Las tecnologías de memoria como EPROM y EEPROM están en demanda en la evolución de los sistemas digitales. Ambos son tipos de memoria no volátil, diseñados para retener información incluso cuando se quita la energía, pero difieren significativamente en la forma en que almacenan, borran y actualizan los datos. Comprender estas diferencias es necesario para cualquiera que trabaje con sistemas integrados. Este artículo explica cómo funcionan EPROM y EEPROM, compara sus características y explora sus ventajas, limitaciones y aplicaciones.
¿Qué es la EEPROM?
EEPROM significa memoria de solo lectura programable borrable eléctricamente. Es un tipo de memoria no volátil, lo que significa que retiene la información almacenada incluso cuando el dispositivo está apagado.
La principal ventaja de EEPROM es su capacidad para ser reprogramada eléctricamente. Los datos se pueden borrar y reescribir directamente en la placa de circuito utilizando señales de voltaje controladas, eliminando la necesidad de quitar físicamente el chip. A diferencia de los tipos de ROM anteriores que requerían un borrado completo, EEPROM admite el borrado a nivel de bytes, por lo que los bytes específicos se pueden actualizar sin perturbar el resto de la memoria.
Esto hace que EEPROM sea muy adecuado para almacenar datos pequeños pero importantes, como ajustes de configuración, valores de calibración o parámetros de firmware que pueden necesitar ser modificados varias veces durante el ciclo de vida de un sistema.
¿Qué es EPROM?
EPROM significa Memoria de solo lectura programable borrable. Al igual que EEPROM, es una memoria no volátil, lo que significa que los datos almacenados permanecen intactos incluso cuando se apaga la alimentación. Sin embargo, utiliza un método de borrado diferente en comparación con los tipos borrables eléctricamente.
Un chip EPROM está empaquetado con una ventana de vidrio de cuarzo que expone el silicio en el interior. Cuando se somete a luz ultravioleta (UV), la carga almacenada en las celdas de memoria se descarga, borrando efectivamente los datos. Este proceso suele durar entre 15 y 20 minutos de exposición a los rayos UV. Para actualizar o reescribir datos, el chip primero debe retirarse del circuito, borrarse bajo luz ultravioleta y luego colocarse en un programa especial que utiliza voltajes de programación relativamente altos (12-24 V). Después del borrado, todas las celdas de memoria vuelven a su estado inicial y se pueden escribir nuevos datos.
EPROM vs. EEPROM: comparación de características
| Aspecto | EPROM | EEPROM |
|---|---|---|
| Método de borrado | Luz ultravioleta a través de la ventana de cuarzo | Pulsos de tensión eléctrica |
| Reprogramación | Requiere extracción + programador externo | En circuito, no es necesario retirarlo |
| Granularidad | Chip entero borrado a la vez | Posibilidad de borrado a nivel de bytes |
| Retención de datos | 10-20 años | 10+ años |
| Facilidad de uso | Se requiere hardware externo lento | Más rápido, más simple, sin dispositivo adicional |
Estructura interna y principio de funcionamiento de EPROM y EEPROM
Tanto EPROM como EEPROM están construidos sobre transistores MOSFET de puerta flotante, que utilizan una puerta aislada para atrapar o liberar electrones. La presencia o ausencia de carga almacenada determina si una celda de memoria representa un "0" o "1" lógico.
• EPROM: La programación se logra aplicando un alto voltaje que fuerza a los electrones a entrar en la puerta flotante a través de la inyección de portador caliente. Una vez atrapados, estos electrones permanecen durante años, lo que hace que los datos no sean volátiles. Para borrar la memoria, el chip se expone a la luz ultravioleta (UV), que proporciona la energía necesaria para liberar los electrones atrapados a través de la ventana de cuarzo. Esto restablece todas las celdas simultáneamente.
