DE1298138B - Zerstoerungsfrei auslesbarer Magnetschichtspeicher - Google Patents

Description

Es sind zerstörungsfreie lesbare Magnetschichtspeicher bekannt, deren Speicherzellen aus zwei übereinander angeordneten anisotropen Magnetschichtelementen mit parallel verlaufenden leichten Magne-

tisierungsachsen bestehen (Journal of Applied 15 leichte Achsen parallel verlaufen. Es handelt sich Physics, April 1959, S. 54 S, 55 S). Die Richtung der dabei um eine Magnetflußkopplung in Richtung dei remanenten Magnetisierung, die die Magnetschicht- leichten Achse. Entlang der harten Achse weisen die elemente einer Speicherzelle einnehmen, kennzeich- Zellen dagegen eine offene Magnetflußstruktur auf. net die gespeicherte Binärinformation. Jedes derartige Dies ist ein erheblicher Nachteil. Durch den wort-Speicherelementenpaar besteht aus einer Speicher- 20 organisierten Aufbau von Magnetschichtspeichern schicht mit höherer Koerzitivkraft und einer Lese- verläuft die Wortleitung fast stets parallel zur leichten Schicht mit geringerer Koerzitivkraft. Die Koerzitiv- Achse der Speicherzellen, so daß die Dichte, innerkraftunterschiede sind so groß, daß ein in Richtung halb der in einer Matrix zwei Wortleitungen nebender leichten Achsen angelegtes Abfragetreibfeld nur einander benachbart angeordnet sein können, vom die Magnetisierung der Leseschicht umschaltet, nicht 25 Streufeld der Zellen in Richtung der harten Achse aber die der Speicherschicht. Dieser Umschaltvor- abhängt. Da in der Praxis aber zumeist mehr Speigang, der durch Domänenwandbewegungen erfolgt, cherzellen einer Bitleitung als einer Wortleitung zubewirkt die Induktion eines Lesesignals in einer der geordnet sind, läßt die offene Magnetflußstruktur in Zelle benachbarten Leseleitung. Nach Abklingen des Richtung der harten Achse nur eine begrenzte Pak-Abfragetreibfeldes wird die Leseschicht durch das 30 kungsdichte der Wortleitungen zu. Ein weiterer Nach-Streufeld der Speicherschicht in ihre der gelesenen teil der bekannten, eine Magnetflußkopplung entlang Information entsprechende Ausgangslage zurück- der leichten Achse aufweisenden Speicherzellen mit gestellt. Bei einer anderen in der gleichen Literatur- zerstörungsfreier Wertentnahme besteht darin, daß stelle beschriebenen Ausführungsform derartiger Spei- bei ihnen die Leseoperationen nicht durch kohärentes cherzellen verlaufen die leichten Achsen der beiden 35 Drehschalten, sondern durch wesentlich langsamer Magnetschichtelemente orthogonal zueinander, wo- ablaufende Domänenwandbewegungen erfolgen, durch ein kohärentes Drehschalten der Leseschicht Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen

während der Leseoperationen erzielt wird. Magnetschichtspeicher anzugeben, der unter Vermei-

Es ist bei magnetischen Dünnschichtspeichern fer- dung dieser Nachteile eine schnelle zerstörungsfreie ner bekannt, die Ausbildung von Streu- und De- 40 Wertentnahme bei Speicherzellen gestattet, die eine magnetisierungsfeldern in Speicherzellen, die aus Magnetflußkopplung in Richtung der harten Achse einem einzelnen Magnetschichtelement bestehen und besitzen. Bei einem Magnetschichtspeicher der eindaher einen offenen Magnetflußpfad aufweisen, da- gangs erläuterten Art wird dies dadurch erreicht, daß durch zu reduzieren, daß zwei untereinander gleiche, die Stärke der Abfrage-Worttreibfelder und das An unaxial anisotrope Magnetschichtelemente überein- 45 sprechvermögen der Magnetschichten auf diese Feiander angeordnet werden, deren Magnetisierungs- der so bemessen sind, daß der durch die Feldeinwirrichtung entgegengesetzt bzw. antiparallel verläuft kung hervorgerufene Auslenkwinkel der Magnetisie-(Journal of Applied Physics, März 1964, S. 748 rung in Richtung der harten Achse in einer Schicht bis 753). Das Streufeld eines jeden dieser Magnet- kleiner ist als in der anderen Schicht und daß die Schichtelemente wird vom anderen Magnetschicht- 50 während einer Abfrageauslenkung in der einen element aufgenommen, so daß sich für beide EIe- Schicht in Richtung der leichten Achse verbliebene mente ein gemeinsamer Magnetflußpfad ergibt, der Magnetisierungskomponente nach dem Abklingen entweder vollkommen geschlossen ist oder nur noch des Abfrage-Worttreibfeldes zur informationsabhänkleine durch Zwischenschichten bedingte Lücken an gigen Rückstellung der beiden Schichten in antiden Rändern der Speicherzellen aufweist. Eine solche 55 parallelen Magnetisierungslagen entlang der leichten Magnetflußkopplung kann in Richtung der parallel Achsen dient.

