 Les Mémoires NOVRAM |
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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.
| 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.
3. 4. - LES MÉMOIRES NOVRAM
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.
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