DE1282711B - Magnetischer, nach Art eines Schiebespeichers arbeitender Duennschichtspeicher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 a I - 37/64

Nummer: 1282 711

Aktenzeichen: P 12 82 711.1-53 (A 49844)

Anmeldetag: 26. Juli 1965

Auslegetag: 14. November 1968

Die Erfindung betrifft einen magnetischen, nach Art eines Schiebespeichers arbeitenden Dünnschichtspeicher, bei dem die Weitergabe von Informationen durch eine neue geometrische Ausbildung des Speichers erleichtert wird.

In den letzten zehn Jahren besteht ein großes Interesse an magnetischen Dünnschichtspeichern. Dieses Interesse entsprang dem Wunsch, die Kosten für vollständig verdrahtete Kernspeicher zu verringern und die Leistungsfähigkeit dieser weit verbreiteten Anordnungen zu verbessern. Kernspeicher scheinen sich auch hinsichtlich der Operationsgeschwindigkeit ihrer technischen Grenze zu nähern, so daß ein Bedarf für eine neue Elementenanordnung besteht, die keine solche Beschränkung oder zumindest einen höheren Grenzwert hat. Zudem sind Kernmatrizen außerordentlich schwer herzustellen.

Diese Matrizen erfordern nämlich die sorgfältigste Verdrahtung. Die dafür aufzuwendenden Fertigungskosten wurden zwar stufenweise verringert, nunmehr ao scheint sich jedoch die Kostensenkung abgeflacht zu haben.

Magnetische Dünnschichtspeicher schicken sich eben an, die genannten Mängel zu überwinden. Allgemein gibt es zwei Klassen von Dünnschichtspeichern: Diejenigen, welche in erster Linie auf dem magnetischen Schalten durch Drehen und diejenigen, welche hauptsächlich auf einer Wandverschiebung des Weißschen Bezirks beruhen. Viele Einrichtungen der erstgenannten Klasse bestehen aus diskreten Dünnschichtelementen, während die Dünnschichtvorrichtungen der letztgenannten Klasse durchgehende Filme aufweisen. Eine beispielsweise Einrichtung mit diskreten Elementen ist in der USA.-Patentschrift 3 113 297 beschrieben, während eine Vorrichtung mit durchgehendem Film aus den USA.-Patentschriften 2984 825, 3 092 813 und 2 919432 ersichtlich ist. Die längere Liste der Patente, die sich auf durchgehenden Film beziehen, wird vorgelegt, weil sich die Erfindung hauptsächlich mit diesem Vorrichtungstyp befaßt.

Die genannten Patentschriften und andere Vorveröffentlichungen lassen erkennen, daß die Erzeugung eines umgekehrten Weißschen Bezirks ein r-H größeres Magnetfeld erfordert als die Ausbreitung i-H eines Bezirks. Die Schaltung eines magnetischen t~~* Bezirks durch Drehen der Magnetisierungsrichtung C^ ist eine ganz andere Technik. In den bisherigen OO Patenten findet das Wachstum des Weißschen Be- ^ zirks oder die Wandverschiebung längs eines im ^r"^lf wesentlichen kontinuierlichen länglichen Körpers Ch statt. Die Steuerung der Bewegung der Bezirke Magnetischer, nach Art eines Schiebespeichers
arbeitender Dünnschichtspeicher

Anmelder:

Ampex Corporation,

Redwood City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

8000 München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Irving William Wolf,

Palo Alto, Santa Clara, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 4. August 1964 (387 427)

(Ausbreitung) und die Erzeugung von Weißschen Bezirken in einem durchgehenden Körper stellen ein Hauptproblem der bisher bekannten Einrichtungen dar. So wird beispielsweise in der USA.-Patentschrift 3 092 813 (Spalten 2 bis 4) die Schwierigkeit erwähnt, und es wird versucht, sie dadurch zu lösen, daß ein langgestreckter Körper mit einer magnetisch harten Umrandung und einem magnetisch weichen Informationskanal im Inneren verwendet wird. Diese Anordnung mag die Existenz von wilden Weißschen Bezirken auf ein Mindestmaß herabdrücken und einen größeren Spielraum zwischen dem weiterleitenden Feld und dem erzeugenden Feld ermöglichen. Jedoch sieht das Patent kein Mittel vor, um die Ausbildung eines Weißschen Bezirks und die Wandverschiebung längs des kontinuierlichen Films bequem und genau steuern zu können. Zudem erfordern die Wände der Weißschen Bezirke, die unregelmäßig geformt sind, einen zusätzlichen Spielraum, damit der bestimmte Bezirk mit Sicherheit in einem gegebenen Bereich enthalten ist. Dadurch wird die Packungsdichte beschränkt.

Ein weiterer Versuch, die Wandbewegung zu steuern, ist in der USA.-Patentschrift 2 984 825 beschrieben. Das hierin offenbarte Verfahren verwendet eine Speicher-Dünnschicht und eine Abtast-Dünn-

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schicht. Die Bloch-Wand der Abtastschicht schaltet die Weißschen Bezirke in der Speicher-Dünnschicht, während die Änderung der Wanderungsgeschwindigkeit der Bloch-Wand über die Abtast-Dünnschicht zum Ausspeichern dienen kann. Die Steuerung der Geschwindigkeit der Bloch-Wand in der Abtastschicht stellt eine Hauptaufgabe dar (s. Spalte 8 der Patentschrift).