zueinander verlaufenden magnetischen Vorzugsachsen Eine solche Anordnung gestattet es, von den Vor-

beider Magnetschichtelemente oder quer zu dieser teilen der Magnetflußkopplung entlang der harten Richtung, also entlang der harten Magnetisierungs- Achse auch für Speicher Gebrauch zu machen, die achsen bestehen. Im einen Fall ist die Magnetisierung 60 ein zerstörungsfreies Lesen zulassen. Diese Vorteile in den beiden Magnetschichtelementen in Richtung bestehen unter anderem in einer Verringerung der der leichten Achsen und im anderen Fall in Richtung Worttreibstromstärke. Ein weiterer Vorteil der erder harten Achsen zueinander entgegengesetzt orien- findungsgemäßen Anordnung ist der Umstand, daß tiert. Es sind durch die gleiche Veröffentlichung auch sie, abgesehen von einer kurzen Operationsphase bereits Anordnungen bekannt, bei denen eine Magnet- 65 während des Einschreiben von Informationen, neben flußkopplung sowohl entlang der leichten als auch der Magnetflußkopplung entlang der harten Achse entlang der harten Achsen erfolgt. Bei Verwendung auch eine Magnetflußkopplung entlang der leichten derartiger informationszerstörend lesbarer Speicher- Achse aufweist. Hierdurch werden Streufelder in

Richtung der benachbarten Bitleitungen ebenfalls weitgehend vermieden, ohne daß jedoch beide Treibleitungen zwischen den gekoppelten Magnetschichtelementen angeordnet werden müssen, wie dies bei den bekannten, zerstörend auslesbaren Speicherschichtzellen mit Magnetflußkopplung in Richtung beider Achsen der Fall ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen zu ersehen. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen zu einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Speicheranordnung gemäß vorliegender Erfindung,

Fig. 2 eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 1 zur Darstellung einer aus zwei streifenförmigen Magnetschichten gebildeten Speicherzelle, wenn diese ihren Ruhezustand zwischen aufeinanderfolgenden Leseoperationen einnimmt,

F i g. 3 eine Darstellung eines Längsschnittes durch eine Speicherzelle, wie sie in der Anordnung nach F i g. 1 verwendet wird, wenn diese ihren Ruhezustand zwischen aufeinanderfolgenden Leseoperationen einnimmt,

F i g. 4 bis 7 Darstellungen der verschiedenen Operationsphasen, die eine der in der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten Speicherzellen während einer zerstörungsfreien Leseoperation einnimmt, und

F i g. 8 und 9 den F i g. 2 und 3 entsprechende Darstellungen einer Speicherzelle während einer Schreiboperation.

In F i g. 1 ist eine wortorganisierte Speicheranordnung dargestellt, die einen Satz paralleler Wortleitungen 10 und einen Satz parallel zueinander und orthogonal zu den Wortleitungen verlaufender Bitleitungen 12 umfaßt. In der Figur ist nur ein kleiner Teil dieser Leitungen gezeigt. Jede der Leitungen 10 und 12 besitzt die Form eines langgestreckten Streifens aus leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer. Auf der unteren und oberen Oberfläche einer jeden der Wortleitungen 10 ist je eine Magnetschicht Fl und F 2 aufgebracht, die aus einem unaxialen, anisotropen magnetischen Material, wie beispielsweise Permalloy (eine Nickel-Eisen-Legierung, die beispielsweise annähernd 80% Ni und 20% Fe aufweist) besteht. Die Schichten Fl und F 2 besitzen die Form langgestreckter Streifen, die sich im wesentlichen mit der zwischen ihnen befindlichen Wortleitung 10 decken.

