Организация ОЗУ емкостью 256 X 8 бит на основе двух БИС ОЗУ емкостью 256 X 4 бит показана на рис. 5.5. Каждая БИС может иметь один или несколько входов выборки кристалла В К, а также раздельные или общие выводы для записи и чтения информации, ;

,- ЗЭ - ЗЭ - • - ЗЭ

>~ 33 -

Ч 33

за -

- 33 -н

дш.ВК

ТТ- ггпт

Вх Вых Ад Ад Af Ад Ag

Рис. 5.3

ВП-Ао-. л, . А-

БИС ПЗУ ZSBxi- бит

БИС ОЗУ ZSe*t бит

Рис. 5.5

Al Az Аз А/,

As

As Al

До-Al-Дг Аз-А* s-As-

Ат*-

а 114

ВИС азу

3

>1

Рис. 5.4

../ Два способа организации памяти емкостью 2048 байт на основе БИС ЗУ с организацией 256 X 1 и 1024 X 1 бит представлены на рис. 5.6 и 5.7 соответственно. Указаны только адресные цепи ЗУПВ. Сигналы с выхода дешифратора (Дш) страницы (рис. 5.6) или триггера

Z56X7 1

ZS6X1 Z

цнии инин iiimii

ZSBKl В

Z56X1 7

птптгг iiimii mmii

immi

Z56X1

tirrmt iiiiiiii mum

mmii

ZSBxl 1

ттптщ minn iiiiiiii

, П Адрес - "j (страницы

An i

Адрес слада

256X1

пппт пит iiimi

iiiim

ZSBl 1

ТТТТПТГ

iimm IIIIIIII

iiiimi

256 xj J

ШТТП

IIIIIIII .....Ill

25BX7 1

mum IIIIIIII IIIIIIII " " "

Рис. 5.6

л.0-

A,go

iaz4-*i

wzw z

mzxi

WZ4*r

Рис. 5.7

T (рис. 5.7) подаются на входы РВ разрешения выборки БИС ЗУ.1 Адресные линии Ад - А, (рис. 5.6) или Ад - Ад (рис. 5.7) служат дли адресации ячеек памяти внутри выбранных БИС ЗУ.

§ 5.4. ПОСТОЯННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЗУ

Основными требованиями, предъявляемыми к ПЗУ, являются не* разрушаемость хранимой информации и энергонезависимость, т. е. способность сохранять информацию при отключении источника питания.

В настоящее время применяются следующие виды ПЗУ: программируемые маской на предприятии-изготовителе; программируемые

пользователем на специальных установках; перепрограммируемые ПЗУ.

Первые два вида ПЗУ допускают только однократное программирование, третий вид ПЗУ позволяет электрически изменять хранимую информацию многократно.

ПЗУ, программируемые масками, программируются их изготовителем, который по подготовленной пользователем информации делает необходимые фотошаблоны, с помощью которых заносит эту информацию в процессе производства на кристалл ПЗУ. Этот способ программирования является самым дешевым и предназначен для крупносерийного производства ПЗУ.

ПЗУ, программируемые пользователем, являются более универсальными и, следовательно, более дорогостоящими приборами. Они представляют собой матрицы биполярных приборов, связи которых с адресными и разрядными шинами разрушаются при занесении на специальных программирующих устройствах соответствующих кодовых комбинаций. Эти устройства вырабатывают напряжения, необходимые и достаточные для пережигания плавких перемычек в выбранных ЗЭ ПЗУ. Возможность программирования пользователем сделала ПЗУ этого типа чрезвычайно удобными при разработке микро-ЭВМ.

В перепрограммируе№,1Х ПЗУ, т. е. ПЗУ с изменяемым содержимым, на затворах матрицы МОП-транзисторов длительное время могут храниться заряды, образующие заданный код. Все перепрограммируемые ПЗУ представляют собой МОП-приборы.

ПЗУ, программируемые маской. Самым простым видом ПЗУ является диодное ПЗУ (рис. 5.8). Выбор нужного слова производится подачей сигнала низкого уровня на соответствующую адресную шину А,-. При этом диоды, соединяющие разрядные линии и выбранную адресную линию, имеют малое сопротивление, что обусловливает низкий уровень напряжения на соответствующих разрядных линиях. Если же диода в точке пересечения нет, то ток через резистор R не протекает и на выходе соответствующей разрядной линии устанавливается единичный сигнал.

