Mémoires ROM Programmables - Mémoires Mortes Reprogrammables EPROM ou REPROM :
3. 3. - MÉMOIRES ROM PROGRAMMABLES
Comme nous l'avons vu au chapitre précédent,
les ROM ne peuvent être utilisées en
dehors de grandes séries, compte tenu des impératifs de fabrication.
C'est pourquoi, afin d'obvier à cet
inconvénient, les constructeurs ont mis au point des ROM
programmables par l'utilisateur lui-même et ne nécessitant de ce
fait pas de commandes spéciales, donc également aucun délai de livraison.
Plusieurs types différents sont
disponibles.
3. 3. 1. - LES PROM (PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORY)
Celles-ci possèdent, à la place
des liaisons électriques habituelles des fusibles que l'on peut faire fondre au
moyen d'un programmateur de PROM.
Ces fusibles peuvent être réalisés
en nickel-chrome, en silicium poly-cristallin, ou en titane tungstène.
La figure 43 représente le schéma
d'une cellule de PROM bipolaire avec son
fusible.
Dans les PROM,
l'élément unidirectionnel diode ou transistor est monté en série avec le fusible.
Lorsque le fusible est intact, tout
se passe comme dans le cas précédent et colonnes et rangées sont raccordées.
Lorsque l'on désire supprimer un
fusible, il suffit de le faire fondre (on dit qu'on le brûle). On réalise
cette opération en envoyant une impulsion de courant qui est obtenue en
augmentant momentanément la tension d'alimentation.
La figure 44 montre un fusible qui
n'est autre qu'un rétrécissement dans le conducteur, donc un point de faiblesse.
La figure 45 montre un fusible
titane tungstène fondu lors de l'opération d'écriture et de programmation.
Une ROM
peut, grâce à un programmateur, être programmée en quelques minutes.
La majeure partie des PROM
est directement compatible avec les ROM du point de vue brochage. C'est pourquoi il est commode, dans l'élaboration d'un
prototype, d'utiliser une PROM qui sera remplacée dans la version définitive par la ROM
équivalente.
Il n'est pas nécessaire de
programmer la totalité de la PROM en une
seule fois. Généralement, on en programme une partie à la fois au fur et à
mesure des besoins. Chaque fois que l'on introduit de nouveaux programmes, on
peut alors utiliser la partie restante de la PROM.
On pourra également corriger
certaines erreurs et faire fondre un fusible oublié, mais on ne pourra bien sûr
pas agir dans l'autre sens. Car un fusible fondu l'est irrémédiablement !
Une PROM n'est donc
programmable qu'une seule fois.
3. 3. 2. - MÉMOIRES MORTES REPROGRAMMABLES EPROM OU REPROM
Une fois programmée, une
ROM
ou une PROM ne pourra être programmée une
nouvelle fois.
C'est pourquoi il a été développé
une nouvelle sorte de ROM, les
EPROM (Electrically
Programmable
Read
Only
Memory) encore appelées
REPROM
(Reprogrammable
Read
Only
Memory).
Ces nouvelles mémoires peuvent être
reprogrammées plusieurs fois. Cet avantage permet de faire évoluer les systèmes
en apportant des améliorations dans les programmes. En effet, aucun programme
n'est parfait dès le début et souvent il faudra faire tourner un programme
dans les conditions réelles d'utilisation pour détecter certains défauts.
Pour réaliser des
REPROM,
il existe plusieurs possibilités. Nous ne décrirons ici que la plus largement répandue.
Tous les éléments unidirectionnels
définissant les points mémoires sont constitués par des transistors MOS
spéciaux dits à grille isolée ou FAMOS (Flotting
gate Avalanche injection MOS) dont l'un est schématisé figure 46.
a) Programmation
Au départ, le transistor ne conduit
pas et colonnes et rangées sont isolées.
Par contre, si l'on polarise l'électrode
de commande en même temps que l'on envoie une forte impulsion de tension entre
le drain et la source, la fonction NP du
drain part en avalanche, c'est-à-dire que les porteurs de charges se
multiplient et acquièrent suffisamment d'énergie pour traverser l'oxyde
isolant et se faire piéger par la grille flottante.
A partir de ce moment et même après
disparition de l'impulsion de tension de programmation, ces charges restent
prisonnières et l'électrode flottante reste chargée en permanence, ce qui
rend le MOS conducteur.