Die USA.-Patentschrift 3 113 297 gibt eine typische

Bei einem Speicher der eingangs erwähnten Art sieht die Erfindung vor, daß auf einen Träger wenigstens zwei Reihen (Stufen) aus schachbrettartig gegeneinander versetzten und jeweils zur Speicherung einer Binärziffer geeigneten Speicherplätzen aus magnetischen Dünnschichten aufgebracht sind und daß die jeweils benachbarten Speicherplätze in ihren einander zugekehrten Bereichen miteinander magnetisch gekoppelt sind. Diese geometrische An

Schritte erfordern einen, beträchtlichen Aufwand an logischer Schaltung, wenn die Einrichtung in einem Schieberregister oder einem linearen Ansteuerungsspeicher verwendet werden soll.

Der erfindungsgemäße Dünnschichtspeicher löst die obengenannten Probleme in der Steuerung ~der Wandbewegung, indem er eine geometrische Dünnschichtanordnung vorsieht, die die Wanderung eines

Lehre für die Verwendung eines mit magnetischer io Ordnung erleichtert das Verdrahten der Matrix, Umdrehung in einem Dünnschichtspeicher arbeiten- steuert die Wandverschiebung präzise und befähigt den Verfahrens. Diese Patentschrift offenbart ein den einen Speicherplatz, den benachbarten Speichersteuerndes Schichtelement und ein gesteuertes platz mit Ummagnetisierungskeimen zu versehen.

Schichtelement. _Das„Feld des steuernden Elementes. Durch die französische.Patentschrift 1309 236 ist

ist mit dem gesteuerten Element gekoppelt, so daß, 15 eine Einrichtung zur Übertragung von Informationen wenn das gesteuerte Element in einer bevorzugten zwischen Magnetschichtelementen bzw. magnetischen Richtung magnetisiert' ist und ein'Magnetfeld an Einheiten bekannt, die in Informationsschieberichdieses Element angelegt und: wieder entfernt wird, rung keilförmig ansteigende und voneinander gedie Rückorientierung in die bevorzugte Richtung trennte magnetische Einheiten mit parallel zur durch die Magnetisierungsrichtüng des steuernden 20 Informatronsschieberichtung ausgerichteten, magne-Elementes bestimmt wird. (Selbstverständlich gibt es . tisch leichten Achsen aufweist. Die Auslenkungen wenigstens zwei einander entgegengesetzte bevor- der Magnetisierungen der einzelnen magnetischen zugte Richtungen.) Die Verfahrensschritte des Einheiten aus ihren Vorzugslagen (Achsen leichter Magnetisierens des-gesteuerten Elementes, gefolgt Magnetisierung) erfolgen durch den einzelnen von der Rückkehr zu einer bevorzugten Richtung, 25 magnetischen Einheiten zugeordnete Schichten aus beanspruchen Zeit und verzehren Energie. Diese _/; permanentmagnetischem Material, die jeweils über

den einzelnen magnetischen Einheiten angeordnet und auf einen schleifenförmig ausgebildeten elektrischen Leiter aufgebrächt sind." Gegebenenfalls sollen hierbei die keilförmig ausgebildeten magnetischen Einheiten durch Schichten homogener Dicke ersetzbar sein, deren Anteil an ,magnetischem Material in Informationsschieberichtung zunimmt. _ Diese Einrichtung hat z, .B." den Nachteil, daß die

Weißschen Bezirks begrenzt und steuert und einen 35 keilförmige und die — betrachtet mit magnetischem Speicherplatz oder Bezirk befähigt, den benachbarten -...- Material — in ihrer Zusammensetzung ansteigende Speicherplatz oder Bezirk zu beeinflussen. Die Ein- Ausbildung der magnetischen Einheiten nur schwer wirkung eines Speicherplatzes auf einen bettach- realisierbar ist und die geforderten permanentmagnebarten Speicherplatz verstärkt die Magnetisierung tischen Schichten einen zusätzlichen Aufwand bedes-benachbarten Speicherplatzes,,wenn diese in: 4° dingen.

derselben Richtung verläuft. Wenn dagegen ein ent- . .. Die Einzelheiten der erfindungsgemäßen Konstrukgegengesetzt magnetisierter Nachbarbezirk vorhanden ist, verursacht er einen Ummagnetisierungskeim
oder, genauer gesagt,: ermöglicht·die Ausbildung'von
kleinsten entgegengesetzt orientierten Weißschen 45

Bezirken in dem benachbarten.Speicherplatz; Diese ._ Ausführungsform der 'erfindungsgemäßen'~Tnagne-Übertragung ■ von Ummagnetisierungskeimen ge- tischen Dünnschichtmatrix; stattet es, daß die Magnetisierung des solche Keime
enthaltenden Speicherplatzes durch die Wandverschiebung und durch einen relativ niedrigen Wert 5° Fig. 3 einen' Schnitt nach der Linie 3-3 der des weiterleitenden, Magnetfeldes geschaltet wird, Fig. 1;
Ohne diese Ummagnetisierungskeime muß das für
das Schalten erforderliche Magnetfeld viel stärker
sein, und die Anlegung eines weiterleitenden Feldes

hat nur eine geringe oder gar keine Wirkung auf 55 mit dem Treibersystem für den erfindungsgemäßen den Speicherplatz. Dieses Prinzip wird im weiteren Dünnschichtspeicher; als Prozeß zwr Übertragung von Ummagnetisierungskeimen bezeichnet. ' -

Der erfindungsgemäße Dünnschichtspeicher bietet
niedrige Herstellungskosten und'hohe Operations- 60
geschwindigkeiten. Die niedrigen Fertigungskosten
sind ein Attribut des einfachen geometrischen Aufbaus, der eine einfache Verdrahtung und eine automatische Massenproduktion mittels Vakuumablagerung oder Galvanotechnik erlaubt. Die Operations- 65 des erfindungsgemäßen magnetischen Dünnschichtgeschwindigkeit wird nur durch die Geschwindigkeit Speichers. Der Dünnschichtspeicher 10 umfaßt eine der Wandverschiebung im Weißschen Bezirk be- dünne magnetische Schicht 12, die auf einen Träger grenzt. ■- · 14 aufgebracht ist. Die magnetische Dünnschicht 12

tion gehen aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung'an Hand der Zeichnungen hervor. Es zeigt '■ ^: ' " .

