8.3. Размыкание электрической цепи

Здесь оценивается прохождение тока через некоторый элемент. Проводимость или непроводимость элемента означает соответствующее состояние. Как можно видеть, здесь отсутствует необходимость специального преобразования информации из физической среды хранения в электрический сигнал, поэтому по такому физическому принципу изготавливаются только УХД типа «память». Память такого рода называется постоянной памятью. Устройства такого рода сначала выполнялись введением механических перемычек между электрическими цепями. Такой непродуктивный метод впоследствии был заменен фотолитографией и вытравливанием необходимых перемычек на кристалле. Достоинства такого метода:

• простота и сравнительная дешевизна исполнения как блока накопления, так и блока доступа;

• очень высокая надежность хранения;

• энергонезависимость.

Единственный недостаток – невозможность записи информации потребителем (информация записывается сразу при изготовлении кристалла). Такой метод хранения, тем не менее, всегда применяется при массовом производстве, когда не требуется изменять хранимые данные. При опытном и мелкосерийном производстве такой способ не выгоден из-за высокой стоимости изготовления фотолитографической матрицы. Для этих видов производства была предложена программируемая постоянная память.В этом случае изначально память выполняется со всеми возможными перемычками, то есть вся заполнена, например, «1». В последствии память программируется, – повышенным током пережигаются перемычки там, где их не должно быть. Такое программирование возможно только один раз, это значит, что УХД является однократно программируемым (WORM). Такая память сохраняет все достоинства непрограммируемой памяти, но несколько дороже:

а) из-за необходимости введения в блок доступа схем, генерирующих соответствующий ток;

б) из-за усложнения блока накопления – пережигание одной перемычки не должно влиять на остальные.

Эта память подходит для мелкосерийного производства, но однократная программируемость также может быть недостатком, поэтому была разработана память со стиранием в ультрафиолетовых лучах(УФ). В ней вместо перемычек устанавливаются МОП транзисторы с изолированными затворами. После изготовления все транзисторы оказываются запертыми. Программирование заключается в переводе транзисторов в проводящее состояние при помощи импульса большой амплитуды. Транзисторы вновь могут перейти в запертое состояние после облучения в УФ лучах. Облучение производится через специальное окно на корпусе микросхемы. Таким образом, перед каждой новой записью требуется стирание содержимого памяти. Основные недостатки этого способа хранения:

а) хранение информации ненадежно, т.к. транзисторы могут произвольно запираться в течение нескольких лет, например, под воздействием космических лучей;

б) для перепрограммирования требуется УФ лампа и необходимость разбирать аппаратуру для извлечения микросхем памяти;

в) невозможно перепрограммирование нескольких ячеек, так всегда стирается все содержимое памяти.

Для решения этих недостатков был разработан метод стирания без УФ лучей, в котором каждый транзистор может запираться отдельно обычным током. Такая память называется электрически перепрограммируемой постоянной памятьюилифлэш-памятью. Кроме возможности простого перепрограммирования, это позволяет хорошо изолировать кристалл внутри микросхемы, что повышает надежность хранения. Такая память несколько дороже всех остальных, но, благодаря удобству перезаписи, в настоящее время она вытесняет перепрограммируемую память и память с УФ стиранием.

Особенностью всех УХД, выполненных по приведенным выше технологиям, является сравнительно низкая скорость доступа. Это связано с тем, что запись в такие устройства при любой технологии изготовления остается сравнительно медленной, а большая скорость чтения для устройств с медленной записью или с отсутствием записи на практике не требуется, поэтому блок доступа выполняется по простой и, значит, медленной схеме.