ROM

La memoria de solo lectura o ROM (Read Only Memory) es un arreglo de celdas de memoria para acceso aleatorio y directo. La operación normal de la memoria consiste en leer la información almacenada. Para algunas ROMs los datos que están almacenados tienen que integrarse durante el proceso de manufactura; para otras ROMs los datos pueden almacenarse eléctricamente. Las memorias ROM de semiconductor se dividen en tres grupos:

 

  • ROM de Máscara Programada

 

  • ROM de Eslabón Fusible: En las que se produce un cambio permanente e irreversible en la estructura de interconexión por medio de un impulso eléctrico.
  • ROM Alterables: En las que se induce eléctricamente un cambio reversible en las características de dispositivo activo

 

El proceso de almacenar datos se conoce como programación de la ROM. Algunas ROMs no pueden alterar sus datos una vez que se hayan programado; otras pueden borrarse y reprogramarse con la frecuencia que se desee. La ventaja de la memoria ROM es que la información almacenada no se pierde si se corta el suministro de energía eléctrica.

 

CI

 

Arreglo de Registros: El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la ROM. Cada Registro contiene un número de celdas de memoria que es igual al tamaño de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz cuadrada que es común a muchos circuitos de semiconductor. La posición de cada registro se ubica en un renglón y una columna específicos. Las ocho salidas de datos de cada registro se conectan a un canal de datos interno que corre a través de todo el circuito. Cada registro tiene dos entradas de habilitación (E); ambas tienen que ser altas a fin de que los datos del registro sean colocados en el canal.

 

Decodificadores de Direcciones: El código de dirección aplicado a través de las líneas de entrada A3-A0 determina qué registro será habilitado para colocar su palabra de datos en 8 bits en el canal. Los bits de dirección A1-A0 se alimentan a un decodificador 1 de 4 que activa una línea de selección de renglón y los bits de dirección A3-A2 se alimentan a un segundo decodificador de 1 de 4 que activa una línea de selección de columna. Solamente un registro estará en el renglón y la columna seleccionados por las entradas de dirección, y éste estará habilitado.

 

Buffers de Salida: El registro habilitado por las entradas de selección coloca el dato que tiene sobre el canal de datos. Estos datos entran en los buffers de salida, mismos que se encargan de transmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando CS esté activo en bajo. Si CS está en estado alto, los buffers de salida se encuentran en el estado de alta impedancia, con lo que D7 hasta D0 estarán flotando.

 

 

Lectura

 

  • TRC = Tiempo de un ciclo de lectura.
  • TACC = Tiempo de acceso.
  • TCO = Tiempo de acceso desde la selección del chip.
  • TOE = Tiempo de habilitación de las salidas.
  • TOHA = Tiempo de mantenimiento de los datos.

 

 

ROM de Máscara

 

Normalmente, la ROM de máscara(MROM) se denomina simplemente ROM. Es una memoria programada de forma permanente durante el proceso de fabricación, para proporcionar funciones estándar de uso extendido, tales como conversiones populares, o para proporcionar funciones especificadas por el usuario. Una vez que se programa la memoria, ésta no puede cambiarse.

 

La mayoría de los circuitos integrados ROM utilizan la presencia o ausencia de una conexión de transistor en una unión fila/columna para representar un 1 o un 0. Los enlaces que conectan los transistores se adaptan a una aplicación particular a través de una máscara fotográfica especial que permiten obtener un CI de memoria no reprogramable.

 

 

 

 

PROM

 

Memoria PROM (Programmable Read-Only Memory) también conocida como OTP (One Time Programmable). Este tipo de memoria, también es conocida como PROM o simplemente ROM. Los microcontroladores con memoria OTP se pueden programar una sola vez, con algún tipo de programador. Se utilizan en sistemas donde el programa no requiera futuras actualizaciones y para series relativamente pequeñas, donde la variante de máscara sea muy costosa, también para sistemas que requieren socialización de datos, almacenados como constantes en la memoria de programas.