Fig. 1" eine perspektivische Ansicht·einer ersten

Fig. 2 eine Vorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;'

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfmdungsgemäßen Dünnschichtmatrix; . F i g. 5 ein Blockschema einer logischen Schaltung

Fig. 6 ein schematisches Diagramm einer Opefationsfolge der erfindungsgemäßen Speichermatrix und der verwendeten Wellenformen; ·

F i g. 7 ein Wellenform- und Taktdiagramm für die Ausspeicherungsoperation, und .

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dünnschichtmatrix.

Die Fig. Γ bis 3 zeigen eine Ausführungsform

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kann aus einem ferromagnetischen Material, wie Fe, Vakuumaufdampfung oder der Galvanotechnik her-Ni, Co, Mn, Bi oder deren Legierungen bestehen, gestellt werden, wobei die magnetisch isolierenden das in geeigneter Weise behandelt ist, so daß es eine und leitenden Schichten in der richtigen Reihenfolge bevorzugte Magnetisierungsrichtung erhält. Wenn übereinander angebracht werden. Die magnetische eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung erzielt ist, 5 Dünnschicht 12 kann eine abgelagerte Ni-Fe-Legieliegen die Elektronenspins im wesentlichen parallel rung sein mit einer Dicke zwischen 50 und zu einer bevorzugten Ausrichtungsachse und lassen 10 000 Angströmeinheiten. Die Dicke der Schicht sich längs dieser bevorzugten Richtung bis zur wird an der unteren Grenze durch das Verschwinden Sättigung magnetisieren, so daß sie einen einzigen der ferromagnetischen Eigenschaften bestimmt, wähmagnetischen Weißschen Bezirk bilden. Die Aus- io rend der obere Grenzwert der Dicke durch Selbstrichtung in der bevorzugten Achse kann in einer entmagnetisierungseffekte und das Auftreten von ersten und in einer zweiten bevorzugten Richtung merklichen Wirbelstromverlusten festgelegt wird. Die stattfinden; diese Richtungen sind für die in F i g. 2 geometrische Form der Schicht kann durch ein dargestellte Anordnung mit Pfeilen 16 und 18 ge- beliebiges bekanntes Maskierungs- und Ätzverfahren kennzeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Beschrei- 15 gebildet werden. Die Isolationsschicht aus Siliziumbung soll der Pfeil 16 in einem binären Speicher für monoxyd (SiO) und die leitende Schicht für die die »Eins«-Richtung und der Pfeil 18 für die »Null«- Spulen können in gleicher Weise durch Ablagerung, Richtung stehen. Maskierung und Ätzung aufgebracht werden. Diese Der Träger 14 bildet eine feste Unterlage für die Schichten können eine Dicke zwischen 50 und magnetische Dünnschicht 12. Dies bedeutet, daß der 20 lOO 000 Angströmeinheiten haben. Der Stand der Träger 14 aus einem Material wie beispielsweise Technik umfaßt viele Veröffentlichungen über die Glas sein kann. Über der Dünnschicht 12 ist eine Herstellung und Präparierung von ferromagnetischen Isolationsschicht 20 aus beispielsweise SiO aufge- Materialien auf Trägern und die Auswahl geeigneter bracht. Die Isolationsschicht 20 kann mit Hilfe ge- Materialien für derartige Schichten. Als typische eigneter Maskierungsverfahren in jede gewünschte 25 Beispiele solcher Veröffentlichungen seien angeführt, Form gebracht werden, die zum Isolieren zweier um nur einige zu nennen: »Preparation of Thin Leiter oder Spulen 22 und 24 von der Dünnschicht Magnetic Films and their Properties«, von M. S. 12 dient. Die Spulen22 und 24 können aus Kupfer Blois Jr., in Journal of Applied Physics, Bd. 26, oder Aluminium sein. Sie bilden einen Teil der zum August 1955, S. 975 bis 980, und »Electrodeposition Erregen oder Erzeugen eines Magnetfeldes dienenden 30 of Magnetic Materials« von I. Wolf in Journal of Vorrichtung und legen an die Dünnschicht 12 ein Applied Physics, März 1962, S. 1152 bis 1159. bestimmtes Magnetfeld an. Im einzelnen ist die Spule Die Arbeitsweise des Dünnschichtspeichers nach 22 nächst einer ersten Stufe von Dünnschichtelemen- F i g. 1 bis 3 ist am besten unter Bezug auf F i g. 5 ten oder Speicherplätzen 25 bis 29 angeordnet bzw. verständlich, wo der Speicher in Verbindung mit um diese herumgeführt, während die Spule 24 nächst 35 einer logischen Schaltung zur Steuerung der Erregung einer zweiten Stufe von Dünnschichtelementen oder der Spulen oder Magnetfelderzeuger 22 und 24 geSpeicherplätzen 32 bis 35 angeordnet oder um diese zeigt ist.