Jede der Schichten Fl und F 2 weist eine Achse der remanenten Magnetisierung, die sogenannte leichte Achse EA auf, die parallel zur Längsausdehnung der Magnetschichten verläuft. Jede der Schichten Fl und F 2 besitzt ferner eine harte Magnetisierungsachse HA, die sich im rechten Winkel zu den leichten Achsen EA ausdehnt. In der dargestellten Anordnung sind die magnetischen Schichten Fl und F 2 durch die Dicke der zwischen ihnen befindlichen Wortleitungen 10 getrennt. Dieser Umstand kann jedoch vermieden werden, indem die Magnetschichten beiderseits der zugeordneten Wortleitung 10 Überlappungsbereiche aufweisen, in denen sie sich berühren, oder indem auch die seitlichen Oberflächen der Wortleitungen 10 mit Magnetmaterial beschichtet werden. Unabhängig davon sind jedoch die Schichten Fl und F 2 als separate magnetische Körper zu betrachten, wie aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden wird.

Jede Wortleitung 10 empfängt einen Wortstromimpuls während einer Lese- oder einer Schreiboperation der Speicheranordnung. Die Wortstromimpulse werden durch geeignete Worttreiber 14 geliefert, die mit den Wortleitungen 10 verbunden sind. Während einer Leseoperation, mit der sich die vorliegende Beschreibung im wesentlichen befaßt, wird eine der Wortleitungen 10 ausgewählt, um einen Leseimpulsstrom 1_R (auch Abfragestrom genannt) vom zugeordneten Worttreiber 14 zu empfangen. Für diese Lesestromimpulse dient eine leitende Grundplatte 16, die allen Treibleitungen der Speicheranordnung gemeinsam ist. Der Rückstrom oder abgebildeter Strom wird mit I_R' bezeichnet (F i g. 1 und 7). In der Praxis ist die Grundplatte 16 an ihrer oberen Oberfläche mit einer nicht dargestellten Isolierschicht versehen, die sie von den unteren Magnetschichten Fl trennt. Während einer Schreiboperation werden die Wortleitungen 10 entweder durch die Treiber 14 odei durch separate, nicht gezeigte Schreibtreiber stromführend gemacht.

Die Bit-Leseleitungen 12 dienen einem zweifachen Zweck; sie werden während einer Leseoperation als Lesesignalleitungen und während einer Schreiboperation als Bit-Treibleitungen verwendet. Die Bit-Leseleitungen 12 sind von den oberen Magnetschichten F 2 durch nicht gezeigte Isolierschichten getrennt. Jede der Leitungen 12 ist elektrisch mit einem Leseverstärker 18, der nur bei Leseoperationen wirksam gemacht wird, und einem Bittreiber 20, der nur bei Schreiboperationen wirksam gemacht wird, verbunden. Die Grundplatte 16 bildet die Rückleiterpfade sowohl für die Lesesignale als auch für die Bittreibströme. Mit 19 und 21 sind bekannte Leitungsabschluß- und/oder Schalteinrichtungen bezeichnet, die mit den Bit-Leseleitungen 12 verbunden sind und während den Schreib- und Leseoperationen in bekannter Weise wirksam werden.

Die Bit-Leseleitungen 12 sind an ihren Oberseiten mit Jochschichten 22 aus magnetischem Material versehen. Diese Jochschichten 22 können aus einem metallischen Magnetmaterial, wie beispielsweise Permalloy, oder einem nichtmetallischen Magnetmaterial, wie beispielsweise einem Ferrit, bestehen. Wenn es erwünscht ist, können die einzelnen Jochschichten 22 durch eine einzelne Platte aus einem der genannten Materialien bestehen, die allen Bit-Leseleitungen 12 gemeinsam ist. Die Funktion der Jochschichten 22 wird nachfolgend erklärt.

Die F i g. 2 und 3 zeigen Teile zweier Magnetschichten Fl und F 2 am Kreuzungspunkt zwischen einer Wortleitung 10 und einer Bit-Leseleitung 12. Der Teil eines Magnetschichtpaares Fl, F 2 in der Nähe eines derartigen Kreuzungspunktes dient als Speicherzelle für ein binäres Bit. Die Anordnung umfaßt so viele Speicherzellen dieser Art, wie Kreuzungspunkte zwischen den verschiedenen Wortleitungen 10 und Bit-Leseleitungen 12 existieren. Die F i g. 2 und 3 stellen die Magnetisierungszustände der Schichten Fl und F2 während dem normalen Ruhezustand dar, den die Anordnung zwischen den einzelnen Leseoperationen einnimmt. Nachfolgend wird erläutert, wie die Schichten Fl und F 2 durch eine von einer Leseoperation gefolgten Schreiboperation umgeschaltet werden. Die Schichten Fl und F2 besitzen remanente Magnetisierungsvektoren Ml und und M 2, die normalerweise eine antiparallele Position parallel zu den leichten Achsen E, A einnehmen.

