DE1474462A1 - Kryoelektrischer Speicher - Google Patents

Description

Ser.No. 408,009 .

Filed: Nov. 2, 1964

Radio Corporation of America, New York, N.Y., USA

Kryoelektriecher Speicher

Die Erfindung betrifft einen neuartigen und verbesserten kryoelektrischen Speicher.

Bei einem bekannten kryoelektrisehen Speicher ist auf einer Unterlage oder einem Substrat eine dünne Schicht aus Supraleitermaterial angebracht. X- und Y-Ansteuerleitungen sind Über dem Substrat angeordnet, und diejenigen Bereiche der Dünnschicht, die sich unter den Kreuzungspunkten der Ansteuerleitungen befinden, bilden die Speicherstellen oder -elemente. Das Einschreiben von Information in den Speicher erfolgt durch Beschicken jeweils einer bestimmten X-Ansteuerleitung und einer bestimmten Y-Ansteuerleitung mit koinzidenten Schreibetrömen. Die durch diese Ströme induzierten Magnetfelder schalten jeweils die entsprechende Speicherstelle in den normalleitenden oder "Normalzustand" (d.h. in den wideretandsbehafteten Zustand),

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wobei nach Versehwinden der Schreibströme in der betreffenden Speicherzelle Dauerströme zirkulieren. Die Dauerstroewege liegen in der Supraleiter schicht und verlaufen parallel zum Substrat.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen kryoelektrischen Speicher zu schaffen, der sich verhältnismäßig einfach herstellen läßt, mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit arbeitet und eine hohe Bitpackungedichte, d.h. eine hohe Speicherkapazität auf engem Baum aufweist.

Weiter soll ein verbessertes wortorganisiertes Speicherwerk geschaffen werden, das selbst bei verhältnismäßig starken Schwankungen der Betriebsdaten der einzelnen Speicherelemente verläßlich arbeitet.

Der erfindungsgemäße kryοelektrische Speicher besteht, kurz gesagt, aus einem Substrat und mehreren geschlossenen Supraleiter-Stromschleifen oder -wegen, die im wesentlichen senkrecht zum Substrat verlaufen, sowie aus Einrichtungen zum selektiven Induzieren von Dauere tr ömen in diesen Stromschleifen. Der Speicher enthält ferner Einrichtungen zum selektiven Abfragen der Stromschleifen.

In den Zeichnungen zeigen:

fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer 2 χ 2-Speichermatrix gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung)

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Flg. 2 einen Schnitt durch eines der Speicherelemente der Anordnung nach Pig. 1;

Fig. 3 der Erläuterung der Arbeitsweise des Speichere nach Pig. 1 dienende Signalverlaufsdiagramme;

Fig. 4 das teilweise in Blockform dargestellte Schalteohema einer 1 ζ 2-Speicheranordnung mit dazugehörigen Schaltungen;

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speicherelements;

Fig. 6 einen Schnitt einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speieherelements;

Fig. 7 eine Draufsicht einer 3 χ 2-Speichermatrix mit Speicherelementen nach Fig. 6;

Fig. 8 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speicherelements;

Fig. 9 eine aus einem anderen Winkel gesehene perspektivische Ansicht des Speicherelements nach Fig. 8;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer 2 χ 2-Matrix aus Speicherelementen nach Fig. 8 und 9t und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speichere.

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Ub der besseren Übersichtlichkeit willen ist die Darstel-, lung in den verschiedenen figuren der Zeichnung etwas idealisiert. In Wirklichkeit sind die verschiedenen metallischen Schichten als Dtinnsohiohten mit einer Dicke von etwa einigen tausend £ngstrOm ausgebildet (beispielsweise Werte werden später angegeben). Wegen dieser Dünnsohiohtauebildung sind ferner die Ränder und Eoken in Wirklichkeit nicht so scharfkantig und rechtwinklig, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Bei der nachstehenden Beschreibung ist ferner vorausgesetzt, dafi die Anordnung jeweils auf einer sehr niedrigen Temperatur von beispielsweise einigen wenigen Graden Oelvin gehalten wird. Die hierfür erforderlichen Maßnahmen sind allgemein bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen erläutert i

eu werden.