herumgeführt ist. Die logische Schaltung oder der Erregerteil für Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die beiden Stufen die Dünnschichtmatrix nach Fig. 5 umfaßt einen der magnetischen Speicherplätze in Schachbrett- 40 Signalgenerator 50, der eine Sinus-Wellenform erartiger Konfiguration angeordnet, wobei die Ecken zeugt. Ein Ausgang des Signalgenerators 50 ist über benachbarter Elemente über ein schmales Kontakt- einen Phasenschieber 52 an die Spule 24 angeschlosfeld miteinander verbunden sind. Das Kontaktfeld sen, während ein anderer Ausgang direkt zur Spule zwischen je zwei benachbarten Elementen kann 22 geführt ist. Ein Strom in der Spule 22 legt an annähernd die halbe Breite eines Speicherplatzes 45 den Speicherplatz 25 ein Feld an, während ein Strom erreichen, hat vorzugsweise jedoch etwa Ve der Länge in der Spule 24 bewirkt, daß an den Speicherplatz 32 eines Speicherplatzes oder weniger. Eine bestimmte ein Feld angelegt wird. Der Phasenschieber 52 ver-Kontaktfläche zwischen benachbarten Elementen ist schiebt die eingegebene Wellenform um annähernd für die Erfindung nicht wichtig; unter gewissen 180° in der Phase. Das bedeutet: Wenn die Spule 22 Umständen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine 50 mit einer positiven Halbwelle der Sinuswelle bebestimmte Kontaktfläche zu haben. Es liegt auch im schickt wird, wird die Spule 24 mit einer negativen allgemeinsten Rahmen der Erfindung, daß benach- Halbwelle erregt und umgekehrt, barte Elemente nach Art der Elemente 25 und 32 An den Speicherplatz 25 ist eine Transversalnach Fig. 4 ausgebildet sein können, die keinen treiberwicklung54 angekoppelt, die an die logische körperlichen Kontakt haben, sondern durch einen 55 Schaltung 56 angeschlossen ist. Letztere ist mit einem Spalt, den Spalt 38, getrennt sind. Die Nachbar- Transversalimpulstreiber 58 verbunden. Die logische elemente 25 und 32 sind lediglich magnetisch durch Schaltung 56 befähigt die Wicklung 54, nach Maßdas Feld 40 verknüpft, das den Spalt überbrückt. gäbe der Eingabedaten erregt zu werden, die in die Dieses Magnetfeld kann bis etwa 100 Oersted Eingangsklemme 60 eingespeist werden. Der Transreichen. Weiter liegt es im Bereich der Erfindung, 60 versalimpulstreiber 58 liefert einen geeignet geformdie Dicke der magnetischen Schicht an dem Spalt ten Impuls zum Treiben der Wicklung 54. Dieser oder an dem Kontaktfeld zu verändern oder auch erzeugt ein Feld, das senkrecht auf dem von der deren Zusammensetzung an dem Kontaktfeld zu Spule 22 erzeugten Feld steht. Die Anordnung der wechseln. Derartige Modifikationen erleichtern die logischen Schaltung 56 und des Transversaltreibers Steuerung der Übertragung von Ummagnetisierungs- 65 58 kann auch umgekehrt werden, keimen. Der Transversaltreiber 58 wird von einem Takt-Die Vorrichtungen nach F i g. 1 bis 3 können mit geber 62 synchronisiert, der auch noch mit einem Hilfe aufeinanderfolgender Anwendungen der zweiten Transversaltreiber 64 verbunden ist. Der

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Taktgeber 62 kann einer der bekannten Taktgenera- Transversaltreiber 58 und der logischen Schaltung 56 toren sein, die gemeinhin in der Computertechnik (Fig. 6 c, T₁-T₂) mit einem negativen Impuls erregt— verwendet werden. Der zweite Transversaltreiber 64 hat ein Umschalten der Magnetisierung des Speicherist mit dem letzten Bit in der Dünnschichtmatrix platzes 25 in die in F i g. 6 a bei T₂ gezeigte Richtung verbunden und liefert zusammen mit einem Lese- 5 zur Folge, was dem Wert »Null« entspricht, verstärker 66, dem Signalgenerator 50 und der Spule Zu dem Zeitpunkt T₁ ist in dem Speicherplatz 32

22 an der Ausgangsklemme 68 (Fig. 5) eine Ab- ein Ummagnetisierungskeim gebildet, der von dem lesung. Der Transversaltreiber 64 gibt jedesmal, wenn Nachbarspeicherplatz 25 stammt, welcher zu dieser der Signalgenerator 50 eine positive Halbperiode von Zeit eine »Eins«-Magnetisierung hat. Gleichzeitig Sinusform liefert, ein Signal ab. Mit dem Lese- io mit dem Vorhandensein dieses Ummagnetisierungsverstärfcer66 ist eine Spulenwindung 70 verbunden, keims wird der Spule 24 von dem Signalgenerator die auch mit dem Speicherplatz 26 gekoppelt ist. 50 und dem Phasenschieber 52 eine positive HaIb-Die Spulenwindung 70 nimmt die magnetischen Ver- welle eingegeben. Der Ummagnetisierungskeim im änderungen wahr, die in dem Speicherplatz statt- Speicherplatz 32 und die positive Halbwelle wirken finden, wenn von dem Transversaltreiber 64 und der 15 zusammen, um die Magnetisierung des Speicher-Wicklung 65 an ihn ein Feld angelegt wird zusam- platzes 32 in die beim Zeitpunkt T₂ dargestellte Richmen mit dem von dem Signalgenerator 50 und der tung (Fig. 6a) umzudrehen.

