La mémoire OTP (One Time Programmable) est non volatile, ce qui signifie qu'elle conserve ses données lorsqu'elle est mise hors tension. Il s'agit d'un type spécial de mémoire morte qui ne peut être programmée ou écrite qu'une seule fois. Une fois cette mémoire programmée ou écrite, elle ne peut être réécrite sans équipement et procédures spéciaux.
La programmation d'une mémoire OTP nécessite un équipement spécialisé, car la mémoire doit être exposée à la lumière ultraviolette pendant une durée et une intensité précises, ou à d'autres conditions similaires. Ces conditions ne peuvent normalement pas se produire par accident et nécessitent des conditions extrêmement spécifiques pour programmer la mémoire.
Ce petit guide présente aux lecteurs ce qu'est la mémoire OTP (One Time Programmable), comment elle est utilisée et quelques exemples d'endroits où vous pouvez trouver une mémoire OTP dans votre vie quotidienne.
Qu'est-ce que l'OTP dans les puces SOC ?
Dans les puces SOC, l'OTP (One-Time Programmable) est un type de mémoire non volatile qui ne peut être programmée qu'une seule fois. Une fois écrites, les données sont permanentes et ne peuvent être modifiées. Par rapport aux mémoires MTP (Multi-Time Programmable), telles que les EEPROM, les mémoires OTP ont un encombrement réduit et ne nécessitent pas d'étapes de fabrication supplémentaires, ce qui les rend très répandues dans les puces à faible coût. Les mémoires OTP sont souvent utilisées pour stocker des données fiables et fréquemment consultées, telles que le code d'amorçage, les clés de chiffrement et les paramètres de configuration des appareils analogiques.
La programmation de la mémoire OTP nécessite un équipement spécialisé, car la mémoire doit être exposée à la lumière ultraviolette pendant une durée et une intensité précises ou à d'autres conditions similaires. Ces conditions ne peuvent normalement pas se produire par accident et nécessitent des conditions extrêmement spécifiques pour programmer la mémoire.
Contrairement à la mémoire morte normale, qui n'est programmée qu'une seule fois et qui est ensuite utilisée pour le stockage statique, la mémoire OTP est destinée à être utilisée dans des situations où les données doivent rester inaltérables. La mémoire OTP est utilisée dans des situations où les données pourraient être préjudiciables si elles étaient modifiées ou falsifiées.
2 Types de mémoires OTP
Dans les SOC modernes, deux principaux types d'OTP sont utilisés : eFuse et AntiFuse.
eFuse OTP
eFuse est un type de mémoire programmable une seule fois qui est écrite avec des données avant que la puce ne quitte l'usine. En général, eFuse a une petite capacité de stockage dans la puce.
Le terme « fusible » fait référence à un fusible microscopique intégré à la puce. Développé par IBM en 2004, eFuse utilise l'effet d'électromigration (EM) pour obtenir une rupture permanente de sa structure, ce qui en fait une alternative innovante aux anciennes technologies de ROM programmables. eFuse ne nécessite pas de nouveaux matériaux, outils ou processus de fabrication et peut ajuster dynamiquement les fonctionnalités de la puce afin d'améliorer la qualité, les performances et l'efficacité énergétique sans intervention manuelle.
Comment fonctionne eFuse ?
eFuse est utilisé pour stocker des données importantes telles que les informations de réparation de la mémoire, les paramètres de la puce (par exemple, la tension d'alimentation, le numéro de version et la date de fabrication). Après la fabrication, la puce est testée et les informations pertinentes sont écrites dans l'eFuse.
eFuse permet la reprogrammation dynamique de la puce. En général, la logique informatique est intégrée dans la puce et ne peut être modifiée après la production. Cependant, eFuse permet de modifier le fonctionnement de la puce pendant son utilisation, ce qui peut être utilisé pour améliorer ses performances.
L'eFuse peut être fabriqué à partir de silicium ou de métal et fonctionne en utilisant le phénomène d'électromigration, dans lequel un courant électrique provoque le déplacement du matériau conducteur, finissant par rompre le circuit. Ce processus rend le stockage des données de l'eFuse irréversible. Cependant, cet effet limite le nombre de fois où l'eFuse peut être lu ou écrit.
Applications de l'eFuse
- Identification des appareils et numéros de série : eFuse stocke les identifiants uniques des puces et les numéros de série, garantissant ainsi l'unicité des appareils pour leur suivi et leur reconnaissance.
- Protection des droits d'auteur : eFuse stocke les clés de chiffrement pour protéger les logiciels et la documentation.
- Sécurité renforcée : eFuse est utilisé pour stocker des données sensibles telles que des clés de cryptage et des mots de passe, renforçant ainsi la sécurité de la puce et la protégeant contre les attaques.
AntiFuse OTP
AntiFuse est composé de deux transistors : l'un pour la programmation et l'autre pour la lecture ou la sélection. À mesure que la géométrie du processus diminue, la densité AntiFuse augmente, permettant ainsi des capacités de stockage plus importantes.
Applications d'AntiFuse
- Ligne de production : AntiFuse OTP peut stocker les numéros de série des produits, les dates de production et d'autres informations de suivi, aidant ainsi les fabricants à suivre la production, la qualité et la lignée des produits.
- Code d'amorçage : AntiFuse peut stocker le code d'amorçage en toute sécurité, empêchant ainsi toute altération ou compromission.