Die antiparallele Lage der Magnetisierungsvektoren Ml und M 2 resultiert aus dem Umstand, daß jede der Schichten Fl und F 2 dem Streufeld der anderen Schicht ausgesetzt ist, so daß sie einen Rückleiterpfad für den Magnetfluß dieser Schicht bildet. Die Flußpfade der beiden Schichten Fl und F 2 werden daher im Ruhezustand als »geschlossen« bezeichnet, ungeachtet des Umstandes, daß der Streufluß die Dicke der nicht magnetischen Wortleitungen 10 beim Übertritt von der einen Magnetschicht zur anderen passieren muß. Die Richtung, in welcher jedei Magnetisierungsvektor Ml und M 2 zeigt, hängt von den Binärwerten 1 oder 0 ab, die in der betreffenden Speicherzelle gespeichert sind. So können z.B. die MagnetisierungsvektorenMl und M2 die in Fig. 2 dargestellte Richtung einnehmen, wenn die Zelle eine binäre Eins enthält, während die Vektoren in die entgegengesetzten Richtungen zeigen, wenn die Zelle eine binäre Null enthält.

Für die vorliegende Beschreibung wurde angenommen, daß die Schichten Fl und F 2 aus dem gleichen magnetischen Material bestehen. Um den Speicherzellen die Eigenschaft der zerstörungsfreien Wertentnahme zu verleihen, sind die oberen Schichten F 2 etwas dicker ausgebildet als die unteren Schichten Fl. Der Streufluß der oberen Schichten F2 übertrifft daher denjenigen der unteren Schichten Fl. Ein Teil des Streuflusses der Schicht F 2, der nicht durch die Schicht Fl geschlossen wird, fließt durch die Jochschicht 22 der der betreffenden Speicherzelle zugeordneten Bit-Leseleitung 12. Dies ist in Fig. 3 durch den Magnetisierungsvektor M3 dargestellt. Im Ruhezustand der Speicherzelle nach F i g. 2 und 3 wird daher der Streufluß der unteren Magnetschicht Fl durch die obere Magnetschicht F 2 geschlossen, während der Streufluß der oberen Magnetschicht F 2 zum Teil durch die untere Magnetschicht Fl und zum Teil durch die oberhalb der Schicht F 2 befindliche Jochschicht 22 geschlossen wird.

Die Schichten Fl und F 2 haben wegen ihrer langgestreckten schmalen Streifenform eine Formanisotropie, die dazu tendiert, einer jeden Schicht eine Achse leichter Magnetisierung entlang der Streifenlängsachse zu verleihen. Außerdem wird jede der Streifenschichten Fl und F 2 während ihrer Aufbringung einem Magnetfeld ausgesetzt, wodurch in die Schichten eine leichte Achse in ihrer Längsausdehnung induziert wird. Die untere Schicht Fl ist relativ dünn (vorzugsweise weniger als 1000 Ängström dick) und zeigt im wesentlichen eine magnetische Eindomänenstruktur innerhalb des Bereiches einer Speicherzelle. Obwohl diese Schicht aus einem kontinuierlichen Streifen besteht, wirkt sie wie eine Serie diskreter Schichtflächen, die entlang des Streifens angeordnet sind und von denen jede eine individuelle Magnetisierung entsprechend dem gespeicherten Binärwert aufweist. Die obere Schicht F2 besitzt eine solche Dicke, daß sie, wenn keine Formanisotropie vorhanden wäre, zumindest teilweise zur Selbstdemagnetisierung tendieren würde. Da die Schicht F2 durch ihre schmale langgestreckte Form jedoch eine leichte Magnetisierungsachse EA aufweist, ist sie in der Lage, eine im wesentlichen in einer Richtung verlaufende Magnetisierung M2 während des Ruhezustandes der Speicherzelle beizubehalten, ohne daß eine Aufsplitterung ihrer Magnetisierung in demagnetisierte Domänen erfolgt. Neben dieser erwünschten Eigenschaft hat die Streifenform der magnetischen Schichten auch den Vorteil, sich gut zur Anwendung von Massenfabrikationsmethoden zu eignen.