Spule 22 angelegten Feld. An den Speicherplatz 26 wird zur Zeit T₁ von der

Betrachtet man Fig. 5 zusammen mit dem Takt- Spule22 ein Feld angelegt, das bestrebt ist, dessen Steuerungsdiagramm nach Fig. 6, so ergibt sich 20 »Nulk-Magnetisierungszustand zu verstärken, nämfolgende Arbeitsweise: An die Eingangsklemme 60 lieh das von der negativen Halbweile hervorgerufene werden die bei 75 angedeuteten Eingabedaten heran- Feld. Folglich behält der Speicherplatz 26 während geführt. Diese Eingabedaten sind auch in Fig. 6b ,der ZeitspanneT₁-T₂ seinen ursprünglichen Magnezu sehen. Als Folge dieser Eingabedaten befähigt tisierungszustand bei. Die aus drei Bits bestehende die logische Schaltung den Transversaltreiber 58, 25 magnetische Grape 25, 26 und 32 hat also im Zeit-Signale mit der in Fig. 6c gezeigten Form und punktT₂ im Speicherplatz 25 eine »Null«, im Spei-Anordnung zu übertragen. Die Eingabedaten fordern, cherplatz 32 eine »Eins« und im Speicherplatz 26 daß eine »Eins« in den Speicherplätzen 25 und 26 wieder eine »Null« gespeichert, und eine »Null« in dem-Speicherplatz 32 gespeichert Vom Zeitpunkt T₂ an legt der Signalgenerator 50

werden. Die »Eins« im Speicherplatz 26 wird da- 30 wieder eine positive Halbwelle an die Spule 22 an, durch gespeichert, daß zuerst erne »Eins« Jm die ein Feld zur Folge hat, welches bestrebt ist, in Speicherplatz 25 gespeichert wird und dann diese dem Speicherplatz 26 eine »Eins«-Richtung zu er- »Eins« durch den Speicherplatz 32 in den Speicher- zeugen. Gleichzeitig mit der positiven Halbwelle wird platz 26 weitergeleitet wird. Dieses Speichern und von der logischen Schaltung 50 auf die Wicklung 54 ■ schrittweise Weiterschalten geschieht durch Anlegen 35 ein positiver Impuls übertragen (Fig. 6c; T₂-T₃). einer positiven Sinushalbwelle vom Signalgenerator Das Zusammentreffen der von der positiven HaIb-50 an die Spule 22 und durch gleichzeitiges Anlegen welle und dem positiven Impuls erzeugten Felder eines positiven Impulses an die Wicklung 54 über ergibt eine Umkehrung der Magnetisierung des Speiden Transversaltreiber 58 und die logische Schaltung cherplatzes 25 und speichert dort eine »Eins«. 56 (s. Fig. 6c und 6d). Die Kombination der von 40 Zu Beginn der ZeitspanneT₂-T₃ enthält der Speider Wicklung 54 und der Spule 22 erzeugten Felder cherplatz 32 einen Ummagnetisierungskeim in der reicht aus, urn einen magnetischen Bezirk in der »Nulk-Richtung, den der Speicherplatz 25 erzeugt bei T₁ in Fig. 6a gekennzeichneten Richtung zu hat. Durch die Existenz dieses Ummagnetisierungserzeugen. keimes bewirkt die während der Zeitspanne T₂-T₃ an

Die von der Spule 22 angelegte positive Halbwelle 45 die Spule 24 angelegte negative Halbwelle die Umbeeinflußt den Speicherplatz 26 nicht, da die Stärke kehr der Magnetisierungsrichtung des Speicherdes von der Spule 22 erzeugten Feldes nicht aus- platzes 32. Die resultierende Magnetisierung stellt reicht, um die Magnetisierung des Speicherplatzes 26 eine »Null« dar.

umzudrehen. Die Umkehrung erfordert, daß der In ähnlicher Weise enthält zum Zeitpunkt T₂ der

benachbarte Speicherplatz 32 einen Ummagnetisie- 50 Speicherplatz 26 einen Vom Speicherplatz 32 hervorrungskeim (kleinste umgekehrt gerichtete Bezirke) gerufenen Ummagnetisierungskeim. Dieser wirkt mit bildet gleichzeitig mit dem Anlegen einer positiven dem von der positiven Halbwelle in der Spule 22 Halbwelle durch die Spule 22. Dies ist nicht der erzeugten Feld zusammen und ergibt eine Magneti-FaIl, da der Nachbarspeicherplatz 32 während der sierungsumkehr des Speicherplatzes 26. Die entZeitspanne T₀-T₁ die gleiche Magnetisierung hat wie 55 stehende Magnetisierung des Speicherplatzes 26 der Speicherplatz 26, so daß im Speicherplatz 26 repräsentiert eine »Eins«.

kein Ummagnetisierungskeim entstehen kann. In Im Zeitpunkt T₃ sind die Eingabedaten zu Ende,

gleicher Weise bleibt. auch der Speicherplatz 32 und im Speicherplatz 25 ist eine »Eins«, im Speicherwährend der Zeitspanne T₀-T₁ unbeeinflußt, da die platz 32 eine »Null« und im Speicherplatz 26 eine von dem Signalgenerator 50 und dem Phasenschieber 60 »Eins« gespeichert. Diese gespeicherten Daten in die Spule 24 eingegebene negative Halbwelle repräsentieren die Eingabedaten, ein Feld erzeugt, das den vorhandenen Magnetisie- Somit ist aus obiger Erläuterung ersichtlich, daß

rungszustand im Speicherplatz 32 noch verstärkt. der erfindungsgemäße Speicher erne leistungsfähige