Die 2 χ 2-Matrii nach lig. 1 enthält eine Grundplatte oder Orundsohioht 10 aus Blei, die von einem Isolierenden Substrat 12, beispielsweise einer dünnen Silieiummonoxydsohioht flberdeokt ist. Auf dem Substrat sind die Bit- oder Ziffernleitun- gen 14» 14a angeordnet. Jede dieser Bitleitungen besteht aus einem Zinnstreifen 16 und einem Bleistreifen 16. Der Blei streifen 1st «um feil in leitend·» Kontakt mit dem Zlnnatreifen angeordnet und an anderen Stellen seiner Länge vom Zinnstreifen . beabstandet und isoliert.■Die derart beabstandeten Teile der

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Streifenlänge, beispielsweise die Teile 20 und 22 (im folgenden als "Brücken" bezeichnet) bilden mit den Zinnstreifenteilen 34 geschlossene Schleifen oder Wege, in denen Dauerströme induziert werden können. Sie Wortleitungen bestehen aus Bleistreifen 24 und 24a. Diese Streifen laufen unter den entsprechenden Brücken durch und sind von diesen sowie von den Zinnstreifen durch die Isolation 26 isoliert. (Statt der hier gezeigten Ausbildung kann auch die alternative Zinnstreifenausbildung nach fig. 5 ver- ( wendet werden.)

Die Arbeitsweise des Speichers nach Fig. 1 und 2 soll anhand der Pig. 3 erläutert werden. Dabei soll vorausgesetzt werden, daß anfänglich keine Zirkulations- oder Umlaufströme im Speicher vorhanden sind. Wenn jetzt eine Bitleitung, beispielsweise die Leitung 14 mit einem Bitstromimpuls Ι-η beschickt wird, so fließt dieser Strom wegen der Anwesenheit der Bleigrundschicht hauptsächlich auf der Unterseite des Zinnstreifens 16. Das von diesem Strom induzierte Magnetfeld konzentriert eich ( im Bereich zwischen dem Zinnstreifen und der Bleigrundschicht. In der Praxis wählt man die Bitstromamplitude kleiner als den "kritischen Strom" des Zinnstreifens, so daß das Zinn im supraleitenden Zustand verbleibt.

Um ein Bit in eine Speicherstelle, beispielsweise die Stelle bei der Brücke 20 in Mg. 1 einzuschreiben, wird gleichzeitig mit dem Bitstromimpuls 32 ein Wortstromimpuls 30 (Pig. 3) in

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den entsprechenden Wortleiter 24 eingegeben· Sie Amplitude des Wortstromimpulses ist so gewählt, daß das (Jeeamt magnet feld, das aus den gleichzeitigen Strumen I_y und I^ resultiert, ausreicht, den Teil 34 des Zinnstreifens no mallei tend zu machen, Jedoch nioht ausreicht, die Brücke 20 in den normalleitenden Zustand zu schalten.

Da die Brücke 20 supraleitend und der Zinnstreifen jetzt normalleitend ist, steuert der Strom I_D im wesentlichen gänzlich in die Brücke 20. Dies ist in fig. 3 deutlicher veranschaulicht,

wo I₇V der den Zinnetreifen durchfließende Strom und I_n -D₁ Ji₂ aer

Brücke 20 durchfließende Strom sind. Der normalleitende Zinnstreifenteil 34 ist in Pig. 1 und 2 schematisch durch Pünktchen angedeutet.

Zum Zeitpunkt t«, nachdem der Zinnstreifenteil 34, wie oben erläutert, in den normalleitenden Zustand geschaltet worden ist,

^ wird der Schreibstromimpuls 30 beendet. Aus Gründen, die mit der Energiekonservierung zu tun haben, hat dieser Vorgang im wesentlichen keinen Einfluß auf die zuvor hergestellte Stromverteilung, obwohl der Zinnstreifenteil 34 wieder in den supraleitenden Zustand zurückkehrt. Es bleibt daher, wie man aus Pig. 3 sehen kann, während des Intervalls von X₂ bis t^ der

, Strom I_D annähernd null, während der Strom I_D seinen vorherigen Wert beibehält. Als nächstes wird zum Zeitpunkt t^ der Bitstrom I-rj beendet. Dadurch wird in der Schleife 20, 34 ein Dauer-

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strom hergestellt. Dies wird deutlicher aus Pig. 3, wo man sehen kann, daß während des Intervalle τοη t, bis t, der Strom JU in der einen Richtung durch den Briiokenteil 20 fließt, während der entsprechende Strom I« (dargestellt hei 40) in der entgegengesetzten Richtung durch den Teil 34 fließt.

