Memori semi Konduktor

Memori   Semikonduktor

Secara umum memori semikonduktor dibagi dalam beberapa bagian yaitu :

1.      Menurut Fungsinya, dibedakan menjadi Memori Baca - Tulis dan Memori Hanya  Dibaca.

2.      Menurut cara Aksesnya, yaitu Memori yang diakses secara acak dan memori yang yang diakses secara serie.

3.      Menurut jenis Sel Memori, dapat dibedakan menjadi Statis RAM dan Dinamis RAM.

4.      Menurut  Teknologinya, dibedakan menjadi Bipolar Memori dan MOS Memori.

Keempat ciri ini mempunyai ketergantungan satu dengan yang lain sehinga secara teoritis ada 24 = 16 type memori yang berbeda - beda.  Memori Baca Tulis yang dalam pemakaian sehari-sehari disebut RAM. Dengan menunjuk lokasi sel memori melalui jalur alamat ( address ) informasi 1 atau 0 dapat dituliskan, disimpan dan sewaktu-waktu dapat dibaca kembali selama RAM bekerja dalam keadaan normal. Segera setelah sumber tegangan dimatikan informasi yang telah tersimpan akan hilang.  Pada Memori yang Hanya Dapat Dibaca, data yang telah tersimpan di dalamnya akan tetap tersimpan walaupun sumber tegangan yang terpasang dimatikan.

 

A.     RAM ( Random Acces Memori )

Teknik Mikroprosessor Memori Semikonduktor 87 Untuk semua sistem mikrokomputer harus  mempunyai sejumlah tempat penyimpanan data yang biasanya digunakan adalah memori baca - tulis atau disebut RAM. Tempat penyimpanan data di dalam RAM tidak hanya dapat ditulisi dan dibaca sesuai yang kita inginkan tetapi juga digunakan untuk penyimpan variabel-variabel dan hasil-hasil sementara dari suatu proses. RAM juga disebut Volatile Memory karena jika sumber tegangan yang ada padanya dimatikan maka semua data yang telah tersimpan di dalam RAaM akan hilang. Di dalam kenyataannya RAM dibedakan antara Statis dan

Teknik  Mikroprosessor Memori Semikonduktor 88 Dinamis RAM. Sebuah SRAM elemen penyimpannya terdiri dari bistabile Flip-Flop, sedangkan DRAM elemen penyimpannya terdiri dari elemen Kondensator. 

B.     ROM ( Read Only Memory  )

Apabila informasi yang disimpan tidak boleh hilang walaupun sumber tegangan dimatikan maka informasi tersebut  disimpan di dalam ROM. Perubahan program atau program bagian yang lain tidak  mungkin lagi dilakukan di dalam memori jenis ini. Dalam sistem komputer ROM biasanya digunakan untuk menyimpan program monitor. Program yang akan disimpan di ROM biasanya program pesanan dari komunitas tertentu, sedangkan pemrogramannya dilakukan di tempat pabrik pembuatnya. ROM biasanya juga berisi program yang dapat dipakai secara umum misalnya karakter Generator, Dekoder atau fungsi – fungsi lain yang lazim dipakai. Jenis memori ini tidak memungkinkan diisi program oleh pengguna.

C.     PROM (  Programmable  Read  Only  Memory  )

Memori jenis ini hanya memberikan kesempatan kepada pengguna untuk memprogram sekali saja. Jika terjadi kesalahan data atau kesalahan penempatan alamat maka tidak mungkin lagi melakukan perubahan karena setiap bit pada masing - masing lokasi memori tidak mungkin dapat dihapus oleh karena hal tersebut maka memori jenis ini di  pasaran secara umum tidak lagi digunakan.

D.    EPROM  ( Erasable Programmable  Read  Only  Memory  )    EEPROM ( Electrical  Erasable Programmable  Read  Only  Memory  )

Memori jenis ini memberi kesempatan kepada para pemakai untuk melakukan pemrograman ulang secara total. Pemrograman di lakukan dengan Eprom  Writer, dalam keadaan memori kosong ( isinya telah dihapus terlebih dahulu ). Pada EPROM menghilangkan / menghapus isi program dengan cara menyinari cendela yang ada padanya dengan sinar Ultra Violet ( UV ), sedangkan pada EEPROM dengan cara memberikan tegangan yang ditetapkan pada kaki yang telah ditetapkan.

E.      EAPROM  ( Erasable Alterable Programmable  Read  Only  Memory  )

Memori jenis ini memungkinkan untuk dirubah isinya yang berada di setiap sel memori  tanpa harus menghapus semua isinya terlebih dahulu. Bentuk dan rangkaian dari memori ini sangat jarang ditemui.