Wenn ein ausgewähltes Wort der gespeicherten Information aus der Anordnung nach Fig. 1 zerstörungsfrei entnommen werden soll, liefert der betreffende Worttreiber 14 einen Lesestrom I_R durch die zugeordnete Wortleitung 10. Wie in Fig. 7 angegeben wird, fließt der Lesestrom I_R nach seinem Durchgang ίο durch die Wortleitung 10 durch die Grundplatte 16 als abgebildeter Strom I_R' zurück. Die untere Schicht Fl ist daher umhüllt von einer Treibleiterschleife, die aus der Wortleitung 10, der Grundplatte 16 und dei Verknüpfung dieser beiden Leiterteile besteht. Im Inneren dieser Schleife stellt sich ein quer zur leichten Achse verlaufendes Lesefeld H_R ein (Fig. 4 und 7), dessen Dauer durch die Impulslänge bestimmt wird. Für die zu beschreibende Leseoperation ist nur derjenige Teil des Lesefeldes H_R von Bedeutung, der zwischen der Wortleitung 10 und der Grundplatte 16 in der unteren Magnetschicht Fl wirksam wird. In einem bestimmten Umfang wirkt das Lesefeld auch auf die obere MagnetschichtF2 ein. Dies kann jedoch unberücksichtigt bleiben, da ein Umschalten der oberen Schicht F2 zum überwiegenden Teil durch das Streufeld der unteren Magnetschicht Fl verursacht wird.

Die Magnetisierung Ml der unteren Schicht Fl wird durch das Lesefeld H_R umgeschaltet, indem dei Vektor Ml von seiner Lage entlang der leichten Achse (Fig. 2) in eine quer zu dieser verlaufende PositionMl' (Fig. 4) verdreht wird. Wenn die leichten und harten Achsen der Schicht Fl korrekt orientiert sind, stimmt die Vektorrichtung Ml' mit dei harten Achse der Schicht Fl überein. Im anderen Fall bleibt ein kleiner Winkel zwischen dem Vektor Ml' und der harten Achse der Schicht Fl. Dieser letztere Umstand wird nachfolgend näher erläutert. In dem Zustand, den die Speicherzelle nun einnimmt, wirkt das Streufeld der unteren Magnetschicht Fl, das antiparallel zum Magnetisierungsvektor Ml' verläuft (Fig. 4, 5 und 7), auf die obere SchichtF2 ein und bewirkt in derselben eine Magnetisierungsauslenkung. Da jedoch die obere SchichtF2beträchtlieh dicker als die untere Schicht Fl ist, wird der Magnetisierungsvektor M2 der Schicht F2 lediglich um einen Winkel verdreht, der wesentlich kleiner als 90° ist. Dies wird aus einem Vergleich der Fig. 2 und 4 deutlich. In seiner teilweise ausgelenkten Position gemäß Fig. 4 besitzt der VektorM2 eine Komponente M2', die sich quer zur Längsrichtung der streifenförmigen Magnetschicht F2 in antiparallelei Richtung zu dem Vektor Ml der Schicht Fl ausdehnt, und eine weitere Komponente M 2", die sich in Längsrichtung der Schicht F 2 ausdehnt. Die querverlaufende Magnetisierungskomponente M 2' repräsentiert denjenigen Teil der Magnetisierung der oberen Schicht, der den Magnetfluß der unteren Schicht Fl während der Wirksamkeit des LesefeldesÄ^ schließt. Die longitudinale Komponente M2" der Magnetisierung der Schicht F2 erzeugt ihrerseits einen Streufluß, der als longitudinales Vorspannungsfeld H_B an der unteren Magnetschicht Fl anliegt (Fig. 4, 5 und 7). Der Vorspannungsfeldvektor H_B stellt den minimalen Wert des Streufeldes dar, welches von der oberen Schicht F 2 an die untere Schicht Fl in deren Längsrichtung während der Operationen der Anordnung nach F i g. 1 angelegt wird.