Information kann aus dem Speicher nach fig. 1 dadurch herausgelesen werden, daß man bei Abwesenheit eines Bitstromimpulses in der Bitleitung einen Lesestromimpuls (dargestellt bei 42 in Fig. 3) in eine Wortleitung schickt. Die Eingabe eines lesestromlmpulees, z.B. 42, bewirkt, daß ein rollständiges Informationswort gleichseitig aus dem Speioher herausgelesen wird. Wenn eine Speioherstelle einen Dauerstrom speichert, bewirkt das durch den Stromimpuls 42 induzierte Magnetfeld, daß der Zinnstreifenteil dieser Speioherstelle in den normalleitenden Zustand schaltet. Dieser Torgang ist in Fig. 3 als Unterbrechung des Stromes I_D und als entsprechende Unterbrechung des Stromes I^ während des Intervalls τοη t. bis t,- darge- (j stellt. Wenn der Zinnstreifen in den normalleitenden Zustand , geschaltet ist, ist die Brücke 20 immer nooh supraleitend, und j der darin fließende Strom sucht nach einem Weg, über den er abfließen kann. In dieser Hinsicht verhält sich die Brücke 20 wie ein Speicherelement, beispielsweise eine Induktivität, die, wenn der Stromfluß in ihr gebremst wird, Energie in dem Sinne, daß der Strom weiterzufließen bestrebt ist, erzeugt. Als Strom-

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entladungsweg dient der widerstandsbehaftete Zinnstreifenteil 34, und der diesen Teil durchfließende Strom bewirkt, daß sich am Zinnstreifenteil 34 eine Spannung entwickelt. Diese Spannung entspricht der Lesespannung 44 in Pig. 3· Die Lesespannung ist an zwei Ausgangsklemmen, z.B. den Hemmen 46 in Fig. 4 verfügbar und kann durch einen an diese Hemmen angeschalteten Leseverstärker (nicht gezeigt) wahrgenommen werden.

Ψ Fig. 3 zeigt, daß ein Spannungsimpuls auch dann an den Klemmen 46 erscheint, wenn der Zinnstreifen anfänglich in den normalleitenden Zustand geschaltet worden ist (zum Zeitpunkt t.j). Da dieser Impuls jedoch die entgegengesetzte Polarität hat wie der Impuls 44, kann er von diesem durch entsprechende . Vorspannung des Leseverstärker leioht unterschieden werden.

Der Lesevorgang bei dem erfindungsgemäßen Speicher ist löschend. Das heißt, bei Beendigung des Lesens ist der umlaufende Dauerstrom nicht mehr anwesend. Dies ist in Pig. 3 durch

ψ die Abwesenheit der Ströme L_n und X_n während des Intervalle

D₁ D₂

von tj bis tg angedeutet.

Fig. 3 veranschaulicht auch das Einschreiben des Bits "0" in den Speieher. Die Speicherung einer "0" entspricht einem niohtvorhandenen Zirkulationsstrom in der betreffenden Speicheretelle. Ein Bitstromimpuls 32a wird in eine der Bitleitungen . eingegeben, während die entsprechende Sohreibleitung keinen Strom erhält. Als Folge davon nimmt der Zinnstreifenteil 34 im

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wesentlichen den gesamten Bitstrom I_D auf und wird nicht in den normalleitendeη Zustand gebracht. Is wird daher, wenn der Bitstromimpuls 32a abklingt, auch der Strom I^ beendet, und in der betreffenden Spelohersteile wird kein Sauerstrom induziert, da während dieses Vorgangs kein Sohalten in den normalleitenden Zustand stattgefunden hat.

