La memoria programable una sola vez (OTP) es no volátil, lo que significa que conserva sus datos cuando se apaga. Es un tipo especial de memoria de solo lectura que solo se puede programar o escribir una vez. Una vez que esta memoria se ha programado o escrito, no se puede volver a escribir sin equipos y procedimientos especiales.
La programación de la memoria OTP requiere un equipo especializado, ya que la memoria debe exponerse a la luz ultravioleta durante un tiempo y con una intensidad precisos, o a otras condiciones similares. Estas condiciones no son algo que pueda ocurrir normalmente por accidente y requieren condiciones extremadamente específicas para programar la memoria.
Esta pequeña guía presentará a los lectores qué es la memoria programable una sola vez (OTP), cómo se utiliza y algunos ejemplos de dónde se puede encontrar la memoria OTP en la vida cotidiana.
¿Qué es OTP en los chips SOC?
En los chips SOC, la OTP (One-Time Programmable) es un tipo de memoria no volátil que solo se puede programar una vez. Una vez escritos, los datos son permanentes y no se pueden modificar. En comparación con las memorias MTP (programables varias veces), como EEPROM, OTP ocupa menos espacio y no requiere pasos de fabricación adicionales, por lo que se utiliza ampliamente en chips de bajo coste. OTP se utiliza a menudo para almacenar datos fiables y de acceso frecuente, como código de arranque, claves de cifrado y parámetros de configuración para dispositivos analógicos.
La programación de la memoria OTP requiere un equipo especializado, ya que la memoria debe exponerse a la luz ultravioleta durante un tiempo y una intensidad precisos, u otras condiciones similares. Estas condiciones no son algo que pueda ocurrir normalmente por accidente y requieren condiciones extremadamente específicas para programar la memoria.
A diferencia de la memoria de solo lectura normal, que se programa una sola vez y luego se utiliza para el almacenamiento estático, la memoria OTP está pensada para su uso en situaciones en las que los datos deben permanecer inalterables. La memoria OTP se utiliza en situaciones en las que los datos podrían ser perjudiciales si se modificaran o manipularan.
2 Tipos de memorias OTP
En los SOC modernos, se utilizan principalmente dos tipos de OTP: eFuse y AntiFuse.
eFuse OTP
eFuse es un tipo de memoria programable una sola vez que se escribe con datos antes de que el chip salga de fábrica. Por lo general, eFuse tiene una pequeña capacidad de almacenamiento dentro del chip.
El término «fusible» hace referencia a un fusible microscópico integrado en el chip. Desarrollado por IBM en 2004, eFuse utiliza el efecto de electromigración (EM) para lograr una ruptura permanente en su estructura, lo que lo convierte en una alternativa innovadora a las tecnologías ROM programables más antiguas. eFuse no requiere nuevos materiales, herramientas ni procesos de fabricación, y puede ajustar dinámicamente la funcionalidad del chip para mejorar la calidad, el rendimiento y la eficiencia energética sin intervención manual.
¿Cómo funciona eFuse?
eFuse se utiliza para almacenar datos importantes, como información sobre la reparación de la memoria, parámetros del chip (por ejemplo, voltaje de alimentación, número de versión y fecha de fabricación). Después de la fabricación, se prueba el chip y se escribe la información relevante en el eFuse.
eFuse permite la reprogramación dinámica del chip. Normalmente, la lógica informática está integrada en el chip y no se puede cambiar después de la producción. Sin embargo, eFuse permite realizar cambios en el funcionamiento del chip durante su uso, lo que puede servir para mejorar su rendimiento.
El eFuse puede fabricarse con silicio o metal y funciona utilizando el fenómeno de la electromigración, en el que una corriente eléctrica hace que el material conductor se mueva, rompiendo finalmente el circuito. Este proceso hace que el almacenamiento de datos del eFuse sea irreversible. Sin embargo, este efecto limita el número de veces que se puede leer o escribir en el eFuse.
Aplicaciones de eFuse
- Identificación del dispositivo y números de serie: eFuse almacena identificadores únicos de chips y números de serie, lo que garantiza la singularidad del dispositivo para su seguimiento y reconocimiento.
- Protección de los derechos de autor: eFuse almacena claves de cifrado para proteger el software y la documentación.
- Seguridad mejorada: eFuse se utiliza para almacenar datos confidenciales, como claves de cifrado y contraseñas, lo que mejora la seguridad del chip y lo protege de posibles ataques.
AntiFuse OTP
AntiFuse se compone de dos transistores: uno para la programación y otro para la lectura o selección. A medida que la geometría del proceso se reduce, la densidad de AntiFuse aumenta, lo que permite mayores capacidades de almacenamiento.
Aplicaciones de AntiFuse
- Línea de producción: AntiFuse OTP puede almacenar números de serie de productos, fechas de producción y otra información de seguimiento, lo que ayuda a los fabricantes a realizar un seguimiento de la producción, la calidad y el linaje de los productos.
- Código de arranque: AntiFuse puede almacenar el código de arranque de forma segura, evitando que sea manipulado o comprometido.
