Первая микросхема с электрической записью и стиранием УФ-излучением была анонсирована компанией Intel на ISSCC (Международной конференции по твердотельным полупроводникам) в феврале 1971 года, а 10 мая 1971 года в журнале Electronics Magazine появилась статья, посвященная 1702, написанная Довом Фроманом, изобретателем UVEPROM.

Дов Фроман

Что из себя представляет и как устроена такая память? Затвор МОП-транзистора не подключен и встроен в тонкую изоляционную пленку из диоксида кремния (плавающий затвор). Между каналом и стоком транзистора намеренно индуцируется лавинный пробой, в результате чего в плавающий затвор вводятся высокоэнергетические «горячие» электроны (лавинная инжекция). Наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе соответствует 0 или 1. Поскольку плавающий затвор изолирован и не подключен, инжектированные электроны не могут выйти наружу.

Так как же происходит стирание данных? При облучении ультрафиолетовым светом электроны, захваченные в плавающем затворе, поглощают энергию ультрафиолетового излучения и достигают достаточно высокого энергетического уровня, чтобы пройти сквозь изолирующую пленку. Для возбуждения электронов до такого высокого энергетического уровня ультрафиолетовое излучение должно иметь длину волны короче определенного уровня. Без достаточно длительного облучения невозможно выбить все захваченные электроны. Для стирания UVEPROM требуется облучение микросхемы ультрафиолетовым светом, поэтому используется специальный корпус с кварцевым стеклом, обладающим высокой светопроницаемостью. Коротковолновый ультрафиолетовый свет, используемый для стирания, практически отсутствует в осветительных приборах или солнечном свете, достигающем поверхности Земли. Однако из соображений безопасности и по другой причине после записи на окно ПЗУ обычно наклеивают светонепроницаемую наклейку.  Как правило, когда pn-переход полупроводника подвергается воздействию света достаточной энергии, он превращается в солнечную батарею. Кремний генерирует электродвижущую силу почти во всем диапазоне видимого света. Это справедливо не только для солнечных батарей; например, обычный транзистор генерирует электродвижущую силу при воздействии света. Микросхемы UVEPROM не являются исключением. Видимый свет не изменяет содержимое памяти, но электродвижущая сила генерируется на каждом внутреннем pn-переходе. Свет той же интенсивности, что и комнатное освещение, не вызывает сбоев во внутренней схеме. Однако сильный свет, например, от вспышки фотоаппарата, может настолько сильно воздействовать на транзисторы, которые в норме должны быть выключены, что они включаются. Нередко можно услышать забавные истории о прототипах, вышедших из-под контроля в тот момент, когда после их завершения была сделана памятная фотография. Именно поэтому необходима наклейка, блокирующая видимый свет.

Условия записи несколько необычны. Удивительно, но дополнительно к основному источнику питания подаются напряжения +12 В, -38 В и -47 В. Ток по напряжению -47 В может достигать 200 мА, что составляет почти 10 Вт мощности. Это относится к модели 1702A; у ранних моделей 1702 пиковый ток составлял 1,2 А, что просто удивительно. По этой причине для программирования необходимо кратковременно подавать питание для генерации импульса записи (1 мс), а затем немедленно отключать питание и давать устройству остыть. Для 1702A требуется пауза, в четыре раза превышающая ширину импульса программирования, в то время как для 1702 — пауза, в 49 раз превышающая ширину импульса программирования. Нарушение этого правила и последовательная подача импульсов записи приведет к выходу устройства из строя. Для надежной записи одного байта требуется импульс записи общей длительностью 100 мс. Таким образом, для 1702A требуется приблизительно две минуты времени программирования, а для 1702 — до 20 минут. Кроме того, сигналы адреса и данных также соответствуют высоким и низким напряжениям, при этом напряжения выше 0 В и -47 В соответствуют высоким и низким напряжениям в зависимости от напряжения питания. Это означало, что почти 20 выводов должны были управляться логическим уровнем амплитудой около 50 В. Это создавало чрезвычайно сложную схему записи. Такое высокое напряжение было необходимо для того, чтобы вызвать лавинный пробой (пробой диэлектрика) и сгенерировать высокоэнергетические горячие электроны. Технология производства того времени требовала таких высоких напряжений для создания электрического поля, достаточно сильного для лавинного пробоя, иначе плотность генерируемых горячих электронов была низкой.