Der zweite Lesezyklus ist das Intervall von t_Q bis tg in Pig. 3. Ein Lesestromimpuls 42a wird in einen Wortleiter geschiokt. Sa jedoch die betreffende Speicherstelle keinen Sauerstrom speichert bewirkt der Leseimpuls kein Abfließen irgendeines gespeicherten Stromes. Es wird daher zum Zeitpunkt tg keine LeBespannung induziert. Sas Hlohtvorhandensein einer Lesespannung entspricht der Speicherung einer "0".

Während bei der hier gezeigten und vorstehend erörterten Ausfiihrungsform der Erfindung die Speicherung einer "1" durch das Vorhandensein eines Zirkulationsstromes und die Speicherung einer "Ο" durch das Nichtvorhandensein eines Zirkulationsstromes dargestellt wird, kann der Speicher auch auf andere Weise betrieben werden. Beispielsweise kann die Speicherung einer ⁿO^M stattdessen durch einen Sauerstrom verkörpert werden, der in der entgegengesetzten Eiohtung zirkuliert, wie derjenige Strom, welcher der Speicherung einer "1^N entspricht. Ein Zirkulationsstrom in der entgegengesetzten Eiohtung kann daduroh induziert werden, daß man die Polarität der Bit- und Schreibimpulse umkehrt,

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das heiflt daß man dleee Impulse negativ statt positiv maoht.

Dae Heraueleeen eines eolchen Zirkulationastromes entgegengesetster Polarität bewirkt die Erzeugung einer Lesespannung von der Lesespannung 44 entgegengesetzter Polarität. Vorzugsweise

wird der Leseverstärker (nicht gezeigt) während der Leeeinter- ! valle durch einen entsprechenden Abtastimpuls eingetastet und

während der übrigen Zeit ausgetastet, um eine Unterscheidung von f ', während der Sohrelbintervalle an der Klemme 46 erscheinenden

Spannungen zu ermöglichen, wie es der üblichen Praxis ent- ; spricht·

fig. 4 zeigt einen Teil der zu einem Speicher nach Art der j Fig. 1 gehörigen Schaltungen. Um die Zeichnung einfach zu halten, ' ist nur ein 1 ζ 2-Speioher gezeigt. Die Blöcke $0 und 50a sind die Quellen für die Wortströme I_v, und der Block 32 ist die Quelle des Bitstromes Ip. Die Speicherzellen sind bei 20, 34 und 22, 34a gezeigt. Die Ausgangslesespannung ist an den Speif j oherzellen verfügbar. Pur jede Leitung kann eine eigene Wortstromquelle ι wie gezeigt, vorgesehen sein. Vorzugsweise verwendet man jedoch eine einzige Wortstromquelle und eine Wählpyramide, beispielsweise aus Kxyotrons, um den Wortstrom in die jeweils gewünschte Wort leitung zu steuern.

Typische Abmessungen für die Speicherzellen beispielsweise im Speioher nach fig. 1 sind wie folgt:

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Sohiohtdioken: 1 000 bis 3 000 £ Bruokenlänge Lt 0,00254 cm bis 2,54 cm (0,001 bis 1,0 Zoll) Brttckenhöhe Ht 5 000 £ bis 150 000 £

(Eine Anzahl von verschiedenen Speichern wurden mit unterschiedlichen Brttckenhöhen betrieben.)

Lesesignalamplitude: 10 bis 5 000 Mikrovolt.

Eine Speicherzelle mit H « 128 000 £ und L =» 0,508 om (0,2 Zoll) lieferte eine Ausgangele se spannung von ungefähr 1000 Mikrovolt.

fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungeform einer erfindungsgemäßen Speicherzelle. Dieee AusfUhrungsform enthält, ähnlich wie die bereits beschriebene Anordnung, eine Grundsohioht oder Grundplatte 60 aus Blei, die von einem isolierenden Substrat 62 Überdeckt ist. Auf dem Substrat ist eine Bitleitung 64- angeordnet. Diese Leitung ist bei 66 als Brücke ausgebildet. Unter der Brücke 66 befindet sich ein Zinnstreifenstttok 68 in supraleitendem Kontakt mit der Bitleitung bei 70 und 72. (Man kann auch die Ausbildung nach fig. 1 und 2, wo der Zinnetreifen unter einem größeren Teil des Bleistreifens verläuft, verwenden.) Die Isolation zwischen der Brücke 66 und dem Streifen 68 ist bei 74 gezeigt. Die Wortleitung 76 liegt jedoch statt zwischen der Brücke 66 und dem Zinnstreifen 68 über der Brücke und ist durch einen Isolierstreifen 78 isoliert.

