PROM MMI 5300 запоминала биты, пережигая проводники на кристалле

На вскрытом кристалле MMI 5300 целая и перегоревшая перемычки различаются сразу. Нихромовая полоска длиной около 8 мкм выглядит как непрерывная дорожка; у записанного бита в ней остаётся разрыв порядка 700 нм. В этой микросхеме начала 1970-х такой обрыв не был производственным дефектом. Его создавали намеренно, чтобы записать ноль. Целая перемычка оставляла единицу.

MMI 5300 — биполярная однократно программируемая память на 1 Кбит, организованная как 256 слов по 4 бита. После изготовления все её пользовательские ячейки находились в одном состоянии: перемычки были целы. Программатор выбирал адрес и биты, которым требовалось стать нулями, затем пропускал через нужные перемычки ток. Узкий нихром нагревался и разрывался. Стереть ошибку уже нельзя: на кристалле оставались целые перемычки и обрывы.

Каждая ячейка содержала диод и плавкую перемычку. Диод изолировал ячейки друг от друга в матрице и открывал путь току только при нужном сочетании строк и столбцов. При чтении выбранная цепь попадала на вход считывающей логики. Целая перемычка давала ей предусмотренный токовый путь; разорванная — нет. Внутренние каскады преобразовывали эту разницу в логический уровень на одном из четырёх выходов. Полярность здесь кажется непривычной: неповреждённый предохранитель кодирует 1, а программирование переводит ячейку в 0.

Физическая сетка оказалась чуть больше полезной памяти: 33×33 элемента вместо ожидаемых 32×32. Лишние строка и столбец служили тестовыми структурами. На одном и том же кристалле инженеры получили 1024 программируемые ячейки, контрольные предохранители, адресную логику и выходные каскады. Это объясняет, почему фотография кристалла выглядит как аккуратная решётка с отдельными зонами дешифраторов по краям.

Адресные входы A3–A7 выбирали один из 32 столбцов. Три младших бита A0–A2 управляли мультиплексорами, которые выбирали нужный сигнал из восьми в каждой из четырёх групп. Так из квадратной матрицы извлекалось четырёхбитное слово. У 5300-1 было восемь адресных входов, четыре выхода с открытым коллектором и 16-выводной корпус; в рекламе MMI 1973 года для этой 256×4 PROM заявлялось время доступа 60 нс.

Плавкие перемычки решали задачу, которая сегодня почти исчезла из поля зрения: как выпустить память без плавающих затворов, без перезаписи и без отдельного носителя программы. Ответ оказался грубым только на словах. Пережечь дорожку шириной в несколько микрометров так, чтобы соседние ячейки и биполярная логика пережили операцию, требовало точной геометрии, ограниченного импульса тока и встроенной проверки. MMI указывала для семейства extra fuses и тестовые цепи, а также заявляла выход годных после программирования выше 95%.