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Jede der Bit-Leseleitungen 12 (Fig. 1) ist Teil AchseHA' der SchichtFl ab. Im schlechtesten Fall einer Leseschleife, die den dieser Bit-Leseleitung zu- wird hierdurch eine Tendenz zu der Magnetisierung geordneten Leseverstärker 18, die Grundplatte 16 und der unteren Schicht Fl erzeugt, bei Abklingen des das zugeordnete Abschlußelement 19 umfaßt. In die- Lesefeldes in eine Richtung zu drehen, die der geser Schleife tritt stets eine Signalspannung auf, wenn 5 wünschten Richtung entgegengesetzt ist. Um eine eine Änderung des mit ihr verketteten Magnetflusses solche Tendenz zu überwinden, muß das longitudl· erfolgt. Normalerweise sind die Schichten Fl und F 2 nale Vorspannungsfeld H_B, das von der oberen so miteinander gekoppelt, daß ihre Magnetisierungs- Schicht F 2 zu der unteren Schicht Fl geliefert wird, vektoren Ml und M 2 in antiparalleler Beziehung zu- eine Stärke haben, die wenigstens gleich α · H_K ist, einander stehen (F i g. 2 und 3), so daß sich diese io wobei H_K die Anisotropiefeldstärke der unteren Mabeiden Vektoren effektiv auslöschen und die einzige gnetschicht und α der vorerwähnte Achsenabweich-Flußverkettung mit der Leseschleife durch den über- winkel, gemessen im Bogenmaß, ist.
schüssigen Streufluß der dickeren Schicht Fl gebildet Der Wert von <x · H_K kann beispielsweise 0,3 Oerwird, der über die Jochschicht 22 geschlossen wird, sted betragen. Hierfür wurde ein Maximalwert von wie in Fig. 3 durch M 3 angegeben ist. Wenn die 15 0,05 rad (annähernd 3°) für α und ein Wert von Magnetisierung der unteren Schicht Fl aus ihrer 6 Oersted für H_K angenommen. Für magnetische Normalposition Ml in ihre Querposition MV Schichten, die eine Dicke von annähernd 1000 Äng-(F i g. 4, 5 und 7) verdreht wird, bewirkt dies eine Er- ström und eine Bitlänge in Richtung der leichten höhung der Flußverkettung mit der Leseschleife. Achse von 0,75 mm aufweisen, liegt das Sreu-De-Dieser Effekt wird jedoch in gewissem Umfange auf- 20 magnetisierungsfeld in der Größenordnung von gehoben durch die entsprechende Verdrehung der 1 Oersted. Da das Streufeld der oberen Schicht F 2 entgegengesetzt verlaufenden Magnetisierung M 2. um 0,3 Oersted erhöht werden muß, um den Wert Da jedoch die obere Schicht F 2 dicker ist als die α · H_K der unteren Schicht Fl zu überwinden, muß untere Schicht Fl, rotiert der Vektor M 2 wesentlich die obere Schicht F 2 eine Dicke aufweisen, die langsamer als der Vektor Ml. Hieraus folgt, daß die 25 wenigstens um 30% größer ist als diejenige der unteschnellere Drehung von Ml eine plötzliche Subtrak- ren Schicht F 2, um ein Vorspannungsfeld H_B zu ertion des Vektors Ml von dem in der Leseschleife halten, das wenigstens gleich α · H_K ist. Dies ist die vorhandenen Fluß zu einer Zeit bewirkt, wenn eine minimale Differenz, die in der Schichtdicke der beigroße Komponente der Magnetisierung M 2 noch mit den Magnetschichten Fl und F 2 vorhanden sein der Leseschleife verkettet ist. Dementsprechend wird 30 muß, um eine zerstörungsfreie Wertentnahme in der ein Lesesignal in der Leseschleife induziert, das als beschriebenen Weise zu gewährleisten.
Ausgangssignal des entsprechenden Leseverstärkers Nachfolgend wird eine typische Schreiboperation 18 erscheint. der Speicheranordnung nach F i g. 1 beschrieben. In

Wenn der Lesestromimpuls /# abklingt, liefert die einer wortorganisierten Speicheranordnung der in longitudinale Magnetisierungskomponente M2" 35 Fig. 1 dargestellten Art wird stets ein ganzes Infor-(F i g. 4 und 5) eine Magnetkraft für die Rückstellung mationswort während einer Schreiboperation eindes MagnetisierungsvektorsM2 der oberen Schicht gegeben. Ein Worttreiber 14 (Fig. 1) oder ein sepa-F 2 in dessen Normalposition entlang der leichten rater, nicht dargestellter Schreibworttreiber liefert AchseEA (Fig. 2). Zur gleichen Zeit bewirkt das einen geeigneten Schreibstromimpuls zu einer ausdem Vektor M 2" entsprechende Streufeld H_B in der 40 gewählten der Wortleitungen 10. Der Schreibstromunteren Schicht Fl eine Rückstellung der Magneti- impuls ist von ausreichender Stärke, um die Magnetisierung von der Position M Γ in die Normalposition sierung in beiden Schichten so weit auszulenken, daß Ml entlang der leichten Achse EA. Durch den Um- sie mit der Richtung des quer verlaufenden Schreibstand, daß die Magnetisierung der oberen Schicht M 2 feldes übereinstimmt. Etwa zur gleichen Zeit werden durch Anlegen des Lesefeldes H_R lediglich teilweise 45 die verschiedenen Bittreiber 20 aktiviert, um Bitausgelenkt worden ist, wird die Magnetisierung der Stromimpulse geeigneter Polarität durch die ihnen zuSchichten Fl und F 2 am Ende eines jeden Lese- geordneten Bit-Leseleitungen 12 zu senden. Die Bitstromimpulses in ihr antiparalleles oder streufeld- Stromimpulse klingen erst nach Beendigung der Wortgekoppeltes Verhältnis gemäß den F i g. 2 und 3 zu- Stromimpulse ab. Auf diese für sich bekannte Weise rückgestellt. . 50 wird bewirkt, daß die verschiedenen von den magne-