• EEPROM: en lugar de luz ultravioleta, EEPROM se basa en el efecto túnel de Fowler-Nordheim, un efecto de túnel cuántico que permite que los electrones entren o salgan de la puerta flotante bajo campos eléctricos controlados. Este mecanismo admite el borrado eléctrico directamente en la placa de circuito, lo que permite actualizaciones selectivas a nivel de bytes y una reprogramación más rápida sin quitar físicamente el chip.
Pros y contras de EEPROM y EPROM
| Aspecto | EEPROM | EPROM |
|---|---|---|
| Ventajas | • Admite programación en circuito (no es necesario eliminarlo) • Borrado a nivel de bytes para actualizaciones selectivas • Disponible en versiones serie (I²C, SPI) y paralelas • Alta resistencia (\~1 millón de ciclos de escritura/borrado) • Retención de datos fiable (10-20 años) | • No volátil con una larga retención de datos (10 a 20 años) • Reutilizable, a diferencia de PROM de una sola vez • Rentable durante su era principal • Adecuado para la creación temprana de prototipos y desarrollo |
| Desventajas | •Más caro que la EPROM • Resistencia limitada en comparación con el Flash moderno• Operaciones de escritura más lentas que las lecturas • Capacidad típicamente menor que Flash | • Solo borrado completo del chip (sin edición selectiva) • Requiere luz ultravioleta y ventana de cuarzo para el borrado • Tiempo de borrado lento (15-20 minutos) • Necesita un programador externo de alto voltaje • Vulnerable a la exposición accidental a los rayos UV |
Aplicaciones de EPROM y EEPROM en electrónica
EPROM
• Almacenamiento de firmware en los primeros microcontroladores: proporcionó una forma confiable de almacenar código incrustado antes de que EEPROM y Flash se convirtieran en estándar.
• Memoria de programa en computadoras personales y calculadoras: Comúnmente utilizado para contener software de sistema y programas lógicos.
• Instrumentos digitales: se encuentran en osciloscopios, equipos de prueba y dispositivos de medición que requieren un almacenamiento estable del programa.
• Kits de creación de prototipos y capacitación: Favorecido en entornos educativos y de desarrollo porque los datos podrían borrarse y reescribirse varias veces para su prueba.
EEPROM
• Almacenamiento BIOS/UEFI en computadoras: Contiene instrucciones importantes de inicio del sistema y se puede actualizar sin reemplazar el hardware.
• Datos de calibración del sensor: se utilizan en sistemas automotrices e industriales para almacenar valores de calibración ajustados que necesitan actualizaciones ocasionales.
• Dispositivos de telecomunicaciones: Permite la reconfiguración de campo de módems, enrutadores y estaciones base sin reemplazo de chip.
• Tarjetas inteligentes y etiquetas RFID: Proporciona memoria segura y no volátil para autenticación, gestión de identidades y datos de transacciones.
Dispositivos médicos: almacena parámetros específicos del paciente y datos de configuración en instrumentos como monitores de glucosa o marcapasos.
