UV-EPROM(ユーブイイープロム)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

UV-EPROMは、「Ultraviolet-Erasable Programmable Read-Only Memory」の略で、紫外線で消去可能なプログラム可能な読み出し専用メモリの一種である。不揮発性メモリに分類され、電源を切ってもデータが保持される特徴を持つ。一度書き込んだデータを読み出す専用のメモリだが、特殊な手順を踏むことでデータの消去と再書き込みが可能であった点が画期的であった。具体的には、チップのパッケージ上面に設けられた石英ガラスの透明な窓から紫外線を照射することで、内部のデータを一括で消去し、その後専用の装置（EPROMプログラマー）を使って新たなデータを書き込むことができた。この特性から、ソフトウェアやファームウェアの開発段階や、比較的少量生産される電子機器において、プログラムの格納用として広く利用された。開発途中でプログラムを修正する必要が生じた際に、新しいチップに交換するのではなく、既存のチップを再利用できるため、開発コストと時間の削減に貢献した。

UV-EPROMの内部は、フローティングゲートMOSトランジスタと呼ばれる特殊な構造を持つメモリセルが多数配置されている。このトランジスタは、通常のゲート電極の下に電気的に絶縁された「フローティングゲート」と呼ばれる電極を持っており、ここに電子を閉じ込めることで0か1のデジタルデータを表現する。

データの書き込みは、EPROMプログラマーと呼ばれる専用の装置によって行われる。書き込みたいメモリセルに高い電圧を印加すると、電子が絶縁層を乗り越えてフローティングゲートに注入され、そこに閉じ込められる。この電子の有無が、メモリセルの電気的特性（閾値電圧）を変化させ、読み出し時に0と1を区別する原理となる。書き込みはバイト単位で行うことができ、一度書き込んだデータは、電源を切ってもフローティングゲートに閉じ込められた電子が漏れ出すことがほとんどないため、長期間にわたって保持される。これがUV-EPROMの不揮発性の本質である。

データの消去は、非常に特徴的なプロセスを必要とする。UV-EPROMのパッケージの上面には、通常、黒色のシールで覆われているが、その下に石英ガラス製の透明な窓が設けられている。この窓から特定の波長（例えば253.7nm）の紫外線を数分から数十分間照射することで、フローティングゲートに閉じ込められていた電子にエネルギーを与え、絶縁層を越えて基板へと放出させる。これにより、すべてのメモリセルのデータが一括で消去され、初期状態に戻る。消去には時間がかかり、チップを機器から取り外して専用のUV消去装置に入れる必要があった。一度消去されたチップは、再びEPROMプログラマーで新しいプログラムを書き込むことが可能となる。この書き込みと消去のサイクルは、チップの寿命によって回数に制限があったが、通常は数十回から数百回程度が可能であった。

UV-EPROMのメリットとしては、一度開発したプログラムを不揮発に保持できること、そして開発中にプログラムの変更が必要になった際に、同じチップを再利用できる柔軟性があった。これにより、開発サイクルを短縮し、新しいチップの調達コストを削減できた。また、データ保持期間が非常に長く、信頼性も高かったため、重要なファームウェアの格納に適していた。

一方でデメリットも存在した。まず、データの消去に紫外線照射装置が必要で、時間がかかること、そして書き込みにも専用のプログラマーが必要であるため、一般のユーザーが簡単にデータを書き換えられるものではなかった。また、透明な窓を持つパッケージは通常のプラスチックパッケージよりも製造コストが高く、静電気や光によるデータ破壊を防ぐために、使用後は窓をシールで覆う必要があった。これらの制約は、大量生産品やユーザーによる頻繁なデータ書き換えが求められる用途には不向きであった。

UV-EPROMは、過去にコンピュータのBIOSや、組み込みシステムのファームウェア、アーケードゲームのROMカートリッジなどに広く利用された。しかし、その後の技術革新により、電気的に消去・書き換えが可能なEEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）が登場し、さらに複数のブロックを一括で高速に消去・書き換えできるフラッシュメモリが開発されると、UV-EPROMは徐々にその役目を終えていった。特にフラッシュメモリは、紫外線を必要とせず、チップを機器に搭載したままでも（インシステムで）データの書き換えが可能であるため、PCのBIOS、デジタルカメラの記録媒体、スマートフォンのストレージなど、現代の様々な電子機器で主流の不揮発性メモリとなっている。

しかし、UV-EPROMが確立したフローティングゲートの技術や不揮発性メモリの原理は、EEPROMやフラッシュメモリの基盤となっており、現代のストレージ技術の発展に不可欠なステップであった。システムエンジニアを目指す初心者にとっては、このメモリがどのようにしてデータを保持し、どのようにして書き換えを可能にしたのかを理解することは、現在の高度なメモリ技術の基礎を学ぶ上で非常に有益である。