Erasable Programmable Read-Only Memory

Zwei 256-KiBit-EPROMs (32 Ki * 8) im 28-poligen DIP: Oben im Keramikgehäuse mit Quarzfenster (löschbar), unten im Plastikgehäuse (OTP); Gehäuselänge ca. 37 mm

Ein EPROM (engl. Abk. für erasable programmable read-only memory, wörtlich: löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) ist ein nichtflüchtiger elektronischer Speicherbaustein, der früher vor allem in der Computertechnik eingesetzt wurde, inzwischen aber weitgehend durch EEPROMs abgelöst ist.

Dieser Bausteintyp ist mit Hilfe spezieller Programmiergeräte (genannt „EPROM-Brenner“) programmierbar. Er lässt sich mittels UV-Licht löschen und danach neu programmieren. Nach etwa 100 bis 200 Löschvorgängen hat das EPROM das Ende seiner Lebensdauer erreicht. Das zur Löschung nötige Quarzglas-Fenster (normales Glas ist nicht UV-durchlässig) macht das Gehäuse relativ teuer. Daher gibt es auch Bauformen ohne Fenster, die nur einmal beschreibbar sind (One Time Programmable, OTP).

EPROM wurde 1970 bei Intel von Dov Frohman entwickelt.

Aufbau und Funktionsweise

Ein EPROM enthält eine Matrix aus Speicherzellen, in denen jeweils ein Transistor ein Bit repräsentiert. Eine Speicherzelle besteht aus einem MOSFET-Transistor mit einer isolierten Hilfselektrode, dem Floating-Gate. Beim Programmieren wird eine erhöhte Spannung angelegt, so dass durch den Avalanche-Effekt das Floating-Gate geladen wird. Dadurch verschiebt sich die Ansteuerspannung, bei der der Transistor einschaltet. Die Daten lassen sich nun beliebig oft auslesen, wobei die Lesespannung unterhalb der Programmierspannung liegt. Die zum Löschen verwendete Ultraviolettstrahlung bewirkt eine großflächige Ionisation des Halbleitermaterials, so dass die vorher aufgebrachte elektrische Ladung das Floating-Gate des Transistors wieder verlassen kann. Das Bitmuster ist dadurch gelöscht und das EPROM in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Die fensterlosen OTPs lassen sich mit Röntgenstrahlung löschen, da diese ohne Fenster durch das Gehäuse dringt und der Baustein selbst bis auf das Gehäuse der gleiche ist.

Ein konventioneller Löschvorgang dauert ca. 10 bis 30 Minuten. Da die Ionisation nach dem Ausschalten der Lichtquelle nicht sofort wieder abgeklungen ist und die Bausteine je nach Bauart des Löschgerätes auch über die für das Programmieren zulässige Temperatur hinaus erhitzt werden, kann das Programmieren erst nach einer weiteren Wartezeit erfolgen. Die Zeiten können durch den Einsatz von Löschgeräten mit Blitzlicht-Technik deutlich verkürzt werden. Statt einer kontinuierlichen Bestrahlung werden dabei die Bausteine mehreren intensiven Lichtblitzen ausgesetzt. Falls die Vorgaben des Bausteinherstellers für das Löschen nicht korrekt eingehalten werden, kann eine scheinbar richtige Programmierung mit verkürzter Datenlebensdauer die Folge sein.

Das Quarzglas-Fenster sollte nach dem Programmieren mit einem lichtundurchlässigen Aufkleber geschützt werden. Ein ungeschütztes EPROM kann nach ca. 90 Tagen direkter Sonneneinstrahlung gelöscht sein. Die Beleuchtung der Speicherzellen mit einem gewöhnlichen Fotoblitzgerät kann kurzzeitige Datenverfälschung und damit Computerausfälle verursachen.

Eine Weiterentwicklung des EPROM ist das elektrisch löschbare EEPROM (electrically erasable PROM) und das Flash-EEPROM. Flash-EEPROMs haben mittlerweile die EPROMs weitgehend vom Markt verdrängt.

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  Ein EPROM TMS2516 im Keramikgehäuse mit 2 KiByte

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  256KiBit-EPROM im lasergravierten Keramikgehäuse.

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  256KiBit-EPROM in Nahaufnahme mit Bonddrähten.

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  Aufgrund der regelmäßigen Strukturen der Speicherzellen entstehen am Chip Interferenzfarben

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  Drei sowjetische 2Ki x 8-EPROMs (К573РФ2, КС573РФ2) und ein M2716 von SGS.

Pinbelegung

Pinbelegung eines älteren, kleinen EPROM-Typs; das Prinzip der Pinanordnung ist jedoch bei gestiegener Gesamtzahl der Pins geblieben.

Wie andere integrierte Schaltkreise sind die gängingen EPROMs durch die JEDEC in ihrer Pinbelegung standardisiert.

In-Circuit-Simulation

Da EPROMs nicht unbegrenzt wiederbeschreibbar sind, werden in der Entwicklungsphase von elektronischen Geräten Simulatoren verwendet. Diese gibt es in verschiedenen Varianten. Zum Beispiel gibt es Simulatoren mit USB-Anschluss, die EPROMs bis zu 4 MiBit Größe simulieren. Bei diesen Geräten wird der Programmcode über USB in den Simulator geladen und das simulierte EPROM in den Schaltungsaufbau eingefügt, beispielsweise über einen Steckadapter. Es kann sofort mit der Simulation begonnen werden. Die zu testende Schaltung verhält sich dabei genau so, als wenn ein echter EPROM-Baustein eingebaut wäre. Eine bei vorhandenem EPROM-Programmiergerät sehr kostengünstige Lösung bieten auch schon einfache Simulatoren aus batteriegepufferten RAM-Bausteinen mit Schreibschutzschalter, die am EPROM-Programmiergerät programmiert und danach mit aktiviertem Schreibschutz auf die Testschaltung gesteckt werden.

Weblinks

 Commons: EPROM – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Fotos und technische Daten vieler Intel-EPROMs
• Funktionsweise von EPROM und EEPROM kurz beschrieben (englisch)

Referenzen

• Grundlagen und Aufbau der Bezeichnungen von EPROMs