PROM vs. EPROM vs. EEPROM
| Característica | PROM | EPROM | EEPROM |
|---|---|---|---|
| Programación | Solo una vez: los datos se escriben permanentemente durante la programación inicial. | Regrabable con luz UV: Requiere extracción y reprogramación con alto voltaje. | Regrabable eléctricamente: Admite la reprogramación directamente en la placa de circuito. |
| Borrado | No es posible: Una vez escritos, los datos no se pueden cambiar ni eliminar. | Borrado de todo el chip: toda la memoria debe borrarse mediante la exposición a los rayos UV a través de una ventana de cuarzo. | Borrado selectivo: puede borrar a nivel de byte o todo el chip según sea necesario. |
| Reutilización | No: No se puede reutilizar una vez programado. | Sí: borrado y reescrito varias veces (pero limitado). | Sí: Alta flexibilidad con actualizaciones frecuentes. |
| Resistencia | 1 ciclo (escribir una vez). | Alrededor de 100-1,000 ciclos antes del desgaste del dispositivo. | Alrededor de 1.000.000 de ciclos, mucho más alto que EPROM. |
| Uso en circuito | No: Debe programarse antes de la instalación. | No: Debe retirarse para el borrado y reprogramación de los rayos UV. | Sí: admite actualizaciones en circuito, lo que lo hace ideal para sistemas modernos. |
| Costo | Bajo: Muy barato por bit. | Moderado: Más caro que PROM pero asequible en su época. | Mayor por bit: Más costoso que PROM/EPROM, pero ofrece una flexibilidad superior. |
EPROM vs. EEPROM vs. memoria flash
| Característica | EPROM | EEPROM | Memoria Flash |
|---|---|---|---|
| Método de borrado | Luz ultravioleta a través de la ventana de cuarzo | Eléctrico, nivel de bytes | Eléctrico, nivel de bloque/página |
| Programación | Requiere extracción + programador de alto voltaje | Reprogramación eléctrica en circuito | Reprogramación eléctrica en circuito |
| Reutilización | Sí, pero lento e inconveniente | Sí, es posible realizar actualizaciones frecuentes | Sí, optimizado para reescrituras a gran escala |
| Resistencia | \~100–1,000 ciclos | \~1,000,000 ciclos | \~10,000–100,000 ciclos (depende del tipo) |
| Velocidad | Muy lento (borrado UV: 15-20 min) | Moderado (escribe más lento que lee) | Rápido (operaciones de bloque, mayor rendimiento) |
| Capacidad | Pequeño (rango KB-MB) | Pequeño a mediano (rango KB-MB) | Muy alto (rango MB-TB) |
| Costo por Bit | Moderado (histórico) | Más alto | Bajo (estándar de almacenamiento masivo) |
| Uso típico | Sistemas heredados, creación de prototipos, educación | BIOS, datos de calibración, dispositivos seguros | Unidades USB, SSD, tarjetas SD, teléfonos inteligentes, microcontroladores |
Conclusión
EPROM y EEPROM fueron hitos en la tecnología de memoria, cada uno de los cuales sirvió como puente hacia soluciones de almacenamiento más avanzadas como Flash. EPROM ofrecía una forma práctica de reprogramar dispositivos en su época, mientras que EEPROM introdujo una mayor flexibilidad con actualizaciones selectivas y en circuito. Hoy en día, EEPROM sigue siendo relevante para almacenar datos pequeños pero críticos, mientras que Flash domina las necesidades de almacenamiento a gran escala. Al comparar estos tipos de memoria, obtiene una imagen clara de cómo ha avanzado la tecnología y por qué EEPROM todavía encuentra su lugar en la electrónica moderna.
Preguntas frecuentes [FAQ]
¿Por qué la EEPROM es mejor que la EPROM?
EEPROM es mejor porque permite la reprogramación eléctrica en circuito, admite el borrado a nivel de bytes y elimina la necesidad de luz ultravioleta o eliminación de chips. Esto lo hace más flexible y conveniente que EPROM.
¿Es lo mismo la memoria flash que la EEPROM?
No. La memoria flash se basa en la tecnología EEPROM, pero está optimizada para alta densidad y borrado a nivel de bloque/página. EEPROM permite el borrado a nivel de bytes, mientras que Flash es más rápido y más barato por bit, lo que lo hace ideal para el almacenamiento masivo.
¿Cuánto tiempo pueden EEPROM y EPROM retener datos?
Ambos pueden retener datos durante 10 a 20 años, aunque la resistencia de EPROM está limitada a ~ 100 a 1,000 ciclos, mientras que EEPROM puede durar hasta ~ 1,000,000 ciclos.
¿Por qué EPROM necesita una ventana de cuarzo?
La ventana de cuarzo permite que la luz ultravioleta penetre en el chip para borrar las cargas almacenadas de la puerta flotante. Sin esta ventana transparente, el borrado no sería posible.
¿Dónde se sigue utilizando la EEPROM hoy en día?
EEPROM se usa ampliamente en firmware BIOS / UEFI, calibración de sensores, etiquetas RFID, tarjetas inteligentes, dispositivos médicos y equipos industriales donde se necesitan actualizaciones selectivas.