 

La memoria PROM (Programmable ROM) resulta útil para aplicaciones de bajo volumen debido al bajo costo del CI en comparación con la MROM.Las PROM son básicamente iguales que las ROM de máscara, una vez que han sido programadas. La diferencia consiste en que las PROM salen de fábrica sin estar programadas y se programan a medida para satisfacer las necesidades del usuario.

 

Las PROMs emplean algunos tipos de proceso de operación de fusibles para almacenar bits, donde un enlace de memoria es un fusible abierto o cerrado para representar los estados lógicos ya sea “0” o “1”. El proceso de operación de fusibles es irreversible, de ahí que se le clasifique como una memoria OTP (One Time Programmable) o no reprogramable. La memoria se programa por el usuario por medio del equipo adecuado, e ineludiblemente la tabla de verdad con la lógica para el propósito especial de tal dispositivo por lo que el contenido de la memoria se fija definitivamente.

 

 

 

 

 

 

 

Erasable PROM que son memorias PROM borrables. La memoria EPROM provee una memoria de sólo lectura no volátil que puede ser programada eléctricamente después de ensamblada en su encapsulado si se expone a una radiación ultravioleta de longitud de onda adecuada para su borrado. La EPROM es programada por el usuario tantas veces como se desee previo borrado de la memoria

Celda

El diseño de una EPROM está centrado en una única celda de memoria utilizando la estructura de puerta flotante. El dispositivo es muy parecido al transistor MOS de canal n excepto que tiene un electrodo más de silicio sin ninguna conexión eléctrica entre la puerta de control y el canal activo. Esta puerta flotante (flotante en cuanto que está aislada eléctricamente de todos los demás nodos) es la que provee la capacidad de memoria del dispositivo.

Programación

La información puede ser almacenada en la celda de EPROM por acumulación de carga negativa en exceso en la puerta flotante. Esto se efectúa mediante la inyección de electrones activos en el canal. Se aplica una tensión de programación VP de aproximadamente + 25V a las terminales de la puerta de control y el drenador del dispositivo EPROM por aproximadamente 50 ms. En estas condiciones, la celda de memoria está polarizada en un estado intensamente conductor con una capa de inversión de electrones portadora de corriente desde el surtidor al drenador.

Cuando este flujo de electrones entra y atraviesa la capa de empobrecimiento del drenador, encuentra un campo eléctrico muy elevado. Una pequeña fracción de portadores adquiere suficiente energía en virtud de este campo para superar la barrera de potencial de óxido en la superficie de silicio y se desliza hasta la puerta flotante. Esta Inyección crea una carga negativa excesiva en la puerta, y el umbral total del dispositivo se hace más positivo. Los umbrales típicos iniciales son de aproximadamente + 2V; los umbrales programados pueden ser mayores que + 10V.

Lectura

Se puede hacer que la celda EPROM sea sensible aplicandoa la puerta de control una tensión aproximada de +5 V. Si el dispositivo no está programado, esta tensión de +5V es mayor que la tensión umbral y el dispositivo conducirá. Este estado se define generalmente como “1” binario almacenado. Por otra parte, si el dispositivo está programado, la tensión umbral es mayor que la tensión aplicada (VT>VGS) y el dispositivo no conduce.Este estado se define como “0” binario almacenado.

Borrado

Una vez que la EPROM ha sido programada, retiene los datos indefinidamente; se estima que una fuga de carga desde la puerta flotante tardará de 10 a 100 años en descargar una celda en funcionamiento normal. El método ordinario para borrar o descargar la memoria consiste en exponerse a radiación ultravioleta durante aproximadamente 20 minutos.