I.            Memori  Baca - Tulis

Pada memori jenis ini, setiap saat informasi baru dapat dituliskan di sel memori, disimpan dan dibaca ulang. Dari organisasi memori di bedakan dalam organisasi Bit dan organisasi “Word” yang biasanya “Word” terdiri dari sejumlah Bit yang disatukan / dipadukan. RAM yang mempunyai kapasitas kecil biasanya adalah statis RAM, sedangkan RAM yang mempunyai kapasitas besar biasanya dinamis RAM.

i.            Organisasi Memori

Susunan dari sel – sel memori RAM dibentuk dalam matrik. Di bawah ini adalah sebuah memori 64 bit dan setiap sel memori menempati koordinatnya masing-masing.

Untuk menunjuk ( Meng-access ) sel memori tertentu dibutuhkan koordinat yang terbentuk dari X dan Y yang biasanya juga disebut jalur alamat (address). Contoh di atas adalah sel memori yang berlokasi pada koordinat  X3, Y7. Cara di atas jumlah jalur alamatnya dapat diperkecil jumlahnya dengan decoder yang akan dibicarakan berikutnya.

      ii.            Sel  Memori  Statis

Rangkaian dasar dari sel memori statis adalah bistabil Flif – Flop. Bistabil Flif-Flop dapat dibangun dari Bipolar Transistor atau teknologi MOS.

A.     Sel  Memori Statis Teknologi Bipolar

Sebuah sel memori statis bipolar menggunakan 2 ( dua ) buah multi Emitter Transistor yang dalam teknik TTL ( Transistor Transistor Logik ) sudah tidak asing lagi. Di bawah ini adalah gambar prinsip sebuah sel memori .

Sebuah sel memori dinyatakan dalam keadaan istirahat jika jalur x dan y ( jalur alamat ) yang membentuk titik silang diberikan sinyal  L. Dalam keadaan ini arus Emittor dari dua Emitter masing-masing transistor melalui jalur alamat ke ground ( massa ). Kaki Emitter yang ketiga dari masing-masing transistor tidak ada arus yang mengalir dan melalui jalur baca tulis ( SL ) informasi dapat dibaca atau ditulis Untuk mengaktipkan salah satu sel memori, kedua jalur x dan y harus mendapatkan sinyal H. Dalam keadaan ini dua dari tiga Emitter pada masing-masing transistor mendapat sinyal H dan arus Emitter dari salah satu transistor yang aktif dapat mengalir melalui jalur SL yang sesuai. Sel memori statis bipolar hampir tidak mempunyai penundaan waktu tulis dan waktu baca, tetapi mempunyai kelemahan karena setiap bit yang tersimpan menimbulkan kerugian daya yang relatif besar, karena satu diantara dua transistor selalu aktif ( ON ). 

B.      Sel  Memori Statis Teknologi MOS

Kerugian daya akibat bit yang tersimpan pada memori ini relatif kecil dibanding  bipolar memori.

Sebuah sel memori telah terpilih jika pada jalur x dan y diberikan sinyal H. Dengan keadaan ini maka pasangan transistor T5 / T6 dan juga T7 / T8 menjadi ON, sehingga informasi yang berada pada titik A dan titik B dilalukan ke jalur SL 1 dan SL 2. Untuk melakukan perintah baca agar informasi sampai sampai ke output masih membutuhkan Driver. Untuk melakukan perintah tulis informasi dari luar yang telah melalui Driver dikirimkan melalui jalur SL. Transistor T5, T6, T7 dan T8 yang ON dan tergantung dari keadaan yang diinginkan akan mempengaruhi keadaan bistabil T1,T2, T3, dan T4.  

    iii.            Sel Memori Dinamis Teknologi MOS 

Sel memori dinamis hanya dibuat dalam teknologi MOS. Informasi yang tersimpan dalam memori ini tidak dalam bentuk bistabile, tetapi sebagai tegangan pengisian

kondensator. Karena adanya arus bocor yang tidak bisa dihindari maka kondensator - kondensator pada memori ini selalu dalam keadaan pengosongan, sehingga agar isinya dapat bertahan harus selalu dilakukan pengisian ulang setiap saat. Proses yang demikian dinamakan penyegaran ( refresh ) yang waktu penyegaranya pada kebanyakan memori adalah T = 2 ms.

Untuk luasan chip yang sama, memori dinamis ini dapat dibangun lebih banyak sel memori dibanding memori statis, oleh karena itu untuk memori yang mempunyai kapasitas besar biasanya terbuat dalam dinamis memori. Input sinyal disambungkan langsung dengan model fungsi AND MOS. Sebuah pulsa positif pada input kapasitor CG akan melakukan pengisian. Tahanan bocor pada RG menyebabkan kapasitas CG melakukan pengosongan. Agar supaya tegangan kondensator tidak turun dibawah tegangan sinyal H, pulsa penyegaran harus dipersiapkan tepat waktu. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, pulsa penyegaran mempunyai hubungan konjunktiv dengan level sinyal tersimpan. Selama titik A pada level sinyal H, pada output Gerbang AND akan selalu sama dengan pulsa penyegaran, sehingga kondensator CG selalu melakukan penyegaran pengisian secara poriodik. Jika titik A dihubungkan dengan Ground ( sinyal 0 ) maka kondensator CG  akan melakukan pengosongan dengan cepat dan output pada Gerbang AND selalu L ( sinyal 0 ), sehingga pulsa penyegaran terputus ( tidak terjadi penyegaran ).

