EPROM

Ein EPROM ist ein nichtflüchtiger Speicherbaustein, der Daten nach Stromausfall behält, dem Benutzer aber ermöglicht, seinen Inhalt zu löschen und neue Daten einzuschreiben. Die Bezeichnung steht für Erasable Programmable Read-Only Memory. Anders als maskenprogrammierte ROMs, die bei der Herstellung festgelegt sind, lässt sich ein EPROM vor Ort neu programmieren. Das macht ihn wertvoll für Prototypen, Firmware-Updates und Situationen, in denen Flexibilität vor dem Übergang zur Massenproduktion erforderlich ist.

Der Kern eines EPROM ist eine Matrix aus Floating-Gate-Transistoren. Jede Zelle speichert ein Bit, indem sie Ladung auf einem isolierten Polysilizium-Gate festhält, in der Regel für zehn Jahre oder länger. Um den gesamten Chip auf einmal zu löschen, wird das Bauteil etwa zehn bis zwanzig Minuten lang ultraviolettem Licht (typischerweise 254 Nanometer) ausgesetzt, das durch ein Quarzfenster im Gehäuse scheint. Die UV-Photonen geben eingefangenen Elektronen genug Energie, um zu entkommen, und setzen alle Zellen auf den logischen Zustand 1 zurück. Der Chip kann dann neu programmiert werden, indem höhere Spannungen (etwa 12 bis 21 Volt, je nach Auslegung) angelegt werden, um frische Ladung in ausgewählte Zellen einzuspeisen.

Standard-EPROM-Gehäuse gab es in vertrauten kunststoff- oder keramikgebundenen DIPs, PLCCs und später in oberflächenmontierten Formen. Typische Kapazitäten reichten von 2 Kilobit bis zu mehreren Megabit, die praktische Grenze lag aber um 4 Megabit herum, bevor schnellere Alternativen dominant wurden. Die Zugriffszeit lag normalerweise zwischen 150 und 450 Nanosekunden. Löschzyklen waren nicht wirklich unbegrenzt: Das Floating-Gate-Oxid verschlechterte sich nach etwa 100 bis 1000 Programm-Lösch-Zyklen, aber das spielte für die Entwicklungsarbeit kaum eine Rolle.

Varianten und Ersatz

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) verbesserte den EPROM, indem es bytegenaue elektrische Löschung ohne Ausbau des Chips aus der Schaltung ermöglichte und die UV-Lampe völlig überflüssig machte. Flash-Speicher verfeinerte diesen Ansatz weiter mit schnellerem Blocklöschen und höherer Dichte und verdrängte schließlich sowohl EPROM als auch EEPROM aus den meisten Anwendungen. Heute begegnet man EPROMs hauptsächlich in Legacy-Systemen und als Lehrbeispiele dafür, wie nichtflüchtige Speicher funktionieren.

In der Praxis machte das UV-Fenster EPROMs unbequem für Feldservice und machte sie anfällig für unbeabsichtigtes Löschen, wenn sie über die Jahre hinweg Sonnenlicht oder starken Leuchtstofflampen ausgesetzt waren. Ingenieure klebten manchmal Klebeband oder undurchsichtige Aufkleber auf das Fenster, um das Bauteil nach der Programmierung zu sperren. Das Herausziehen des Chips in einen externen Programmer, Warten auf UV-Bestrahlung und Wiedereinbau schuf Reibungsverluste, die verschwanden, sobald EEPROMs in den 1990er Jahren ähnliche Dichte und Kosten erreichten. EPROM wurde dennoch zum Arbeitstier eingebetteter Systeme in den 1980er Jahren und erschien in Mikrocontroller-Platinen, Industriereglern und frühen Personal Computern.