Wenn die leichten und harten Achsen der unteren tischen Streifenschichten Fl und F 2 gebildeten Magnetschichten Fl korrekt orientiert wären, könnte Speicherzellen in ihren Magnetisierungsrichtungen das longitudinale Vorspannungsfeld H_B, das zur entlang der leichten Achse durch die Eins- oder Null-Rückstellung der Magnetisierung in der unteren Polaritäten der entsprechenden Bitströme in den Bit-Magnetschicht dient, verschwindend klein gemacht 55 Leseleitungen bestimmt werden. Das Resultat der werden. In der Praxis nehmen jedoch wegen der un- Schreiboperation besteht darin, daß die Magnetisievermeidbaren Vorzugsachsen Streuung und Schief- rangen Ml und M 2 der Magnetschichten Fl und F 2 stellung, die unbeabsichtigt während der Aufbringung gleiche Polaritäten in Richtung der Streifenlangsder Magnetschichten erzeugt wird, die leichten Ach- achsen annehmen, wie in F i g. 8 und 9 dargestellt. In sen der SchichtenFl eine PositionEA' (Fig. 6) ein, 60 dieser Phase der Schreiboperation wird der Streufluß die gegenüber der theoretischen Position EA der der unteren Magnetschicht Fl nicht langer durch die Vorzugsachse um einen Winkel« abweicht. Die tat- obere MagnetschichtF2 geschlossen. Statt dessen sächliche Position HA' der harten Achse ist dem- fließt der Streufluß beider Schichten durch die Jochentsprechend ebenfalls um einen Winkel α gegenüber schicht 22, die sich oberhalb der zugeordneten Bitihrer theoretischen Position HA versetzt. Wenn daher 65 Leseleitung 12 befindet. Dies ist durch den Vektor die Magnetisierung der unteren SchichtFl in die M4 in Fig. 9 dargestellt.

Querlage M Γ gedreht ist, weicht dieser Vektor um Die Magnetisierungen Ml und M 2 verbleiben jeden Winkel <x von der tatsächlichen Lage der harten doch in ihrer parallelen Lage nur für eine kurze Zeit.

Unmittelbar nachdem die Magnetschichten Fl und F2 diesen Zustand eingenommen haben, wird ein Impuls, der in seiner Stärke und Länge einem Leseimpuls gleicht, durch die entsprechende Wortleitung 10 gesandt. Dieser Impuls, der eine Abschlußphase der Schreiboperation darstellt, erzeugt ein Feld, das in seiner Funktion dem Lesefeld H_R gleicht, indem es die Magnetisierungen Ml und M2 der Magnetschichten Fl und F 2 in die Positionen Ml' und M 2 gemäß F i g. 4 einstellt. Am Ende dieses Impulses wird durch die beschriebene Selbst-Rückspeicherwirkung der oberen Magnetschicht F 2 der Magnetisierungsvektor M 2 in seine vorherige Position zurückgedreht, der Magnetisierungsvektor Ml jedoch in eine antiparallele Position gebracht, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der in den Fig. 8 und 9 dargestellte Zustand existiert daher nicht mehr, nachdem die Schreiboperation beendet ist. Nachdem auf diese Weise eine gewünschte Information in die Speicheranordnung nach Fig. 1 eingegeben worden ist, kann jede gewünschte Anzahl zerstörungsfreier Leseoperationen in der vorausgehend erklärten Weise durchgeführt werden.