Während der Zeitspanne T₁-T₂ erzeugt der Signal- Vorrichtung zum Speichern von Informationen oder generator 50 eine negative Halbwelle (Fig. 6b, .65 Daten in einer magnetischen Dünnschicht darstellt. T₁-T₂). Das von der negativen Halbwelle erzeugte Die Informationsspeicherung in dem erfindungs-FeId zusammen mit dem von der Wicklung 54 ge- gemäßen Speicher beruht darauf, daß ein Speicherlieferten Feld — die Wicklung 54 wird von dem platz einen Nachbarspeicherplatz in einer solchen

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Weise beeinflußt* daß der Nachbar'speicherplatz sich gen 22/65 und 70 können auf mehrere verschiedene

durch ein relativ niedriges Feld, das in der gleichen Weisen angeordnet und auch umgekehrt werden, so

Richtung wie das in dem Speicherplatz existierende daß sich andere Schaltausgängeund unterschiedliche

Feld angelegt wird, magnetisieren läßt. Wenn diese Lesefolgen ergeben. Die oben beschriebene Anord-

Bedingungen. nicht zusammentreffen,.hat: das relativ >5 nung ist nur eine, von vielen zum Auslesen von in

niedrige Feld keine Wirkung auf den Dünnschicht- magnetischen: Matrizen gespeicherten Informationen.

Speicherplatz. Der Vorgang des Schaltens geschieht Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß ein' Dünn-

in den. »meisten :Bits>durch Verschiebung der Wand schichtspeicher vorgesehen ist,-der zum Speichern

des Weißseben Bezirks. In dem ersten' Bit geht das der Information das Schalten: durch Wandverschie-

Speichern mit Hilfe des Umdrehungsverfahrens vor io bung ausnutzt. Dieser Dünnschichtspeicher hat einen

sich. " ;. ■ ■; spezifischen geometrischen Aufbau, der die Steue-

Sobald die Information richtig in-dem Speicher rung'der Wandverschiebung im<.Weißschen Bezirk eingespeichert ist, wie oben beschrieben,, muß sie mit möglichst geringem Aufwand ermöglicht. Zudem lediglich: dann ausgespeicheft werden. Das Aus- wird die Übertragung von" Daten von einem Speicherspeiehern oder Entnehmen der Information wird am 1,5 platz zu einem· Nachbarspeicherplatz durch einen besten aus-Fig.5-und.den Wellenformdiagrammen neuen und vorteilhaften Prozeß der Übertragung nach Fig. 7 verständlich. An das letzte Bit oder den von Ummagnetisierungskeimen bewirkt.· Das in die-Speicherplatz in einer-Matrix, z. B. Speicherplatz 26 sem Vorgang enthaltene sogenannte Kriechschalten in Fig. 5, ist ein Leseverstärker 66:über eine schlei- ist in dem Kontaktfeld zwischen benachbarten Speifenförmige Spüle 70 angekoppelt. Die! Form der ao cherplätzen? konzentriert. Kriechschalten betrifft all-Spulei70i, wie sie" Eig.,5 zeigt, setzt die Rausch- gemem; das Schalten, das an der Grenzfläche zwieffekte und Störungen^ auf ein Mindestmaß herab sehen zwei entgegengesetzt Orientierten Weißschen und ermöglicht eine Wahrnehmung: der dem Spei- Bezirken auftritt. Das !Schalten in diesem schmalen cherplatz 26 zugehörigeh-umschaltenden Felder. Die Kontaktfeld läßt sich leichter steuern durch Anbrinbeiden Leitungsdrähte 72 (Fi g. 6) sind durch einen 35 gen der Erregerspuleri in einer bestimmten Lage oder Zwischenraum oder Spalt von etwa 2 mill (0,05 mm) durch andere Mittel, beispielsweise durch Änderungetrennt. Dadurch werden ungünstige Kopplungs- gen der Dicke oder Zusammensetzung des Materials, effekte vermieden. Weiter ist zu beachten, daß freie Pole über die

Der Leseverstärker 66 nimmt die Änderung des Schicht verteilt sind, so daß sie wesentlich vermin-Feldes am letzten Speicherplatz wahr. Feldänderun- 30 dert oder gesteuert werden können. Es besteht die gen des Speicherplatzes 26 werden von einer Wellen- Aussicht, daß solche Dünnschichtspeicher in Massenform verursacht, die vom Signalgenerator 50 in die produktion hergestellt werden, können und sich die Spule 22 eingegeben wird, und von einem gleichzeitig Fertigungskosten mindestens um den Faktor 10, an die Wicklung 65 von dem Transversaltreiber 64 vielleicht sogar una einen Faktor über 100, verrinangelegten Impuls. 35 gern. Die Operationsgeschwindigkeit dieser Vorrich-

In Fig. 7 ist der Speicherplatz 26 zunächst in tung kommt an Periodenlängeh von einer Mikro-

einem »Eins«-Zustand (Fig.7a) dargestellt. Durch Sekunde heran, ohne daß die technischen Möglich-

das gleichzeitige Anlegen einer positiven Halbwelle keiten damit erschöpft wären,

vom Signalgenerator 50 (F i g. 7 c, J₀-J₁) und eines In F i g. 8 ist ein weiteres Aüsführungsbeispiel der

positiven Impulses vom Transversaltreiber 64 40 Erfindung dargestellt. Dieses Beispiel gleicht dem in

