ROM에 대해 설명해보세요.

랜덤 액세스 메모리가 기억정보의 기입과 읽어내기가 자유로운데 대하여 정보를 읽어내기는 자유롭지만 일단 정보를 기록해 넣은 것을 바꾸기는 불가능할뿐더러 시간이 걸린다. 다른 반도체 메모리와는 달리 전원을 절단시켜도 기억정보가 소실되지 않는 메모리이다. 문자 패턴 발생용과 고정 프로그램 기억용 등 기억내용이 고정되어서 변경할 필요가 없을 경우에 사용된다. ROM은 정보를 기록해 넣음과 기록한 것을 바꾸는 방법에 의하여 다음과 같은 종류로 분류된다.

(1) 마스크 프로그래머블 ROM(마스크ROM)

마스크 롬(Mask ROM)은 제조과정에서 이미 내용을 미리 기억시켜 놓은 메모리로 사용자가 그 내용을 변경할 수 없는 롬이다.

일반적으로 대부분의 롬은 공장에서 0과 1로 주조되어 다이(Die) 안에 내장된다. 이 다이는 실제로 실리콘 칩을 말하며 이것을 마스크 롬이라고 한다. 이것은 데이터가 마스크 안에 형성되기 때문에 붙여진 이름이다. 롬 다이는 사진 석판 방식으로 제조하며 이러한 형태의 제조 방법은 정확히 동일한 정보의 롬을 수백-수천개 이상 만든다면 매우 경제적이다. 만약 사용자가 하나의 비트라도 바꾸려고 한다면 마스크를 다시 제작해야 하며 이것은 비용 상승을 야기한다. 이렇게 마스크 롬은 비용 문제가 있고, 가변성이 없기 때문에 대량생산 이외에는 사용하지 않는다.

과거 그래픽 카드에서 문자(한글, 한자) 구현방법으로 고정된 글자들(글꼴, 폰트)을 사용하였는데 이 글꼴을 불러오는 방법으로 소프트웨어적인 방법과 하드웨어적인 방법을 사용했었다. 소프트웨어적인 방법은 글꼴을 주 메모리에 로딩하기 때문에 메모리를 많이 차지하며 입출력 속도에서 하드웨어보다 느리다는 단점을 가지고 있었는데 이를 해결하기 위해 비디오카드에 자체적으로 각 문자의 형태를 롬에 기록한 후 필요할 때마다 화면에 불러오는 방법을 사용한다.

이렇게 화면에 표시할 수 있는 여러 가지의 문자를 저장해놓은 롬을 폰트 롬이라고 하는데, 여기에 마스크 롬을 사용한다. 폰트롬을 마스크 롬으로 사용하는 이유는 변경할 이유가 거의 없기 때문이다.

마스크 롬에 데이터를 집어넣기 위해서는 반드시 반도체 회사에 주문해서 만들어야 한다. 마스크롬의 제조공정은 메모리에 들어갈 내용을 포토마스크로 패턴화한 후에 메모리에 써넣는 것이다. 사용하는 곳은 비디오 카드의 폰트 롬, 프린터의 폰트 롬, 컴퓨터 키보드 바이오스 등이며, 마스크 롬은 한 번의 기록으로 더 이상 데이터를 변경할 수 없기 때문에 일반적인 컴퓨터의 주 메모리로 사용하는 것은 불가능하다.

(2) PROM

PROM(피롬, Programmable Read-Only Memory, 프로그램 가능 판독 전용 메모리)은 1956년 뉴욕의 "Arma Division of the American Bosch Arma Corporation"에서 일하던 조우원쥔(周文俊 Zhōu Wénjùn 1918~ 2001년)이 발명했다. FPROM(Field Programmable Rom)이라고도 한다.

PROM은 1회에 한해서 새로운 내용을 기록할 수 있는 롬을 말한다. 이 말은 사용자가 PROM 라이터를 이용하여 내용을 기록할 수 있지만 한 번 들어간 내용은 바꾸거나 지울 수 없다는 것이다. 그 이유는 제조 시 모든 메모리 비트가 퓨즈로 연결되어 1로 읽히지만 생산되는데 이를 기록하면 퓨즈가 끊어져서 0으로 읽히기 때문이다. 다시 말해, 기록 과정 자체가 높은 전압(보통 12 - 21볼트)으로 롬 내부에 퓨즈를 끊는 물리적 과정이기 때문에 수정할 수 없는 것이다.

장점으로는 신뢰성이 높고 자료를 영구적으로 보존할 수 있으며, 값이 싸고, 속도가 빠르다는 점(35-60ns) 등을 꼽을 수 있다. 주로 비디오 게임기나 전자사전 등에 이용된다.

(3) EPROM

EPROM(Erasable PROM, 삭제 가능한 롬)은 필요할 때 기억된 내용을 지우고 다른 내용을 기록할 수 있는 롬이다. 지우는 방법에 따라 자외선으로 지울 수 있는 UVEPROM(Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory)과 높은 전압으로 지울 수 있는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)로 나뉜다. 하지만 일반적으로 UVEPROM을 가리킬 때가 많다. UVEPROM은 1971년 인텔의 엔지니어인 Dov Frohman이 발명했으며 최초의 제품은 인텔 1702A이다.

기록은 플로팅 게이트(floating-gate) 트랜지스터에 고전압(보통 12V 전후)으로 전자를 주입하여 기록하며 플로팅 게이트는 절연되어 있어서 전원을 꺼도 전자는 보존되어 롬으로 사용할 수 있다. 그러나 여기에 강한 자외선(234nm)을 쬐게 되면 전자는 게이트의 절연막을 통과해 기록이 지워지게 된다. 보통 UVEPROM에는 석영유리창이 있어 다른 롬들과는 확연히 구분한다. 기록횟수는 고전압이 실리콘에 영향을 주기 때문에 20회 전후이며 차광 씰을 잘 부착하여 최적으로 보관한다면 10년정도 데이터 보관이 가능하다고 한다. UVEPROM은 과거 메인보드, 그래픽카드의 바이오스 칩이나 게임기의 롬으로 많이 사용되었다.

그리고 칩 패키지에서 창을 없앤 UVEPROM을 OTP(one-time programmable)라고 하는데 소거창이 없기 때문에 한번 기록 후 지울 수 없으며 주로 마이크로컨트롤러에서 볼 수 있다.