       I.            Memori Hanya Dibaca ( ROM ) 

Seperti penjelasan terdahulu bahwa informasi yang telah ada di dalam ROM hanya dapat dibaca, sedangkan pengguna sama sekali tidak dapat merubah isinya karena informasi yang ada pada ROM terbentuk bersamaan dengan pembuatan ROM di pabrik pembuatannnya

Melalui D1 dan D2, Input A dan B dan Output Q, dalam hubungan Gerbang AND, sehingga pada Q1 akan berlogika H jika  A = 1 dan B = 1. Dari hubungan dioda matrik di atas program yang ada pada ROM dapat dinyatakan dalam Tabel Kebenaran di bawah ini.

Selain cara di atas, terdapat juga ROM yang terbuat dari Gerbang-gerbang logik yang lain, tetapi ada juga yang terbuat dari Multi Emitter Transistor.\

     II.            ROM Dapat Diprogram ( PROM ) 

Pada PROM yang terbuat dari dioda matrik dan belum diprogram setiap persilangan antara kolom dan baris terisi dioda. Tergantung dari typenya PROM yang belum diprogram pada outputnya hanya berlogika 1 atau 0. Pada penghantar setiap dioda dipasang secara seri sebuah tahanan terbuat dari NiCr ( Nickel Chrom ) yang mudah terbakar jika dialiri arus lebih. Pemrograman PROM dilakukan dengan cara memberikan pulsa arus lebih pada dioda yang dikehendali sehingga tahanan yang terpasang terbakar (terputus) dan dengan demikian dioda yang bersangkutan tidak berfungsi. Proses pemrograman seperti ini disebut proses “ FUSE - LINK “

Proses yang sama dengan pembakaran tahanan NiCr digunakan juga pada matrik dengan Multi – Emitter Transistor seperti gambar dibalik. Transistor yang digunakan pada jenis ini adalah Transistor NPN. Pada transistor ini emittor yang disambung dengan jalur y dan kolektor disambungkan pada  jalur x dari matrik, basisnya tidak terhubung selama dalam keadaan belum terprogram. Untuk memprogram sel memori dengan cara memberikan arus pulsa yang besar pada transistor yang sesuai maka akan terbentuk "Basis-Emitor Dioda", yang sebelum diprogram lintasan basis emittor hanya mempunyai tahanan 100 kΩ, dan setelah di program lintasan Basis - Emitornya - hanya mempunyai tahanan ± 200 Ω.

Proses pemrograman seperti ini disebut proses AIM ( Avalanche Induced Migration ≈ menghubung singkat  "Basis-Emitter-Dioda"  sebuah transistor ).

  III.            ROM Dapat  Dihapus  dan  Diprogram  

Ada dua cara untuk menghapus isi program pada memori ini yaitu menyinari jendela memori dengan Ultra Violet dan menghapus isinya secara elektronik. ( EEPROM, EAPROM ).Memori yang dapat dihapus dengan Ultra Violet disebut EPROM. Sel memori pada EPROM dibangun dari dua Transistor MOS. Salah satu dari Transistor disambung langsung dengan jalur alamat x, sedangkan pada D dan S disambung dengan jalur alamat  y.

Bentuk penyambungan yang seperti pada gambar dibalik disebut  FAMOS - Transistor ( FAMOS = Floating gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor  ≈  memori MOS dengan Gerbang Mengambang ).

  IV.            Decoder Alamat

Sel memori biasanya disusun dalam matrik kuadrat. Sebuah sel memori secara eksak dapat ditentukan tempatnya  melalui baris dan kolomnya, dan untuk mengetahui Jumlah jalur memori  dapat digunakan perhitungan sejenis dibawah ini.

Gambar diatas adalah 64 Bit RAM yang membutuhkan 8 jalur x dan 8 jalur y untuk pengalamatan setiap Bit memori . Melalui address decoder jumlah jalur alamat dapat direduksi menjadi 2 x 3 = 6 jalur dan dengan 6 jalur alamat  yang telah di decoder ini, setiap sel memori dari 64 sel memori yang ada dapat dituju. Address decoder biasanya tidak nampak secara fisik dari luar karena telah disatukan di dalam 1 chip memori. Dengan address decoder maka telah tereduksi jumlah jalur  alamatnya. Address decoder  maka terreduksi jumlah alamatnya.  Address  decoder ini  sangat  bermanfaat.