藏在石英窗口下的突破：这颗芯片50周年！让CPU终于有了 “可塑的记忆”!

1975 年，2708 成为首款切实可行的 EPROM—— 工程师们只要能为其供电，就能将它插入 8 位系统中使用。

20 世纪 70 年代初，掩模 ROM 成了行业瓶颈。每次固件更新，硬件团队都得等待新的光刻掩模，既耗时又费钱。1971 年推出的英特尔 1702 是一项突破：它是基于浮栅晶体管的首款可擦除可编程只读存储器（EPROM），可通过紫外线重置。但 1702 是 PMOS 器件，读取速度慢、编程操作繁琐，且与新兴的高速 NMOS 微处理器（如 8080）并不匹配。

1971 年推出的英特尔 1702A 是最早的 EPROM 类型之一。图片来源：Poil（维基共享资源，CC BY-SA 3.0 许可）

英特尔 2708 的出现改变了这一局面。它是首款专为 8 位微型计算机设计的 NMOS EPROM，可直接提供字节宽度的数据。1975 年左右推出的 2708，在 24 引脚陶瓷双列直插封装（DIP）中集成了 8 千位（1KB）的容量，既能通过电子方式编程，又能通过紫外线擦除。它成为首款实用性足够强的 EPROM—— 无论是爱好者还是专业工程师，都能将固件烧录其中，并直接插入微处理器板的插槽。

三电压轨与一个窗口

尽管 2708 在功能上实现了飞跃，但其供电要求却颇为苛刻。当时大多数 TTL 和 NMOS 系统仅需单一 + 5V 电源，而 2708 却需要三个电压：

·+5V（VCC）：用于标准逻辑电平操作

·+12V（VDD）：用于 EPROM 阵列偏置

·-5V（VBB）：用于衬底偏置

若要对其编程，还需在编程引脚施加约 25-26V（VPP）的脉冲，且对地址、数据和芯片使能信号的时序有严格要求。

这些限制让 2708 的应用颇为棘手。基于英特尔 8080 或摩托罗拉 6800 的微型计算机系统，往往需要专用电源或转接板才能稳定运行 EPROM。编程时，高压脉冲的持续时间必须精确：太短，位无法锁存；太长，浮栅可能过充或损坏。

即便如此，2708 的设计仍比 1702 等早期 EPROM 有显著优势。它采用 NMOS 浮栅雪崩注入型 MOS（FAMOS）晶体管，读取速度更快（约 450 纳秒），集成度也高于 PMOS 单元。其 1024×8 的组织结构与 8 位微处理器的自然字长相匹配，使固件存储和内存映射 I/O 的实现更简洁。

EPROM 内部原理

与所有 EPROM 一样，2708 的核心是浮栅 MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）。普通 MOS 晶体管仅有一个控制导电的栅极端子，而 FAMOS 结构在控制栅下方嵌入了第二个电隔离的栅极（即浮栅）。

编程时，高压脉冲使电子隧穿栅氧化层并被困在浮栅上。这些捕获的电荷会改变晶体管的阈值电压—— 根据电荷的有无，芯片便能有效存储数字 “0” 或 “1”。

英特尔 2708 EPROM

由于浮栅处于绝缘状态，电荷可保留数年，除非主动清除。这就用到了 2708 封装顶部的石英窗口：将芯片裸片暴露在 253.7 纳米的紫外线下时，被捕获的电子会获得足够能量逃离栅氧化层，放电回到平衡状态。擦除后，芯片可重新编程。

这种机制让 EPROM 兼具灵活性和可重复使用性，尽管存在一些特性：擦除是 “全有或全无” 的操作，无法针对单个位或字节；且擦除时间很长，通常在紫外灯下需要 10 到 30 分钟，还需在重新编程前让芯片 “静置” 一段时间。

尽管如此，电子编程与光学擦除的结合，赋予了 2708 前所未有的能力：固件可在现场更新、在开发中修订，或在不同系统间共享，无需重新制作硅片。

关键的过渡性器件

从量产角度看，2708 的生命周期并不长，但它首次实现了 —— 系统设计师能切实基于一种 “非易失性、电可编程、字节可访问” 的存储器件进行开发。它迅速成为早期 S-100 计算机、单板套件和嵌入式控制器的首选固件介质。

话虽如此，三电压要求始终是工程师的困扰。随着系统电压逐渐统一为 + 5V，市场需要更简单的供电方案。短短几年内，英特尔及其他厂商便推出了 2716 等后续产品：容量翻倍至 2KB，取消了读取操作所需的 - 5V 和 + 12V 电压轨，正常使用时仅需单一 + 5V 供电，仅在编程时保留 + 25V 电压。

这些新型 EPROM 几乎一夜之间就让 2708 被淘汰。人们制作了转接器，将 2708 的插槽转换为适配 2716；编程器也不再支持这种老旧的三电压器件。

即便如此，2708 的历史意义仍不可否认。它向人们展示了：当设计师不再受限于掩模 ROM 或繁琐的二极管矩阵时，固件能实现怎样的突破。它将可重编程存储器交到了工程师、教育工作者和爱好者手中，并确立了 EPROM 在引脚定义和封装上的规范 —— 这一规范在此后数十年中被行业沿用。

EETOP编译整理自allaboutcircuits

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