La memoria PROM fue inventada en 1956 y permite almacenar datos de forma permanente mediante la programación de fusibles internos. Se compone de una matriz de puertas AND y OR que implementan funciones lógicas mediante la programación. El proceso de fabricación involucra el depósito y eliminación de capas finas de materiales en una oblea de silicio hasta formar los circuitos. Una vez programada, la memoria PROM solo permite la lectura de los datos almacenados de forma permanente.

1. Memoria PROM
Memoria PROM
Fig.1: PROM D23128C
Contenido:
1.- Historia.
2.- Definición
3.- Programación.
4.- Construcción
5.- Estructura
6.- Funcionamiento
7.- Fabricantes
Bibliografia
.
1.- Historia.
La memoria PROM fue inventada en 1956 por WenTsingChow, trabajando para la División Arma, de la
American Bosch Arma Corporation en Garden City, Nueva York. La invención fue concebida a petición de la
Fuerza Aérea de los Estados Unidos, para conseguir una forma más segura y flexible para almacenar las
constantes de los objetivos en la computadora digital del Misil balístico intercontinental (MBI) Atlas E/F.
La patente y la tecnología asociadas fueron mantenidas bajo secreto por varios años mientras el Atlas E/F
era el principal misil de Estados Unidos. El término "quemar", refiriéndose al proceso de grabar una PROM,
se encuentra también en la patente original, porque como parte de la implementación original debía
quemarse literalmente los diodos internos con un exceso de corriente para producir la discontinuidad del
circuito. Las primeras máquinas de programación de PROMs también fueron desarrolladas por ingenieros de
la División Arma bajo la dirección del Sr. Chow y fueron ubicados el laboratorio Arma de Garden City, y en la
jefatura del Comandoestratégico aéreo de las Fuerzas Aéreas.
Disponibles en el mercado de semiconductoresantifusebasados en matrices de memoria OTP hanexistidopor
lo menosdesde 1969, con inicialescélulasantifuse bits dependen de soplar un condensador entre el cruce de
líneasconductoras. Texas Instruments desarrolladounapuerta MOS-óxidoantifuseruptura de 1979. [ 1
]
Unapuerta dual-óxido de dos transistores (2T) MOS antifuse se introdujo en 1982. [ 2 ] Los
primerostecnologías de degradación de óxidoexhibióunavariedad de escalado, programación, tamaño y la
fabricación de los problemasqueimpedían la producción de volumen de los dispositivos de memoriabasados
en estastecnologías.
AunqueantifuseFiscalía ha estadodisponiblepordécadas, no estabadisponible en CMOS estándar hasta 2001
cuandoKilopass Technology Inc. 1T, 2T, patentados y tecnologías 3.5T bits antifusecelularesusando un
proceso CMOS estándar, permitiendo la integración de la RPM en la lógica de los chips CMOS . El
procesoantifuse primer nodopuedeserimplementado en CMOS estándares 0,18 um. Desde la
rupturaGoxesmenorque el desglose de conexiones, medidasespeciales de difusión no erannecesarios para crear
el elemento de programaciónantifuse. En 2005, un canal divididodispositivoantifuse[ 3
]
fuepresentadoporSidense. Este canal divididocelular bit combinalasgruesas (IO) y delgado (compuerta) de
óxido de dispositivos en un solo transistor (1T) con unapuerta de polisiliciocomún.
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2. 2.- Definición.
Los dispositivos programables se definen como aquellos circuitos de propósito general que poseen una
estructura interna que puede ser modificada por el usuario final (o a petición suya, por el fabricante) para
implementar una amplia gama de aplicaciones. El primer dispositivo que cumplió estas características fue la
memoria PROM, que puede realizar un comportamiento de circuito utilizando las líneas de direcciones como
entradas y las de datos como salidas (implementa una tabla de verdad).
Antes de adentrar al tema de la memoria PROM es válido mostrar una clasificación de las formas de
implementación de lógica programable por hardware, a la cual pertenece este tipo de memoria:
Fig.2: Clasificación de las memorias
También se podría decir, que la prom es un tipo de memoria de sólo lectura (ROM) que permite ser grabada
con datos mediante un hardware especial llamado programador de PROM.