В ПЗУ (рис. 5.8) записано восемь 3-разрядных кодов, соответствук)-щих первым восьми двоичным числам от ООО до И1. ii

Матрица ПЗУ на МОП-транзисторах представлена на рис. 5.9. При выборе определенного адреса транзисторы, подключенные к соответствующей адресной шине А,-, переходят в проводящее состояние. Если сток транзистора подключен к общей шине источника питания, то на соответствующей разрядной шине Шу установится низкий потенциал (0). Если металлизация стока транзистора отсутствует, то на разрядной шине будет высокий потенциал (1).

Запись информации в ПЗУ осуществляется подключением или неподключением МОП-транзистора к общей шине путем металлизации Ьтока транзистора в соответствующих точках БИС.

В матрице ПЗУ на МОП-транзисторах (рис. 5.9) записаны те ж6 кодовые комбинации, что и в диодной матрице (рис. 5.8).

Метод программирования маской применяется преимущественно для матриц МОП-транзисторов. При программировании маской на кристалле формируется базовая матрица без металлизации в областях стока, затвора и истока. Когда заказчик указывает требуемое ему содержимое ПЗУ, то изготавливается маска для металлизации и с ее помощью в процессе металлизации к общей шине подключаются только те транзисторы, которые должны обеспечивать уоовень Л». Поскольку

А? О-

Ав о-

/Iff о-

\At,o-

AiO-

Аго-

А70-

AgO-

/4ff о-

АфО-

£

АхО-

Аг о-

Ai о-

hl hi hi

Шг Ш, Шо Рис. 5.8

АеО-

иг -О.

Рис. 5.9

□4

3"

метйЯлизация является частью. окончательного этапа изготовления ИС, то такое ПЗУ можно изготовить и запрограммировать только на заводе-изготовителе. Изготовленное таким образом ПЗУ является специализированным модулем, что при малом объеме выпуска обусловливает его относительно высокую стоимость.

Разработаны и другие способы программирования ПЗУ с помощью технологических масок, однако общие принципы их организации н экономические аспекты остаются без изменения.

ПЗУ, программируемые пользователем. В отличие от ПЗУ, программируемых маской, в ПЗУ, программируемых пользователем, информация может быть занесена пользователем с помощью специального пульта программирования. Применение ПЗУ такого типа целесообразно при небольшом требуемом числе БИС ПЗУ.

ПЗУ строятся на основе биполярных диодных матриц (рис. 5.10) или матриц биполярных транзисторов аналогично матрице МОП-транзисторов в ПЗУ, программируемом маской (рис. 5.9).. Работа ПЗУ обоих типов базируется на осаждении плавких вставок (ПВ) последо-

Вывозы р-ПЛврвхода

Пладтя дставт Пв

вательно с переходами база - эмиттер биполярных транзисторов или с р - п-переходами диодов. ПВ представляет собой небольшой участок металлизации, который разрушается (расплавляется) при подаче импульса тока (обычно величиной 50-100 мкА и длительностью 2 мс). Как и в ПЗУ, программируемых маской, ошибки, допущенные при программировании ПЗУ рассматриваемого типа, исправить нельзя. В случае ошибочного разрыва связи необходимо программирование нового ПЗУ.

Каждый тип ПЗУ, программируемых пользователем, требует специальной установки для программирования связей в матрице, так как энергия, необходимая для разрыва плавкой вставки, зависит от особенностей конкретного технологического процесса. Поэтому установка для программирования одного ПЗУ может оказаться непригодной для программирования другого ПЗУ, даже несмотря на то, что ПЗУ электрически совместимы.

