Maskenprogrammierung
Dieser Artikel befindet sich derzeit in der Qualitätssicherung im WikiProjekt Elektrotechnik des Portal Elektrotechnik. Wenn du dich mit dem Thema auskennst, bist du herzlich eingeladen, dich an der Prüfung und möglichen Verbesserung des Artikels zu beteiligen. Der Meinungsaustausch dazu ist in der Diskussion (Artikel „Maskenprogrammierung“ eintragen) zu finden.
Die Maskenprogrammierung bezeichnet das Erzeugen des vom Anwender gewünschten Dateninhalt eines Festwertspeichers (ROM) mittels einer oder mehrerer Masken durch den Halbleiterhersteller. Je nach Aufbau der Speicherzelle eines ROMs erfolgt die Programmierung entweder über die letzten Verdrahtungsmaske (Metallisierung), über Masken zum Einstellen der Dicke des Gateoxids oder über Ionenimplantation.
Festlegen des Dateninhalts durch den Anwender
Der Anwender entwickelt den Dateninhalt für das Bauelement und stellt dem Halbleiterhersteller den Dateninhalt (meist in elektronischer) Form zur Verfügung.
Grundbauelement
Der Halbleiterhersteller produziert in der Halbleiterfabrik einheitliche Grundbauelemente bis zum Programmierschritt. Erst im nachfolgenden Programmierschritt wird der individuelle Dateninhalt des Anwenders in das Bauelement programmiert. Anschließend durchlaufen die jetzt programmierten Bauelemente den weitereren einheitlichen Produktionsdurchlauf bis zur Fertigstellung.
Stückzahlen
Die Herstellung von maskenprogrammierten Bauelementen ist nur bei einer sehr großen Stückzahl wirtschaftlich. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass auf einen Halbleiter-Wafer viele tausende oder zehntausende einzelne Bauelemente enthalten sind. Für den Halbleiterhersteller ist meist nur die Produktion einer Vielzahl von einzelnen Wafern wirtschaftlich.
Herstellungskosten
Das ist nur kostengünstig möglich, wenn ein hoher Bedarf an ROM mit gleichem Dateninhalt besteht. Der Halbleiterhersteller benötigt zur Produktion der Bauelemente individuelle Masken. Diese Masken werden entsprechend den vom Anwender erstellten Dateninhalt hergestellt. Diese individuellen Masken sind meist sehr teuer und müssen vom Anwender bezahlt werden. Die Bezahlung der Masken erfolgt entweder direkt als Einmalzahlung oder die Kosten werden den produzierten Bauelementen aufgeschlagen.
Bei der Produktion von Baugruppen kann der Anwender auf die Programmierung des Bauelements verzichten und spart somit die Ausgaben für den Programmierprozess. Unter Berücksichtigung der Herstellungskosten (Einmalkosten für Masken und Stückkosten pro Bauelement) beim Halbleiterhersteller und den Einsparungen bei der Baugruppenproduktion ergeben sich bei größeren Stückzahlen Kostenvorteile.
Realisierungsdauer und Änderungen
Wenn eine Änderung des Dateninhalts erforderlich ist, müssen beim Halbleiterherstelle neue Masken hergestellt werden. Die Änderungsdauer der Masken liegt im Bereich von mehreren Tagen bis zu wenigen Wochen. Weiterhin müssen erst neue Bauelemente mit dem geänderten Dateninhalt produziert werden. Die Durchlaufdauer durch die Halbleiterfabrik liegt im Bereich von wenigen Tagen bis zu wenigen Wochen. Erst danach sind Bauelemente mit geändertem Dateninhalt für den Kunden verfügbar.
Nachteile
Der Dateninhalt von maskenprogrammierten Bauelementen kann nachträglich nicht mehr geändert werden. Wenn diese Bauelemente einen Datenfehler enthalten, sind diese meist wertlos und können vom Anwender nicht mehr weiter verwendet werden. Weiterhin ist bei einer Fehlfunktion der Baugruppen ein Update des Dateninhalts nicht mehr möglich. In diesem Fall hilft nur der Tausch des Bauelements (entweder auslöten oder Austausch von gesockelten Bauelementen). Hierbei besteht das Risiko, dass bereits ausgelieferte Baugruppen an Kunden zur Nacharbeit zurück gerufen werden müssen.
Alternativen
Zu maskenprogrammierten Bauelementen können Flash-Speicher, E2PROMs oder batteriegepufferte RAM-Speicherbauelemente eine Alternative sein. Im Punkt Änderung des Dateninhalts sind alle 3 Bauelementarten immer eine Alternative, denn bei diesen Bauelementen kann der Dateninhalt nachträglich geändert werden.