探秘1970年代PROM芯片:微观保险丝如何存储数据

Looking inside a 1970s PROM chip that stores data in microscopic fuses (2019)

探秘1970年代PROM芯片:微观保险丝如何存储数据

我拆解了一枚来自1970年代的MMI 5300 PROM芯片,它通过微型保险丝存储1024位数据。与常规RAM不同,PROM只能编程一次,通过熔断保险丝写入数据。芯片采用NPN晶体管构建,数据以33×33的阵列排列,每个位由二极管和保险丝组成。编程时需施加27伏高压脉冲,精确控制时间以熔断特定保险丝。这种设计在当时极为先进,展现了早期半导体技术的精妙之处。

芯片通过熔断微型保险丝来存储数据,完好的保险丝代表1,熔断的保险丝代表0。
  1. adrian_b

    我怀疑输出多路复用器之所以采用二极管 - 晶体管逻辑(DTL)而非 TTL,是因为更简单的 DTL 电路更能适应高编程电压。DTL 电路使用阻值很大的电阻,并由编程电压进行偏置。

    是的,必须使用 DTL 而不是 TTL,因为 TTL 门本质上等同于一种 DTL 门,只是其中的二极管是双极结型晶体管(BJT)的基极 - 发射极二极管。然而,BJT 的基极 - 发射极结击穿电压非常低,虽然高于 TTL 集成电路的 +5V 电源电压,但却低于 PROM 所需的编程电压(通常为 +12V)。

    因此,TTL 门会被编程电压击穿损坏。

    在早期的 DTL 逻辑电路大多被供电电压为 +5V 的更快 TTL 逻辑电路取代后的几年里,仍有一些 DTL 集成电路可供使用,它们专为噪声环境下的工业应用而设计,在这些应用中,抗噪性比速度更重要,因此这些 DTL 集成电路采用了更高的电源电压,例如 +15V,而 TTL 电路无法在此电压下工作。

    最终,这些高压 DTL 电路被 RCA CD4000 CMOS 逻辑电路系列所取代,后者既能使用相同的高电源电压,又能大幅降低功耗。

    几十年后,稳压电源的成本下降了数个数量级,使得为工业环境中使用的电子设备确保更少的传导噪声成为可能,这基本上消除了……

  2. laughing_man

    是啊……我记得把这些芯片设计到电路板上。它们比 EPROM 便宜得多,所以我们开发时用 EPROM,量产时用 PROM。

    然后,一旦发现有问题,我们就把所有 PROM 焊下来换掉。

  3. ggm

    我记得在大学时就知道这些芯片,后来学到了可重编程的紫外线擦除 PROM,当时我就在想,那些负责熔断连接的“魔法小精灵”,在可重编程的版本里肯定也拿着微型电烙铁来修复它们(我们常说,如果你让电路板上的“魔法小精灵”冒烟跑掉了,那它停止工作也就不足为奇了……)

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2026-08-04