Le phénomène reste stable pendant
dix ans, la perte de charge atteignant alors 30 %.
Mais par sécurité, il est conseillé de rafraîchir ces mémoires tous les cinq ans.
Colonnes et rangées sont donc
durablement en court-circuit. Nous voyons dans ce cas, que nous avons établi un
contact (et non supprimé un contact comme précédemment).
b) Effacement
Pour effacer une mémoire
REPROM,
on expose le cristal pendant environ dix à trente minutes à un «bombardement»
de rayons ultraviolets.
Afin de pouvoir réaliser cette opération,
les boîtiers de mémoires REPROM sont
pourvus d'une fenêtre en quartz. Celle-ci les protège du rayonnement solaire
riche en infrarouge, qui ne peut ainsi provoquer un effacement accidentel, mais
laisse passer le rayonnement ultraviolet artificiel utilisé lors de l'effacement.
La figure 47 représente un tel
boîtier.
Ce rayonnement ultraviolet doit
avoir une très courte longueur d'onde de 2 537 Å
(10-10 m)
très exactement, avec une intensité très élevée (six
watt-seconde par centimètre carré). Il est de
ce fait recommandé de ne pas s'exposer à ce rayonnement, qui peut occasionner
des brûlures graves aux yeux. Ce rayonnement produit par ailleurs de l'ozone.
Lors du «bombardement» par le
rayonnement ultraviolet, on polarise l'électrode de commande de manière à
chasser les charges. Les charges précédemment piégées reçoivent alors une
énergie suffisante qui leur permet à nouveau de franchir la barrière isolante
qui les sépare du substrat.
Le tableau de la figure 48 donne les
principales caractéristiques de quelques EPROM
courantes.
Fig. 48. - Caractéristiques de quelques EPROM.
Désignation
Nombre
de bits
Organisation
Nombre
de broches
Temps
d'accès (ns)
Puissance
dissipée (mW)
Vcc
2 716
16 384
2 048 x 8
24
450
525
5V ±
5%
2 732
32 768
4 096 x 8
24
450
790
5V ±
5%
2 764
65 536
8 192 x 8
28
250
790
5V ±
5%
c) Inconvénients et
avantages des REPROM
Les REPROM possèdent toutefois deux inconvénients.
Tout d'abord, il n'est pas possible de modifier ou
d'effacer une seule position de mémoire car seul un effaçage général est
possible.
Un démontage du composant est nécessaire pour l'effaçage.
Aussi a-t-il été créé une
nouvelle catégorie de mémoires : Les EAROM
(Electrically Alterable PROM) encore appelées
EEPROM (Electrically
erasable PROM) qui sont des
PROM
effaçables électriquement.
L'effaçage et l'écriture octet par
octet est possible dans ces mémoires. On utilise pour cela une impulsion d'une vingtaine de volts.
d) Différentes technologies
utilisées pour la fabrication des RAM et
des ROM.
La figure 49 montre les différents
boîtiers utilisés pour le conditionnement des mémoires.
La figure 50 montre les différentes
technologies utilisées pour la réalisation des mémoires.
Les EEPROM
appelées aussi E2
PROM
possèdent l'avantage de conserver
en permanence leur contenu (mémoires non volatiles). Le nombre d'effaçages et
d'écritures est toutefois limité. Leur temps d'effacement est relativement
long (10 ms).
C'est pourquoi il est apparu récemment
sur le marché des circuits hybrides appelés NOVRAM,
qui sont constitués de l'association dans le même boîtier d'une
RAM statique et d'une
E2
PROM.
Lorsque le système est alimenté,
seule la RAM fonctionne, et on bénéficie
alors du temps d'accès court des RAM.
Lorsque survient une panne
d'alimentation, on sauvegarde alors le contenu de la RAM dans
l'EEPROM. Cette sauvegarde ne nécessitant
que quelques dizaines de millisecondes, on met de gros condensateurs dans les
alimentations de façon à ce qu'ils fournissent l'énergie nécessaire à cette
sauvegarde.
A la mise sous tension, la
RAM
est réécrite avec le contenu de l'EEPROM.
Les Mémoires NOVRAM
Tout d'abord, il n'est pas possible de modifier ou
d'effacer une seule position de mémoire car seul un effaçage général est
possible.
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