Estas memorias son utilizadas para grabar datos permanentes en cantidades menores a las ROMs, o
cuando los datos deben cambiar en muchos o todos los casos. Las operaciones muy importantes o largas
que se habían estado ejecutando mediante programas, se pueden convertir en microprogramas y grabarse
permanentemente en una pastilla de memoria programable sólo de lectura.
Una vez que las PROMs están en forma de circuitos electrónicos, estas tareas se pueden realizar casi
siempre en una fracción del tiempo que requerían antes. La flexibilidad adicional que se obtiene con la
PROM puede convertirse en una desventaja si en la unidad PROM se programa un error que no se puede
corregir. Para superar esta desventaja, se desarrolló la EPROM, o memoria de solo lectura reprogramable.
.3.- Programación.
Para conseguir que la información que se desea grabar sea inalterable, se utilizan dos técnicas:
Programables por mascara (en la fabrica), proporcionan mejores prestaciones. Son las denominadas
de conxioneshardwired.
Programables en el campo (field) por el usuario final. Son las EPROM y las EEPROM, proporcionan
peores prestaciones, pero son menos costosas para vólumenes pequeños de producción y se
pueden programar de manera inmediata
Una PROM común se encuentra con todos los bits en valor 1 como valor por defecto de fábrica; el quemado
de cada fusible, cambia el valor del correspondiente bit a 0. La programación se realiza aplicando pulsos de
altos voltajes que no se encuentran durante operaciones normales (12 a 21 voltios). El término Read-only
(sólo lectura) se refiere a que, a diferencia de otras memorias, los datos no pueden ser cambiados (al menos
por el usuario final).
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3. La programación es básicamente la misma que la de las ROM convencionales, pero en este caso todas las
celdas tienen diodos, por lo cual la memoria viene programada de fábrica con todos 1.
Cada diodo tiene conectado un fusible, cuya funcionalidad es similar a la que podemos ver en fuentes de
alimentación o estabilizadores de tensión. Cuando se produce una sobretensión, el fusible se quema y, por
lo tanto, el circuito se abre. De esta manera, el diodo pierde contacto con el mundo exterior y el lector de
memoria nunca sabe de su existencia, así que a esa celda la interpreta como un cero. Por lo tanto para
programar un chip de memoria PROM; con un dispositivo llamado programador xD, se les aplica a las
celdas correspondientes una tensión superior a la que son capaces de soportar los fusibles, y así quedan
definidos todos los bits de la memoria en cuestión.
Fig.3: Celda PROM de Transistores
La pastilla es insertada en un dispositivo que genera en las salidas de la ROM (usadas como entradas) los
valores lógicos de cada palabra. Para cada posición, se genera un pulso de hasta 30V por la entrada
Vpp=Vcc, que produce una circulación de corrientes que funden delgadas conexiones fusibles en serie con
diodos o transistores que se quiere desconectar. Así se obtienen los ceros que deben resultar en las salidas,
dado que el chip “virgen” viene con todos los diodos conectados. El proceso de quemado dura pocos
minutos.
El proceso de programación de una PROM generalmente se realiza con un equipo especial llamado
quemador. Este equipo emplea un mecanismo de interruptores electrónicos controlados por software que
permiten cargar las direcciones, los datos y generar los pulsos para fundir los fusibles del arreglo interno de
la memoria (Ver figura 4).
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4. Fig.4: Función del programador de PROM
4.- Construcción
La fabricación económica de memorias PROM exige su producción masiva. Sobre la superficie de una oblea
de silicio se crean simultáneamente varios cientos de grupos de circuitos. El proceso de fabricación de
memorias consiste en una sucesión de deposición y eliminación de capas finísimas de materiales
conductores, aislantes y semiconductores, hasta que después de cientos de pasos se llega a un complejo
“bocadillo” que contiene todos los circuitos interconectados de la memoria.
.Para el circuito electrónico sólo se emplea la superficie externa de la oblea de silicio, una capa de unas 10
micras de espesor (unos 0,01 mm, la décima parte del espesor de un cabello humano). Entre las etapas del
proceso figuran la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la
deposición de capas.
La primera etapa en la producción de una memoria PROM es la creación de un sustrato de silicio de enorme
pureza, una “rodaja” de silicio en forma de una oblea redonda pulida hasta quedar lisa como un espejo. En
la actualidad, las obleas más grandes empleadas en la industria tienen 200 mm de diámetro.