Физическое программирование ПЗУ является длительным и утомительным процессом. В результате возможно большое число ошибок (\ ПВ%1Апвс(А Пд программирования. Поэтому та-

I ) 4 кая процедура программирования

оправдана только на первых этапах проектирования опытного образца или для короткой предпроиз-водственной проверки работы. Перепрограммируемые ПЗУ. Перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ) относятся к классу полу постоя иных ЗУ, так как после стирания хранимой в ПЗУ информации возможно занесение в тот же накопитель новых данных. Возможность замены информации очень удобна при изготовлении экспериментальных программных ПЗУ, поскольку ошибка в программировании ПЗУ не разрушает устройство, а приводит к необходимости стирания информации и перепрограммирования ПЗУ-

Существует два типа ППЗУ: на основе МОП-матриц и на основе ПЗУ со стиранием информации ультрафиолетовым (УФ) облучением кристалла.

ППЗУ первого типа изготавливаются как обычная МОП-матрица, но между металлическим затвором и слоем изолирующей окиси осаждается тонкий слой нитрида кремния. Этот слой имеет свойство сохранять электрический заряд (положительный или отрицательный - в зависимости от материала МОП-матрицы) после подачи на затвор транзистора программирующего импульса. Амплитуда этого импульса в несколько раз превышает напряжение источника питания ПЗУ. При отсутствии дополнительных сигналов программирования или при отключении источника питания заряд в слое нитрида кремния будет сохраняться достаточно долго. Гарантированное время сохранения 180

Рис. 5.10

информации для многих приборов составляет Ю лет. Технология изготовления МОП-приборов, со слоем нитрида кремния получила название МНОП-технологии.

ППЗУ первого типа программируются подачей соответствующих сигналов на внешние контакты их корпусов, а уничтожение их содержимого осуществляется подачей на те же контакты стирающих сигналов обратной полярности. В результате поступления программирующего импульса на затвор транзистора последний включается, что приводит к появлению на разрядной шине при обращении к данному ЗЭ низкого потенциала. Транзистор, который не программировался, будет иметь нулевой заряд и останется выключенным, что приведет к появлению на разрядной шине высокого потенциала.

ППЗУ второго типа представляют собой матрицу р-МОП-тран-зисторов с плавающим затвором, в которой все транзисторы вначале находятся в непроводящем состоянии. При подаче .большого напряжения между истоком и стоком положительные носители удаляются от затвора, а отрицательные остаются захваченными на затворе. Результирующий отрицательный заряд порождает проводящий канал между истоком и стоком транзистора. В этом отношении устройство напоминает рассмотренное выше ППЗУ первого типа.

, Однако информацию в ППЗУ второго типа нельзя стереть подачей обратного импульса напряжения между истоком и стоком, поскольку ВгТранзисторе установлен проводящий тракт и при подаче такого на.пряжения транзистор выйдет из строя. Для снятия заряда затвора на матрицу ППЗУ через прозрачную кварцевую крышку подается УФ излучение, которое переводит все транзисторы устройства в непроводящее состояние. Комнатное освещение, солнечный свет и флюоресцентные лампы не оказывают заметного влияния на сохранение информации, Подача же-УФ излучения на 10--20 мин полностью возвращает все запрограммированные транзисторы в исходное состояние.

, ППЗУ с УФ стиранием, выпускаемые в настоящее время с инфор-.мациониой емкостью 1024,-4096 и 8192 бит, имеют почти такое же бы-сродействне (около 500 не), как и обычные .МОП ПЗУ. Поэтому их .мржпо использовать для эквивалентной замены обычных ЗУ, однако ,(благодаря возможности перепрограммирования ППЗУ разработчик систем памяти может время от времени достаточно просто и удобно изменять свою программу, не заказывая для этого новое ПЗУ. Важным применением ППЗУ второго типа является их использование в качестве программных ЗУ при макетировании МПС. Разработчик системы ожет использовать такое ППЗУ для отладки и проверки правильно-,-СТИ своей программы, а затем, убедившись в ее правильности и оптимальности, может заменить его более дешевым ПЗУ.

Разработаны также ППЗУ на основе аморфных полупроводников (АП). Сопротивление такого материала может изменяться при помощи регулируемых импульсов напряжения.

В табл. 5.4 приведены основные характеристики БИС ПЗУ с элект-рической перезаписью информации. Для БИС ППЗУ типа 519РЕ1 Ji-519PE2 время сохранения информации при отключении питания #схавляет 2Q00 ч, а для БИС типа К558РР1 ;.р,, К558РРИ 3000 ч.

- 181