- Claves de cifrado: AntiFuse se utiliza para almacenar de forma segura las claves de cifrado, lo que mejora la seguridad de los dispositivos.
eFuse frente a AntiFuse
Las diferencias clave entre eFuse y Antifuse son el consumo de energía, la seguridad y el mecanismo de programación:
Consumo de energía:
AntiFuse consume menos energía en estado no programado. eFuse suele tener una resistencia de entre 50 y 100 ohmios en estado no programado, mientras que en estado programado presenta una resistencia mayor (entre 10 kohmios y 100 kohmios). AntiFuse, sin embargo, tiene una resistencia mayor cuando no está programado y menor cuando está programado. Como resultado, eFuse suele consumir más energía estática que AntiFuse.
Seguridad:
AntiFuse ofrece mayor seguridad que eFuse. A diferencia de eFuse, que puede inspeccionarse con un microscopio para detectar estados programados y no programados, AntiFuse es seguro porque es prácticamente imposible diferenciar los bits programados de los no programados, incluso con un microscopio o con técnicas de haz de ionen focalizado (FIB).
Mecanismo de programación:
- eFuse se programa utilizando corriente de alta densidad que provoca electromigración para romper el metal o el polisilicio, creando una desconexión permanente.
- AntiFuse se programa aplicando alto voltaje al óxido de la puerta de un transistor, lo que provoca una ruptura en cadena que cortocircuita permanentemente los terminales de la puerta y la fuente/drenaje.
eFuse solo se puede programar una vez, mientras que AntiFuse normalmente se puede reprogramar hasta 18 veces, lo que mejora el rendimiento en la fabricación.
¿Cómo se utiliza la memoria programable una sola vez?
La memoria OTP se utiliza en una gran variedad de sistemas y dispositivos electrónicos para almacenar información importante que debe ser inalterable. Uno de los usos más comunes de la memoria OTP es en los sistemas informáticos, donde se utiliza para almacenar el código BIOS o Sistema Básico de Entrada/Salida. Este es el código que inicia el sistema y controla el hardware. La mayoría de los sistemas informáticos utilizan memoria OTP para almacenar el código BIOS, ya que debe ser inalterable y no puede modificarse ni manipularse. Si alguien pudiera modificar el código del BIOS, podría tomar el control del ordenador e incluso dañarlo. La memoria OTP también se utiliza habitualmente en otros sistemas informáticos, como sistemas de procesamiento de datos, sistemas de comunicación y sistemas de control industrial.
Aplicaciones de la memoria OTP
- La memoria OTP se utiliza habitualmente en entornos industriales para tareas como el control de máquinas y sistemas utilizados en la fabricación.
- También se utiliza habitualmente en equipos y sistemas médicos como forma de garantizar que los datos no se manipulen ni se puedan modificar.
- La memoria OTP también se utiliza habitualmente en dispositivos de uso cotidiano, como teléfonos inteligentes, tabletas y ordenadores portátiles.
- La memoria OTP se utiliza a menudo para almacenar la clave WiFi o de red inalámbrica del dispositivo. A veces se denomina contraseña o código de acceso WiFi. Se trata del código que se utiliza para conectar el dispositivo a una red inalámbrica.
- La memoria OTP también se utiliza habitualmente en otros dispositivos, como relojes inteligentes, dispositivos médicos y sensores, para almacenar información importante, como historiales médicos e información de pacientes.
Ventajas de la memoria OTP
La memoria OTP es un tipo de memoria robusta y resistente que es extremadamente fiable y a prueba de manipulaciones. Este tipo de memoria se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones y sistemas diferentes. Es extremadamente útil en situaciones en las que los datos deben ser inalterables. La memoria OTP se utiliza comúnmente en sistemas informáticos para almacenar el código BIOS y otra información importante. También se puede utilizar en otros sistemas, como dispositivos médicos y sensores. Existen muchos tipos diferentes de memoria OTP disponibles y el tipo específico que se utiliza depende del sistema en el que se utilice.
Limitaciones de la memoria OTP
Una de las principales limitaciones de la memoria OTP es que solo se puede programar en condiciones muy específicas. Para programar la memoria, es necesario exponerla a luz ultravioleta durante un tiempo y con una intensidad precisos, o en otras condiciones similares. Estas condiciones no suelen darse de forma accidental y requieren condiciones extremadamente específicas para programar la memoria. La memoria OTP es extremadamente útil en muchos sistemas y dispositivos diferentes. Sin embargo, no se puede reprogramar, por lo que cualquier cambio que sea necesario debe realizarse con un nuevo dispositivo. Una vez que la memoria se ha programado, no se puede volver a programar.
Conclusión
La memoria OTP es un tipo de memoria robusta y resistente que es extremadamente fiable y a prueba de manipulaciones. Este tipo de memoria se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones y sistemas diferentes. Es extremadamente útil en situaciones en las que los datos deben ser inalterables.
La memoria OTP se utiliza habitualmente en sistemas informáticos para almacenar el código BIOS y otra información importante. También se puede utilizar en otros sistemas, como dispositivos médicos y sensores.
Existen muchos tipos diferentes de memoria OTP disponibles y el tipo específico que se utiliza depende del sistema en el que se utilice.
