PROMとは？一度書き込みで実現する不揮発性メモリの仕組み

PROM(Programmable Read-Only Memory)は、一度書き込みを行うと再度変更できない不揮発性メモリです。

製造後にユーザーがデータを書き込むため、主にファームウェアなど変更の必要がない情報の保存に利用されます。

電源を切っても記憶内容が保持されるため、安定した動作が求められる電子機器に広く使用されています。

また、用途に応じて後からデータの書き換えが可能なEPROMやEEPROMといったメモリも選択肢として存在します。

PROMの基本

PROMの定義と特徴

PROMは一度だけデータを書き込むことができる不揮発性メモリです。

• 製造時にはデータが書き込まれておらず、後から一度だけプログラム可能です。
• 一度書き込んだ後のデータ変更は行えず、恒久的に保存されます。
• 主にファームウェアやマイクロコードなど、更新の必要がないデータの保存に適しています。

一度書き込みの仕組み

PROMは一度だけ書き込みが可能な特性を生かし、各メモリセルに備えられたヒューズによりデータが固定されます。

• プログラミング時にヒューズ部に適用される電流で、特定のヒューズが切断されます。
• 切断したヒューズにより、そのセル内のビットが0として記録され、以降の変更はできません。
• この仕組みにより、記録されたデータが電源断後も保持されます。

動作原理と構造

ヒューズ技術による書き込みプロセス

PROMの書き込みプロセスは、ヒューズ切断技術を利用しています。

• プログラミング時に各メモリセルのヒューズに対して計算された電流を供給します。
• 特定のヒューズが切断されることで、対応するビットが0に固定されます。
• 一度切断されたヒューズは元に戻らないため、データの復元や変更は不可能です。

メモリセルの構成

PROMの各メモリセルは、トランジスタとヒューズから構成されています。

• トランジスタは電気信号の制御とセルへのアクセス管理を行います。
• ヒューズは書き込みされた情報を固定し、不揮発性を実現します。
• このシンプルな構造により、信頼性の高いデータ保存が可能となっています。

他のメモリとの比較

マスクROMとの違い

マスクROMは製造時にデータが焼き付けられるメモリで、変更の必要がない用途に向いています。

• マスクROMは製造プロセス中にデータが決定されるため、量産向けの固定的なデータ保存に適します。
• PROMは製造後にデータを書き込むことが可能なため、開発段階での柔軟な対応や少量生産のニーズに応えます。

EPROMおよびEEPROMとの比較

EPROMおよびEEPROMはデータの消去・再書き込みが可能なメモリです。

• EPROMは紫外線によってデータを消去し、再プログラムが行える仕組みがあります。
• EEPROMは電気的にデータの消去と書き込みが可能なため、頻繁に更新が求められる用途に向いています。
• 一方、PROMは一度だけ書き込みができ、消去や再プログラムはできないため、更新の必要がない安定した用途に最適です。

応用事例

ファームウェアへの利用例

PROMはファームウェアの保存に広く使用されています。

• システム起動時や初期化処理に必要なプログラムを固定し、確実に読み出すための手段として利用されます。
• 書き換えの必要がないため、予期せぬ改変を防ぎ、信頼性が求められる環境で活躍します。

マイクロコントローラでの活用例

マイクロコントローラには、起動プログラムや基本制御プログラムが格納されることが多いです。

• PROMに格納されたプログラムは、電源投入時の安定した動作を支える重要な役割を担います。
• 更新が不要な機器において、誤動作のリスクを低減するために適した選択肢となります。

まとめ

PROMは一度だけ書き込みが可能な不揮発性メモリとして、ファームウェアやシステム起動用プログラムの保存に強みを発揮します。

• 製造後に柔軟なプログラムの書き込みが可能な点と、一度決定されたデータが恒久的に保持される点が特徴です。
• ほかのメモリと比較した際、更新の必要がない用途に非常に適しており、信頼性の高い動作が期待できます。

PROMの特性を正しく理解し、適切な用途で選択することで、電子機器の安定した運用につながります。