(Fig. 7b, J₀-J₁) wird die Magnetisierung in eine den F i g. 2 und 3"gezeigten. mit der Ausnahme, daß

nichtbevorzugte Richtung gedreht. Dadurch, daß die die schachbrettartige Anordnung Speicherplätze 225

positive Halbwelle während der Zeitspanne J₀-J₁, ver- bis 229 aufweist, deren eine Seiten 235 und 236 mit

glichen mit der vom Transversaltreiber 64 stammen- den anderen Seiten 238, 239 einen anderen Winkel

den Impulsspitze, kontinuierlich verläuft, kehrt der 45 als 90° einschließen. Die Speicherplätze 225 bis 229

Speicherplatz 26 zu seinem ursprünglichen Magneti- kann man allgemein als schiefe Parallelogramme be-

sierungszustand zurück. Der Leseverstärker 66 ist in zeichnen. Diese Speicherplatzkonstruktion bietet

bekannter Weise zur Auswertung von: Impulsen ein- einen Richtungseffekt bei der Verschiebung der

gerichtet, so daß er die Änderungen in der Magne- Wände des Weißschen Bezirks durch den Spalt-

tisierung des Speicherplatzes 26 und dessen Rück- 50 bereich. Dieser Richtungseffekt wird mit Hilfe von

kehr zum ursprünglichen Zustand wahrnimmt. Dies zwei Spulen 240 und 242 erzielt, die in der gleichen

äußert sich in einem Ausgang des Leseverstärkers, Weise angeordnet sind, wie iri Fi g. 2 dargestellt,

wie er in F i g. 7 d für die Zeitspanne J₀-J₁ gezeigt ist. Die Erregung der Spule 240, um eine »Null«-

Das Wahrnehmen eines Speicherplatzes in einem Magnetisierung zu erzeugen, zusammen mit der rich-Magnetisierungszustand »Null« ist ganz ähnlich. In 55 tigen Erregung der Spule 242, läßt den Weißschen diesem Fall erzeugen der'Transversaltreiber 64 und Bezirk im Speicherplatz 225 nach unten rechts durch der Signalgenerator 50 einen positiven Impuls bzw. das die Speicherplätze 225 und 228 verbindende eine positive Halbwelle.: Der positive Impuls und die Kontaktfeld wandern und erzeugt einen Ummagnetipositive Halbwelle verursachen eine Drehung der sierungskeim im Speicherplatz 228 unter der Voraus-Magnetisierung des abgelesenen Speicherplatzes, bis 60 Setzung einer ursprünglich entgegengesetzt gericher eine dem ursprünglichen »Null«-Zustand ent- teten Magnetisierung. Die Erregung der Spule 240 in gegengerichtete Magnetisierungsrichtung einnimmt. entgegengesetzter Weise hat eine Wanderung der Dies ist in F i g. 7 a durch einen gestrichelten Pfeil Wand nach links oben zur Folge in einem mit gezeigt. Diese Umkehr der Magnetisierung wird von den richtigen Ummagnetisierungskeimen versehenen der Spule 70 und dem Leseverstärker 66 gemäß der 65 Speicherplatz 225 oder 226, ohne daß diese Speicherbekannten Auswertungstechnik wahrgenommen. Das platze die Nachbarspeicherplätze 228 bzw. 229 beausgelesene Signal gleicht dem in Fig. 7d für die einflussen oder mit Ummagnetisierungskeimen ausZeitspanne t_z-t_z gezeigten. Die Spulen oder Windun- statten. Die Speicherplätze 225 bis 227 bilden nur

in den Speicherplätzen Ummagnetisierungskeime, die rechts unten liegen ;(z. B. beeinflußt der Speicherplatz 226 den Speicherplatz 229).

Die Erregung der Spule 244 zum Erzeugen einer »Nulls-Magnetisierungsrichtung oder eines solchen Bezirks im Speicherplatz 228 (in dem ein Ummagnetisierungskeim in der gleichen Richtung vorhanden ist) hat eine Wandverschiebung nach links unten zur Folge, ohne daß eine Übertragung von Ummagnetisierungskeimen zum Speicherplatz 225 eintreten würde. Bei einem Ummagnetisierungskeim und einer Erregung der entgegengesetzten Richtung findet die Wandverschiebung nach rechts oben statt, wobei ein Ummagnetisierungskeim auf den Speicherplatz 226, nicht aber auf den Speicherplatz 225 über- tragen wird. -

Auf diese Weise erhält man einen einsinnigen Richtungseffefct. Dieser läßt sieh auch noch mit an-r deren Mitteln erzielen, etwa durch Veränderung der Zusammensetzung oder Dicke der magnetischen ao Schicht über jeden Speicherplatz hin. Diese anderen Möglichkeiten liefern eine Asymmetrie der magnetischen Eigenschaften in jedem JBit./: >

Zusammenfassend stellt ,die-erfindungsgemäße Speichermatrix mit magnetischer -Dünnschicht ein as Mittel zur Speicherung von Informationen oder Daten mit Hilfe der Wandverschiebung des Weißsehen Bezirks dar, die sieh genau.steuern läßt. Es ist die besondere Geometrie der Schaehbrettanordnung, die diese Steuerung mitimöglichst;geringem Aufwand 3<? ermöglicht. Diei »gesamte: Matrix*: kann in Massenproduktion durch Vakuumablagerung hergestellt werden, was eine wesentliche. Herabsetzung der Kosten gegenüber den gemeinhin yerwendeten magnetischen · Kernanordnungen bedeutet; Mit' dem erfindungsgemäßen Speicher sind Bitkapazitäten von 10⁸, Ausleseserien von 180 kHz.<bis zu. 2: bis 3 MHz; direkter Zugriff zu acht Bits M;einer. Mikrosekunde und unbewegliche Kosten von. 100. Dollar oder weniger möglich. .- ■ - - 4<*