Die beschriebene Speicheranordnung gestattet ein zerstörungsfreies Lesen bei Doppelschichtspeicherzellen, die eine Magnetflußkopplung entlang der harten Achse aufweisen. Es wird dadurch möglich, bei diesen Speichern neben dem zerstörungsfreien Lesen die mit einer Magnetflußkopplung in Richtung der harten Achse verbundenen Vorteile, wie beispielsweise eine Reduktion der Worttreibströme, auszunutzen. Außerdem hat die erfindungsgemäße Speicheranordnung auch den Vorteil, daß die Speicherzellen die hohe Stabilität aufweisen, die Doppelschichtspeicherzellen mit einer Magnetflußkopplung entlang der leichten Magnetisierungsachsen zu eigen ist. Die beschriebene Speicheranordnung ist außerdem relativ leicht herzustellen, da sie von den bekannten Speicheranordnungen mit Doppelschichtspeicherzellen, die eine Kopplung entlang der harten Magnetisierungsachse aufweisen, sich nur dadurch unterscheidet, daß die oberen Magnetschichten dicker ausgebildet sind als die unteren Magnetschichten. Die Toleranzen der Magnetschichtdicken sind nicht kritisch. Wenn es erwünscht ist, kann, der erforderliche Unterschied zwischen den oberen und den unteren Schichten auch dadurch erhalten werden, daß diese Schichten aus unterschiedlichem Material hergestellt werden, das nicht notwendigerweise für beide Schichten unterschiedlich dick sein muß.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Zerstörungsfrei auslesbarer Magnetschichtspeicher mit Speicherzellen, die aus je zwei übereinander angeordneten, magnetisch unaxial anisotropen Magnetschichtelementen bestehen, zwischen denen eine Worttreibleitung in Übereinstimmung mit den leichten Achsen beider Schichten verläuft, so daß diese bei Auftreten eines Worttreibfeldes aus den die gespeicherte binäre Information darstellenden Magnetisierungszuständen in entgegengesetzten Richtungen ausgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Abfrage-Worttreibfelder und das Ansprechvermögen der Magnetschichten auf diese Felder so bemessen sind, daß der durch die Feldeinwirkung hervorgerufene Auslenkwinkel der Magnetisierung in Richtung der harten Achsen in einer Schicht kleiner ist als in der anderen Schicht, und daß die während einer Abfrageauslenkung in der einen Schicht in Richtung der leichten Achse verbliebene Magnetisierungskomponente nach Abklingen des Abfrage-Worttreibfeldes zur informationsabhängigen Rückstellung der beiden Schichten in antiparallele Magnetisierungslagen entlang der leichten Achsen dient.

2. Magnetschichtspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach einer Abfrageauslenkung in der schwerer auslenkbaren Magnetschicht (F 2) in Richtung der leichten Achse verbliebene Magnetisierungskomponente (M2") wenigstens den Wert <% · H_K aufweist, worin H_K die Anisotropiefeldstärke der leichter auslenkbaren Magnetschicht (Fl) und <x der im Bogenmaß gemessene Winkel ist, um den die harte Achse der leichter auslenkbaren Magnetschicht von ihrer Sollage abweicht.

3. Magnetschichtspeicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung der leichter auslenkbaren Schicht (Fl) durch das Abfrage-Worttreibfeld wenigstens annähernd in die harte Achse gedreht wird und in dieser Lage mit der in der gleichen Achse, aber in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Magnetisierungskomponente (M 2") der schwerer auslenkbaren Schicht (F2) einen nahezu geschlossenen Streuflußpfad bildet.

4. Magnetschichtspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Einschreiboperation, die durch das koinzidente Auftreten eines die Magnetisierung beider Schichten (Fl,. F 2) in die harten Achsen drehenden Worttreibfeldes und eines mit seiner Polarität die einzuschreibende Information bestimmenden, das Worttreibfeld geringfügig überdauernden Bittreibfeld bewirkt wird, ein in seiner Stärke dem Abfrage-Worttreibfeld gleiches zusätzliches Worttreibfeld angelegt wird, durch das eine Umkehi der leichter auslenkbaren Magnetschicht (Fl) in eine antiparallele Lage in bezug auf die Magnetisierung der anderen Magnetschicht (F2) erzielt wird.

5. Magnetschichtspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetschichten (Fl, F2) aus gleichem Material bestehen und daß die Schicht (F 2) mit der schwereren Auslenkbarkeit der Magnetisierung eine größere Dicke aufweist als die andere Schicht (Fl):

6. Magnetschichtspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnere der beiden Magnetschichten (Fl, F2) über die gesamte Ausdehnung des Magnetschichtelementes eine Eindomänenstruktur aufweist.

7. Magnetschichtspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnere (Fl) der beiden Magnetschichten einer als gemeinsamer Rückleiter für die Treibströme dienenden leitenden Trägerplatte (16) benachbart angeordnet ist und daß sich in der Nähe der der Trägerplatte abgewandten dickeren Magnetschicht (F 2) Bit-Leseleitungen (12) befinden, die außerhalb der beiden Magnetschichten orthogonal zu den Wortleitungen (10) verlaufen.

8. Magnetschichtspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich

oberhalb der Bit-Leseleitungen (12) eine Schicht (22) aus einem magnetischen Jochmaterial befindet, die einen Teil des Streufeldes der dickeren Magnetschicht (F 2) aufnimmt.

9. Magnetschichtspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die

Magnetschichten (Fl, F 2) eine die Wortleitungen überdeckende, langgestreckte Streifenform aufweisen und daß die Speicherzellen durch die Überlappungsbereiche mit den ebenfalls streifenförmig ausgebildeten Bit-Leseleitungen (12) gebildet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen