Аппаратные и программные средства встраиваемых систем
Энергонезависимая память E
жүктеу/скачать 3,23 Mb. Pdf көрінісі
|
| 2.2.4.1 Энергонезависимая память E
2 PROM: историческая справка В 1974 году в Intel пришел Джордж Перлегос (George Perlegos), грек по происхождению и будущий основатель компании Atmel. Под его руководством в 1983 была разработана микросхема EEPROM (кодовое название 2816). Основой EEPROM стал транзистор с плавающим затвором, изобретенный в той же Intel Доном Фрохманом (Don Frohman). И в дальнейшем, несмотря на смены технологических эпох, принцип устройства ячейки энергонезависимой памяти остался неизменным – какой бы способ стирания и записи ни использовался. Ячейка памяти представляет собой МОП-транзистор с плавающим затвором, который окружен диоксидом кремния. Сток транзистора соединен с «землей», а исток подключен к напряжению питания с помощью резистора. В стертом состоянии (до записи) плавающий затвор не содержит заряда, и МОП- транзистор закрыт. В этом случае на истоке поддерживается высокий потенциал, и при обращении к ячейке считывается логическая единица. Программирование памяти сводится к записи в соответствующую ячейки логических нулей. Программирование осуществляется путем подачи на управляющий затвор высокого напряжения. Этого напряжения должно быть достаточно, чтобы обеспечить пробой между управляющим и плавающим затвором, после чего заряд с управляющего затвора переносится на плавающий. МОП-транзистор переключается в открытое состояние, закорачивается исток с землей. В этом случае при обращении к ячейке считывается логический нуль. Такой метод записи называется «инжекцией горячих электронов», слой окисла между плавающим затвором и подложкой при этом составляет 50 нм. Стирание содержимого ячейки происходит путем электрического соединения плавающего затвора с «землей». Таким образом, в EEPROM образца 1980-х запись производилась «горячей инжекцией», а стирание – «квантовым туннелированием». Оттого микросхемы эти были довольно сложны в эксплуатации и требовали два, а то и три питающих напряжения, причем подавать их при записи и стирании требовалось в определенной последовательности. Позже, в электрически стираемой памяти Джордж Перлегос предложил использовать "квантовый эффект туннелирования Фаулера-Нордхейма". За этим непонятным названием кроется довольно простое по сути (но очень сложное с физической точки зрения) явление: при достаточно тонкой пленке изолятора (в пределах 10 нм) электроны, если их слегка подтолкнуть подачей 59 не слишком высокого напряжения в нужном направлении, могут просачиваться через барьер, не перепрыгивая его. Основным преимуществом использования памяти EEPROM заключается в возможности ее многократного перепрограммирования без удаления из платы. Такой способ программирования получил название «In-System Programming» или «ISP». При этом сокращаются затраты на программирование. В процессе перезаписи, слой окисла постепенно накапливает захваченные электроны, которые со временем могут переходить в плавающий затвор. Тем самым уменьшается различие между пороговыми напряжениями соответствующими лог. «1» и «0». После достаточного количества циклов перезаписи, различие становится слишком маленьким для распознания. Как правило, минимальное число перезаписей доходит до сотен тысяч и миллиона раз. Во время записи, электроны, инжектируясь в плавающий затвор, могут дрейфовать через изолятор, особенно при повышении температуры, и при этом возможна потеря заряда, то есть информация ячейки стирается. Производители обычно гарантируют, что данные будут храниться не менее 10 лет. Далее будет рассматриваться память EEPROM AT24Cxx (Atmel) [18], которая установлена в учебном стенде SDK-1.1. Архитектура этот стенда – пример простейшего контроллера встраиваемых систем. жүктеу/скачать 3,23 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|