„.Im. vorstehenden wurden die grundlegenden neuen Merkmale der Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gezeigt, beschrieben und erklärt. Selbstverständlich kann der Fachmann verschiedenes in der Form und den "Einzelheiten der Vorrichtung und des Verfahrens weglassen oder austauschen, ohne damit den Umfang der Erfindung zu verlassen. Die·Erfindung ist daher allein durch.den Umfang der nachfolgenden Ansprüche eingegrenzt. /J- '".'■■ " -.. . - - -·' So

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   .-:·" il. Magnetischer, nach Art eines.' Schiebespeiehers arbeitender Dünnschichtspeicher, da- 55 durch gekennzeichnet,¹ daß auf einen Träger (14) wenigstens zweLReihen (Stufen) aus • schachbrettartig gegeneinander versetzten und , jeweils· zur Speicherung einer Binärziffer geeigneten Speicherplätzen(25 W& 29; 32.bis 35) aus ..-.- magnetischen Dünnschichten aufgebracht sind : und daß die jeweils benachbarten: Speicherplätze ■■-: ... in ihren einander zugekehrten Bereichen mitein- f ■". ander magnetisch gekoppelt,.sind..

   2. Speicher nach Anspruch 1,'dadurch gekenn-. zeichnet, daß die; zueinander benachbarten und jeweils in unterschiedlichen Reihen-angeordneten „■ Speicherplätze (25, 32; 32, 2.6;;.. :)Mt ihren einander zugekehrten* Bereichen ^wenigstens' aneinanderstoßen, derart, daß bei jeweils entgegengesetzter Magnetisierung benachbarter Speicherplätze jeder Speicherplatz im benachbarten Speicherplatz sogenannte -Ummagnetisierungskeime erzeugt.

   3. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zueinander benachbarten und jeweils in unterschiedlichen Reihen angeordneten Speicherplätze (25, 32; 32, 26;...) mit den Bereichen ihrer einander zugekehrten Ecken überlappen.

   4. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander benachbarten und jeweils in unter-

   . schiedlichea Reihen angeordneten Speicherplätze (25 bis 29; 32 bis 35) bis zur Hälfte ihrer Seitenabmessungen gegeneinander verschoben sind.

   5. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß "die

   -. Speicherplätze (25 bis 29;. 32 bis 35) im-wesentlichen rechteckförmig ausgebildet sind.'

   6. 'Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche; 'dadurch gekennzeichnet, daß die

   ·■■ jeweils benachbarten Speicherplätze(25,-32; 32, 26;. -...) in^: den. Bereichen, ihrer Überlappungen eine ander& Zusammensetzung aufweisen -als in ihrem restlichen Teil. - ■■"■*; ;>,?.;■''>

   7. Speieherattach. einem>-der- Ansprüche Ibis 6, "F*:dadurch gekennzeichnet,daß über'Jder*>magne- : j tischen Dünnschicht eine Isölier.schicht angeord-; !.net ist.. ■.-·. ' .ν' ""'=■- ■ ''■ ■·■■"■■··■■'■-' ^: •.r:"'\r8.':Speicheipnach einem der Ansprüche i bis 7,-' dadurch;;gekennzeichnet,-daß jeder Stufe''von Speicherplätzen ein'Erreger zugeordnet-ist»'der· an die Speicherplätze seiner Stufe ein Magnetfeld

   '. ■■ anzulegen; „vermag. -· ■: _: -"■. ' '

   ■ 9. Speicher nach Anspruch-S, dadurch gekennzeichnet, daß "die Speicherplätze aus- einem in

   ■ zwei bevorzugten Richtungen -mägnetisierbaren Material- bestehen und derart angeordnet sind,

   ■': daß bei" Magnetisierung eines Speicherplatzes in der einen bevorzugten Richtung in einem entgegengesetzt magnetisierten Nachbarspeicherplatz in einem Maße Ummagnetisierungskeime entstehen, daß bei Anlegen eines der Magnetisierungsrichtung des ersten Speicherplatzes entsprechenden Magnetfeldes an den Nachbarspeicherplatz eine magnetische Umschaltung desselben

   . erfolgt. -■■""■""'

   10. Speicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß.· die Erreger zur Magnetisierung der Speicherplätze· geeignet sind, an diese ein vorgegebenes magnetisches Feld inder-^;einen und der anderen bevorzugten Richtung zu legen; wobei das Feld ausreichend stark ist, unfi'eine

   •Wandverschiebung des Weißscheri Bezirks in dem Dünnschichtspeicherplatz, der einen entgegengesetzt magnetisiertett Nachbarspeicherplätz besitzt, zu bewirken. :- ;"^:- ■· '

   : ■ 11. Speicher nach Anspruch 10," Üadurch gekennzeichnet, daß die* ^Erreger' zur Magnetrsie-

   'Λrung:|e "eine unabhängige Spule (22,-24) für jede SpeicherplalÄstufe aufweisen, sowie· einen Signal-

   ■ generator (50) zur Erregung dieser Spulen mit einem Strom vorgegebener - Wellenform, wobei der Signalgenerator eine Mehrzahl von Ausgän-

   .. gen besitzt, vori-denen einet-unmittelbar mit der

   einen Spule (22) verbunden ist, während ein anderer über einen Phasenschieber (52), der die vom Signalgenerator gelieferte Wellenform in der Phase um einen vorgegebenen Betrag verschiebt, an der anderen Spule (24) liegt

   12. Speicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Speicherplatz eine

   weitere Spule (54) angekoppelt ist, die an diesen ein Magnetfeld anlegt und die mit einem Treiber (58) verbunden ist, von dem sie erregt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1256 853, 309 236.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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