. En la etapa de oxidación se coloca una capa eléctricamente no conductora, llamada dieléctrico, el tipo de
dieléctrico más importante es el dióxido de silicio, que se “cultiva” exponiendo la oblea de silicio a una
atmósfera de oxígeno en un horno a unos 1.000 ºC. El oxígeno se combina con el silicio para formar una
delgada capa de óxido de unos 75 angstroms de espesor.
Casi todas las capas que se depositan sobre la oblea deben corresponder con la forma y disposición de los
transistores y otros elementos electrónicos. Generalmente esto se logra mediante un proceso llamado
fotolitografía, que equivale a convertir la oblea en un trozo de película fotográfica y proyectar sobre la misma
una imagen del circuito deseado. Para ello se deposita sobre la superficie de la oblea una capa fotosensible
cuyas propiedades cambian al ser expuesta a la luz. Los detalles del circuito pueden llegar a tener un
tamaño de sólo 0,25 micras.
Como la longitud de onda más corta de la luz visible es de unas 0,5 micras, es necesario emplear luz
ultravioleta de baja longitud de onda para resolver los detalles más pequeños. Después de proyectar el
circuito sobre la capa fotorresistente y revelar la misma, la oblea se graba: esto es, se elimina la parte de la
oblea no protegida por la imagen grabada del circuito mediante productos químicos (un proceso conocido
como grabado húmedo) o exponiéndola a un gas corrosivo llamado plasma en una cámara de vacío
especial.
En el siguiente paso del proceso, la implantación iónica, se introducen en el silicio impurezas como boro o
fósforo para alterar su conductividad. Esto se logra ionizando los átomos de boro o de fósforo (quitándoles
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5. uno o dos electrones) y lanzándolos contra la oblea a elevadas energías mediante un implantador iónico.
Los iones quedan incrustados en la superficie de la oblea.
En el último paso del proceso, las capas o películas de material empleadas para fabricar una memoria
PROM se depositan mediante el bombardeo atómico en un plasma, la evaporación (en la que el material se
funde y posteriormente se evapora para cubrir la oblea) o la deposición de vapor químico, en la que el
material se condensa a partir de un gas a baja presión o a presión atmosférica. En todos los casos, la
película debe ser de gran pureza, y su espesor debe controlarse con una precisión de una fracción de micra.
5.- Estructura.
La memoria PROM es un PLD en el que las uniones en la matriz de puertas AND es fija, siendo
programables las uniones en la matriz de puertas OR (Ver figura 5). Una PROM es un sistema
combinacional completo que permite realizar cualquier función lógica con las n variables de entrada, ya que
dispone de 2n términos productos. Están muy bien adaptadas para aplicaciones tales como: tablas,
generadores de caracteres, convertidores de códigos, etc. Generalmente las PROM tienen menos entradas
que las PAL y FPLA. Se pueden encontrar PROM con capacidades potencia de 2, que van desde las 32
hasta las 8192 palabras de 4, 8 o 16 bit de ancho
Fig.5: Matriz de compuertas AND y OR
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6. .
6.- Funcionamiento
. La PROM (programable ROM), tiene un solo modo de funcionamiento ya que es de sólo lectura, los
contenidos pueden ser leídos pero no modificados por un programa de usuario. Sus contenidos no se
construyen, como la ROM, directamente en el procesador cuando éste se fabrica, sino que se crean por
medio de un tipo especial “programación”, ya sea por el fabricante, o por especialistas técnicos de
programación del usuario. El proceso de programación es destructivo: una vez grabada, es como si fuese
una ROM normal.
En esta memoria digital el valor de cada bit depende del estado de un fusible (o antifusible), que puede ser
quemado una sola vez. Por esto la memoria puede ser programada (los datos pueden ser escritos) solo una
vez. Luego que la PROM ha sido programada, los datos permanecen fijos y no pueden reprogramarse o
borrarse.
7.- Fabricantes
.
NationalInstrument
Motorola
Bibliografía.
1.- Wikipedia, http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_PROM#V.C3.A9ase_tambi.C3.A9n
2.- Laboratorio de Diseño Microelectrónica, 4o Curso, P94 FPGA: Nociones básicas e implementación.
M. L. López Vallejo y J. L. Ayala Rodrigo.
Departamento de Ingeniería Electrónica. Universidad Politécnica de Madrid.
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