EEPROM

La memoria EEPROM conserva la estructura de compuerta flotante de la EPROM pero con una inclusión de una región muy delgada encima del electrodo de drenaje de la celda de memoria MOS. Esta modificación es la principal característica de la EEPROM para facilitar el borrado eléctrico. El aislante entre la compuerta flotante y el canal es muy delgado permitiendo el paso de los electrones para carga o descarga de la compuerta por “efecto túnel”. La celda de memoria se programa al aplicar un alto voltaje (VPP= 21 V) entre la compuerta y el drenaje del MOSFET, se puede inducir una carga en la compuerta flotante donde permanecerá aunque se interrumpa la corriente

 

El borrado de la celda por la inversión de algunos voltajes ocasiona que se retiren las cargas atrapadas en la compuerta flotante. Este mecanismo de descarga se debe al proceso mecánico-cuántico de filtración cuántica o efecto túnel. Este proceso, permite a los electrones en la banda de valencia filtrarse dentro de la banda de conducción y viceversa. A medida que el campo eléctrico se incrementa (polarizado inversamente), la barrera efectiva que un electrón en la banda de valencia tiene que superar para pasar a la banda de conducción comienza a decrecer.

Dado que este mecanismo de carga y transporte requiere corrientes muy bajas, el borrado y la programación de una EEPROM puede hacerse en la aplicación, esta acción frecuentemente se la llama programación en campo(es decir, sin una fuente de luz ultravioleta ni una unidad programadora especial).

Otra ventaja de la EEPROM con respecto de la EPROM es la facilidad de borrar y volver a programar eléctricamente bytes individuales (palabras de 8 bits) en la matriz de memoria. Durante una operación de escritura, los circuitos internos borran en forma automática todas las celdas en una localidad de dirección antes de escribir los nuevos datos

FLASH PROM

Las memorias EEPROM fueron un hito en la evolución de los sistemas reconfigurables, pero tanto su densidad como en su tiempo de acceso, dejaron bastante que desear. Sería deseable mantener las características de no volatilidad y reprogramación de las EEPROM con la alta densidad y bajo consumo de las memorias dinámicas. Estos requerimientos fueron satisfechos con la aparición de las memorias FLASH.

fueron satisfechos con la aparición de las memorias FLASH. La memoria FLASH (instantánea o ráfaga) se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede programar en campo al igual que la EEPROM. La memoria FLASH es una modificación de la EEPROM para lograr densidades y costos más cercanos a las EPROMs, reteniendo a la vez el acceso a la alta velocidad para lectura. En cuanto a su estructura, una memoria instantánea es como una celda EPROM sencilla de un solo transistor y (al contrario de la celda más compleja de EEPROMs de dos transistores), es un poco más grande. Tiene una capa más delgada de óxido en la compuerta que permite borrar por medio de electricidad, pero que se puede construir con densidades mucho más altas que las EEPROMs. El costo de la memoria instantánea es bastante menor que el de la EEPROM, pero no se acerca todavía al de la EPROM.

La ROM de mascarilla y la PROM son las más sencillas y baratas, pero no se pueden borrar y reprogramar. La EEPROM es la más compleja y costosa porque se puede borrar y reprogramar en el circuito byte por byte.

Las memorias FLASH o ráfaga se llaman así por sus muy cortos tiempos para borrar y escribir. La mayor parte de los microcircuitos para estas memorias incluyen una operación de borrado masivo en la que todas las celdas del microcircuito se borran en forma simultánea; este proceso típico de borrado masivo requiere de cientos de milisegundos en comparación con los 20 minutos para las EPROM borrables con luz ultravioleta. Algunas de las memorias instantáneas más nuevas ofrecen un modo de borrado por sectores, en las que cada vez se puede borrar un sector específico de la matriz de memoria (por ejemplo, 512 bytes) pueden ser borrados aun tiempo.

Esto evita tener que borrar y reprogramar todas las celdas cuando sólo se necesita actualizar una parte de la memoria. Esta disposición facilita y agiliza el borrado pues en lugar de borrar un byte se borra un bloque completo y también simplifica la reprogramación pues se puede alterar un solo bloque de memoria sin modificar los demás. Una memoria FLASH típica tiene un tiempo de escritura de 10 µs por byte comparada con 100 µs para la EPROM más avanzada y 5 ms para EEPROM (que incluye tiempo para borrado automático de un byte a la vez).Los fabricantes han colocado en la memoria FLASH un registro de comando para manejar todas las funciones del microcircuito a través del empleo de códigos de comando (órdenes).

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s