Запись информации в однократно программируемые ПЗУ

Репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ, EPROM) с возможностью стирания информации имеют существенный недостаток - значительное (250...500 нс) время доступа к информации. В случаях, где необходима бОльшая скорость, используются однократно программируемые БИС ПЗУ (ППЗУ, PROM). Запоминающие элементы этих микросхем представляют собой плавкие перемычки, расположенные на кристалле в виде матрицы, аналогичной матрице запоминающих элементов РПЗУ.

В режиме чтения информации из ПЗУ наличие или отсутствие перемычек определяет, какое значение битов данных будет считываться из ПЗУ. Естесственно, что до программирования все перемычки в матрице целы и по любому адресу считываются одинаковые данные.

В процессе программирования специальный узел, расположенный на кристалле БИС, прикладывает к отдельным перемычкам напряжение, достаточное для их разрушения (пережигания). Импульс тока, разрушающий перемычку, обычно имеет длительность порядка десятков микросекунд, поэтому быстрое испарение материала перемычки скорее напоминает взрыв. Для разрушения перемычки необходима целая серия импульсов, в которой первые её только разогревают и лишь последний - пережигает. Материал разрушенной перемычки оседает рядом на кристалле, а так как все её размеры измеряются долями микрона, то видимых измерений в микросхеме не происходит.

Чем за более короткие промежутки времени перемычка будет "взорвана", тем менее вероятен процесс её самопроизвольного восстановления, поэтому во многих алгоритмах программирования время приложения к перемычкам импульсов тока колеблется от 1 до 100 мкс. Самовосстановление происходит быстрее при повышенных температурах, поэтому для большинства ППЗУ рекомендуют провести электротермотренировку, включив микросхемы в режим чтения информации при температуре корпуса 120...160 °C на несколько суток, а затем проверив правильность записанных данных.

Процедура записи информации состоит из циклов, в каждом из которых можно пережечь только одну перемычку. То есть, в отличие от РПЗУ, в одном цикле нельзя программировать целое информационное слово (4 или 8 бит). Для пережигания перемычки на адресных входах микросхемы устанавливают код адреса, напряжение питания повышают до 12...18 В, а на одном из входов выборки кристалла CS микросхемы, в режиме программирования управляющем работой узла записи, подают напряжение на 2 В выше напряжения питания.

Одновременно на один из выходов микросхемы, соответствующий программируемому разряду, подают импульс тока амплитудой 100...200 мА. После окончания импульса переходят в режим чтения информации и проверяют, запрограммирован ли соответствующий бит. Если перемычка не разрушилась, цикл программирования повторяют ещё разумное (100-1000) число раз. При удачном программировании переходят к пережиганию перемычек, соответствующих остальным битам информационного слова, а затем - к программированию слов по следующим адресам.

Выпускаемые микросхемы ППЗУ с плавкими перемычками имеют нормируемый коэффициент программируемости. Это значит, что в произвольно взятой микросхеме некоторые перемычки "взорвать" не удастся. Если микросхему невозможно запрограммировать при номинальном напряжении программирующих импульсов (12,5 В), в качестве крайней меры можно попытаться повысить напряжение до 15..20 В и повторить процесс программирования. В некоторых случаях такой приём позволяет запрограммировать дефектную микросхему, однако в других ячейках ППЗУ информация при этом может исказиться.