- Clés de chiffrement : AntiFuse est utilisé pour stocker en toute sécurité les clés de chiffrement, renforçant ainsi la sécurité des appareils.
eFuse vs AntiFuse
Les principales différences entre eFuse et Antifuse résident dans la consommation électrique, la sécurité et le mécanisme de programmation :
Consommation électrique :
AntiFuse consomme moins d'énergie à l'état non programmé. eFuse a généralement une résistance de 50 à 100 ohms à l'état non programmé, tandis que l'état programmé présente une résistance plus élevée (10 kohms à 100 kohms). AntiFuse, cependant, a une résistance plus élevée lorsqu'il n'est pas programmé et une résistance plus faible lorsqu'il est programmé. Par conséquent, eFuse consomme généralement plus d'énergie statique qu'AntiFuse.
Sécurité :
AntiFuse offre une meilleure sécurité qu'eFuse. Contrairement à eFuse, qui peut être inspecté au microscope pour détecter les états programmés et non programmés, AntiFuse est sécurisé car il est pratiquement impossible de différencier les bits programmés des bits non programmés, même au microscope ou à l'aide de techniques de faisceau d'ions focalisé (FIB).
Mécanisme de programmation :
- eFuse est programmé à l'aide d'un courant à haute densité qui provoque une électromigration afin de rompre le métal ou le polysilicium, créant ainsi une déconnexion permanente.
- L'AntiFuse est programmé en appliquant une haute tension à l'oxyde de grille d'un transistor, provoquant une rupture en avalanche qui court-circuite de manière permanente les bornes de grille et de source/drain.
eFuse ne peut être programmé qu'une seule fois, tandis qu'AntiFuse peut généralement être reprogrammé jusqu'à 18 fois, ce qui améliore le rendement de fabrication.
Comment utilise-t-on la mémoire programmable une seule fois ?
La mémoire OTP est utilisée dans divers systèmes et appareils électroniques pour stocker des informations importantes qui doivent rester inchangées. L'une des utilisations les plus courantes de la mémoire OTP est dans les systèmes informatiques, où elle sert à stocker le code BIOS (Basic Input/Output System). Il s'agit du code qui démarre le système et contrôle le matériel. La plupart des systèmes informatiques utilisent la mémoire OTP pour stocker le code BIOS, car celui-ci doit être immuable et ne peut être modifié ou altéré. Si quelqu'un parvenait à modifier le code dans le BIOS, il pourrait potentiellement prendre le contrôle de l'ordinateur et même l'endommager. La mémoire OTP est également couramment utilisée dans d'autres systèmes informatiques, notamment les systèmes de traitement de données, les systèmes de communication et les systèmes de contrôle industriel.
Applications de la mémoire OTP
- La mémoire OTP est couramment utilisée dans les environnements industriels pour des applications telles que le contrôle des machines et des systèmes utilisés dans la fabrication.
- Elle est également couramment utilisée dans les équipements et systèmes médicaux afin de garantir que les données ne sont pas altérées et ne peuvent pas être modifiées.
- La mémoire OTP est également couramment utilisée dans les appareils courants tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables.
- La mémoire OTP est souvent utilisée pour stocker la clé WiFi ou réseau sans fil de l'appareil. Celle-ci est parfois appelée mot de passe ou code d'accès WiFi. Il s'agit du code utilisé pour connecter l'appareil à un réseau sans fil.
- La mémoire OTP est également couramment utilisée dans d'autres appareils tels que les montres intelligentes, les appareils médicaux et les capteurs pour stocker des informations importantes telles que les antécédents médicaux et les informations sur les patients.
Avantages de la mémoire OTP
La mémoire OTP est un type de mémoire robuste et résilient, extrêmement fiable et inviolable. Ce type de mémoire peut être utilisé dans un large éventail d'applications et de systèmes différents. Elle est extrêmement utile dans les situations où les données doivent être immuables. La mémoire OTP est couramment utilisée dans les systèmes informatiques pour stocker le code BIOS et d'autres informations importantes. Elle peut également être utilisée dans d'autres systèmes, tels que les appareils médicaux et les capteurs. Il existe de nombreux types de mémoires OTP, et le type spécifique utilisé dépend du système dans lequel elle est utilisée.
Limites de la mémoire OTP
L'une des principales limites de la mémoire OTP est qu'elle ne peut être programmée que dans des conditions très spécifiques. Pour programmer la mémoire, celle-ci doit être exposée à la lumière ultraviolette pendant une durée et à une intensité précises, ou à d'autres conditions similaires. Ces conditions ne peuvent normalement pas se produire par hasard et nécessitent des conditions extrêmement spécifiques pour programmer la mémoire. La mémoire OTP est extrêmement utile dans de nombreux systèmes et appareils différents. Cependant, elle ne peut pas être reprogrammée, de sorte que toute modification nécessaire doit être effectuée à l'aide d'un nouvel appareil. Une fois que la mémoire a été programmée, elle ne peut plus être reprogrammée.
Conclusion
La mémoire OTP est un type de mémoire robuste et résistante, extrêmement fiable et inviolable. Ce type de mémoire peut être utilisé dans un large éventail d'applications et de systèmes différents. Elle est extrêmement utile dans les situations où les données doivent rester inaltérables.
La mémoire OTP est couramment utilisée dans les systèmes informatiques pour stocker le code BIOS et d'autres informations importantes. Elle peut également être utilisée dans d'autres systèmes, tels que les appareils médicaux et les capteurs.
Il existe de nombreux types de mémoires OTP, et le type spécifique utilisé dépend du système dans lequel elle est utilisée.