В микросхеме 1702A используется p-MOS техпроцесс, что приводит к большому времени доступа, несмотря на высокое энергопотребление. Время доступа колеблется от 0,75 мкс до 2,5 мкс, при этом типичное время доступа составляет около 1 мкс. Хотя для микропроцессора i8008 это было приемлемо, для i8080A это медленно и требуются циклы ожидания. Среднее энергопотребление составляет чуть более 500 мВт, но была разработана технология, называемая тактированием VGG, которая может еще больше снизить среднее энергопотребление. В 1702A используются два отдельных вывода, VDD и VGG, для питания входной/выходной схемы и внутренней схемы, используемой для чтения содержимого памяти. Отключение последнего источника питания, за исключением операций чтения, значительно снижает энергопотребление. Поскольку внутренняя схема готова к обычному чтению через 0,2 мкс после включения питания, ухудшения времени доступа практически нет. Процессор не только выполняет внутреннюю обработку, но и 256-байтовая емкость памяти процессора 1702A требует большого количества микросхем памяти, поэтому отключение питания всех микросхем, кроме той, из которой процессор считывает данные, может значительно снизить энергопотребление.

                                                                                   Intel 1702A.
  • 2048 бит (256*8)
  • p-MOS технология
  • стирание УФ-излучением и электрическое программирование
  • время программирования всех 2048 бит около двух минут
  • входы и выходы совместимы с микросхемами ДТЛ и ТТЛ
  • выходы с тремя состояниям       
  • 1702А время доступа 1мкс, 1702А-6 — 1,5 мкс
  • напряжение питания +5В, -9В.        

C1702A. 42 неделя 1975 года, Филиппины.

C1702A. Мексика.

Микросхемы, произведенные  Интел в Мексике, более редкие и более ценятся у коллекционеров.  

C1702A. 31 неделя 1980 года. Малайзия.

Совершенно другой корпус микросхемы.

C1702A-6. 46 неделя 1975 года, Филиппины. Данная микросхема отличается от 1702А большим временем доступа.

C4702A. 34 неделя 1975 года, Малайзия. Микросхема формально относится к семейству MCS-40. Имеет время доступа 1,7 мкс.

                                                                                   Intel 2708.
  • 8192 бит (1024*8)
  • NMOS технология
  • 2708 время доступа 450 нс, 2708-1 — 350 нс  
  • входы и выходы совместимы с микросхемами ТТЛ
  • выходы с тремя состояниям       
  • напряжение питания +5В, -5В, +12В.        

C2708.

C2708. Корпус  отличается от корпуса предыдущей микросхемы.. 

HC2708.

C8708.

                                                                                   Intel 2716.
  • 16834 бит (2048*8)
  • NMOS технология
  • Единственный источник питания напряжением +5В
  • 2716 время доступа 450 нс, 2716-1 — 350 нс, 2716-2 — 390 нс, 2716-5 — 490 нс, 2716-6 — 650 нс  
  • входы и выходы совместимы с микросхемами ТТЛ
  • выходы с тремя состояниям         

C2716.

B2716.

D2716.

D2716.

D2716-6.

                                                                                   Intel 2732.
  • 32768 бит (4096*8)
  • Единственный источник питания напряжением +5В
  • 2732 время доступа 450 нс, 2732-4 — 400 нс, 2732-6 — 550 нс
  • входы и выходы совместимы с микросхемами ТТЛ
  • выходы с тремя состояниям         

D2732.