EPROM (löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher)

Es gibt verschiedene Arten von ROMs auf dem Markt, wie z. B. EEPROMs und Flash-Speicher. Und dieser Artikel konzentriert sich auf EPROMs. Wenn Sie mehr über andere ROM-Typen erfahren möchten, besuchen Sie die Webseite von MiniTool.

Definition von EPROM

Was ist ein EPROM? Das EPROM, manchmal auch EROM genannt, ist eine Abkürzung für Erasable Programmable Read-Only Memory (löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher). Es handelt sich um eine Art programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM), der seine Daten auch nach dem Ausschalten beibehält.

Computerspeicher, der gespeicherte Daten nach dem Aus- und Wiedereinschalten wieder abrufen kann, wird als nichtflüchtiger Speicher bezeichnet. Es handelt sich um eine Floating-Gate Transistoren-Anordnung, die von einem elektronischen Gerät individuell programmiert wird und eine höhere Spannung liefert als die üblicherweise in digitalen Schaltkreisen verwendete.

Nach der Programmierung kann das EPROM gelöscht werden, indem es einer starken UV-Lichtquelle (z. B. einer Quecksilberdampflampe) ausgesetzt wird. Das EPROM kann leicht durch das transparente Quarzglasfenster auf der Oberseite des Gehäuses identifiziert werden, durch das der Siliziumchip sichtbar ist, und kann während des Löschvorgangs ultraviolettem Licht ausgesetzt werden.

Details des EPROM

Aufgrund der hohen Herstellungskosten des Quarzfensters wurden OTP-Chips (One Time Programmable) auf den Markt gebracht. Hier wird der Chip in einem undurchsichtigen Gehäuse installiert, sodass er nach der Programmierung nicht mehr gelöscht werden kann. Dadurch entfällt auch die Notwendigkeit, die Löschfunktion zu testen, wodurch die Kosten weiter gesenkt werden.

Daher werden OTP-Versionen von EPROMs und EPROM-basierten Mikrocontrollern hergestellt. OTP-EPROM (ob als separater Chip oder als Teil eines größeren Chips) werden jedoch zunehmend durch kleine EEPROMs ersetzt, da die Kosten für kleine Zellen nicht ins Gewicht fallen und Flash-Speicher für große Zellen geeignet sind.

Das programmierte EPROM behält seine Daten für mindestens zehn bis zwanzig Jahre, viele davon behalten die Daten nach 35 Jahren oder länger, und können unbegrenzt gelesen werden, ohne dass die Lebensdauer beeinträchtigt ist. Das Löschfenster muss mit einem undurchsichtigen Etikett abgedeckt werden, um ein versehentliches Löschen durch Sonnenlicht oder ultraviolette Strahlen von einem Kamerablitz zu verhindern.

Alte BIOS-Chips für PCs waren normalerweise EPROMs, und das Löschfenster war normalerweise mit einem Aufkleber versehen, der den Namen des BIOS-Herausgebers, die BIOS-Version und einen Copyright-Hinweis enthielt. In der Regel besteht dieses Etikett aus Aluminiumfolie als Basispapier, um sicherzustellen, dass es für ultraviolettes Licht undurchlässig ist.

Bei einer Wellenlänge von weniger als 400 nm beginnt das EPROM zu löschen. Eine Belichtungszeit von drei Jahren bei Leuchtstoffröhrenbeleuchtung in Innenräumen oder einer Woche bei Sonnenlicht kann zum Löschen führen. Das empfohlene Löschverfahren ist eine Belichtung von mindestens 15 Ws/cm2 unter 253,7 nm ultraviolettem Licht, in der Regel mit einer Lampe von etwa 2,5 cm innerhalb von 20 bis 30 Minuten.

EPROMs können nur eine begrenzte, aber große Anzahl von Löschzyklen durchlaufen. Das umgebende Siliziumdioxid nimmt bei jedem Zyklus Schaden, sodass der Chip nach mehreren Zyklen unzuverlässig wird. Im Vergleich zu anderen Speicherformen ist die Programmiergeschwindigkeit von EPROMs langsamer.

Da der Teil mit höherer Dichte nur wenig freiliegendes Oxid zwischen den Schichten der Verbindungen und des Gates aufweist, ist das Löschen mit UV-Licht für sehr große Speicher weniger praktisch. Selbst der Staub in der Verpackung kann dazu führen, dass bestimmte Batterien nicht gelöscht werden können.

Anwendung von EPROMs

Für eine große Anzahl von Teilen (wenige oder mehr) sind maskenprogrammierte ROMs die kostengünstigste Lösung. Da jedoch die Grafik der IC-Maskenschicht geändert werden muss, um die Daten auf dem ROM zu speichern, dauert die Herstellung des maskenprogrammierten ROMs viele Wochen.

Anfangs dachte man, dass EPROMs für die Massenproduktion zu teuer und auf die Entwicklung beschränkt seien. Es wurde jedoch schnell klar, dass es wirtschaftlich ist, EPROM-Teile für die Kleinserienproduktion zu verwenden, insbesondere wenn man die Vorteile schneller Firmware-Upgrades bedenkt.

Vor diesen EPROM- und Flash-Speicher-Ären verwendeten einige Mikrocontroller ein On-Chip-EPROM, um ihre Programme zu speichern. Zu diesen Mikrocontrollern gehören bestimmte Versionen von Intel 8048, Freescale 68HC11 und die „C“-Version des PIC-Mikrocontrollers.

Wie EPROM-Chips gab es auch von diesen Mikrocontrollern eine (teure) Version mit Fenster für die Fehlerbehebung und Programmentwicklung. Derselbe Chip wurde auch in einem undurchsichtigen OTP-Gehäuse (das billiger ist) hergestellt. Wenn der nackte Chip einem Licht ausgesetzt wird, kann der Wechsel von einem Fensterteil für die Entwicklung zu einem fensterlosen Teil für die Produktion auch das Verhalten auf unerwartete Weise verändern.

Vor- und Nachteile von EPROM

Vorteile

• EPROM sind nichtflüchtig, d. h. sie können ihren Speicherinhalt auch ohne Stromversorgung behalten. Daher ist kein externer Speicher erforderlich.
• EPROM sind sehr effektiv.
• EPROM sind reprogrammierbar, d. h. die Daten in EPROM können gelöscht und neu programmiert werden.

Nachteile

• Die in EPROM verwendeten Transistoren besitzen einen höheren Widerstand.
• Das EPROM benötigt ultraviolettes Licht, um Daten zu löschen. Dies kann nicht mit elektrischen Signalen erfolgen.
• Es ist nicht möglich, bestimmte Datenbytes im EPROM zu löschen. Die gesamten Daten werden gelöscht.
• Der statische Stromverbrauch des EPROM ist sehr hoch.
• Es dauert einige Zeit, die Daten im EPROM zu löschen. Dies unterscheidet sich vom EEPROM, bei dem Daten sofort gelöscht werden können.