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Die Arbeitsweise des Speichers nach Pig. 5 ist der des Speichers nach Pig. 1 analog. Und zwar wird duroh gleichzeitige Eingabe eines Bitstromes I^ und eines Wortstromes I^ (32 bzw. in Fig. 3) Information in den Speicher eingeschrieben. Bas resultierende Magnetfeld ist ausreichend stark, um den unter der Brücke 66 befindlichen Zinnstreifen 66 in den normalleitenden Zustand zu bringen, reicht jedoch nicht aus, die Brücke 66 norf malleitend zu maohen. Der Bitstrom I^ steuert daraufhin in die Brücke 66. Haoh Aufhören des Bitstromes I^ und des Wortstromes Ij verbleibt in der Schleife 66, 68 ein zirkulierender Strom.

Pas Herauslesen der im Speioher nach Pig. 5 gespeicherten Information geschieht ebenfalls in analoger Weise wie bei dem Speicher nach Fig. 1 und braucht daher hier nicht nooh einmal erläutert zu werden.

Bei den bisher beschriebenen Speichern handelt es sich um sogenannte "wortorganisierte" Speioher, bei denen jeweils eine * Anzahl von Bits gleichzeitig in den Speicher eingeschrieben und entsprechend ein Wort, d.h. eine Anzahl von Bits parallel aus dem Speicher herausgelesen werden.

flg. 6 und 7 zeigen einen bitorganisierten Speioher. In Pig. 6 sind ein isolierendes Substrat 80 auf der Bleigrundplatte 82 und eine Bitlei tang 84 aue Blei auf dem Substrat angeordnet. ' Dies· Leitung hat wie bei den bereite beschriebenen Speichern

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die Form eines Streifens mit einem Brückenteil 86. Ein Zinnstreifen 88 ist an seinen beiden Enden mit dem Bleistreifen verbunden und von dem Brückenteil 86 durch die Isolation 90 beabstandet· I- und Y-Leiter in form von Bleistreifen 92 bzw. sind unter der Brücke 86 angeordnet und voneinander sowie von der Brücke 86 und dem Zinnstreifen 88 isoliert.

Pig. 7 zeigt eine 3 x 3-Matrix von Speicherelementen der vorstehend beschriebenen Art. Die dem Leiter 92 entsprechenden J-Leiter sind mit I₁, I₂ und I, bezeichnet. Die dem Leiter 94 entepreohenden Y-Leiter sind mit Y₁ bis Yc bezeichnet. Die dem Bleistreifen 84 entsprechenden Streifen sind mit 84a, 84b und 84o bezeichnet. Dies· Streifen eind untereinander verbunden, so daß sie einen durchlaufenden, eämtliohe Speichereteilen verkettenden Leiter bilden. Die Brttoktnttilt lind mit 86a bie 861 bezeichnet.

Di· Arbeitsweise dee Speiohere naoh flg. 7 1st der der bereits beschriebenen 3peioher ähnlich. Ein Bitstroa Ig wird in einen bestimmten der Bltlstriifin, btistitlswiist 84» feschiokt. Gleichseitig werden eine« beetlasten I-Leiter und tint* st- etimmten Y-Leiter, bslspislswsi·· X₂ und Y₂, sogenannte •Halbwähl«-8tr<mi*pulst «ugeleitet. Das Magnetfeld, das Ia der von allen drei Strömen durohflossenen Speiohersteile, nämlioh der Stelle 86d Induziert wird, hat eine ausreichende Stärke, um den Zinnstreifen unter der Brückt 86d normalleitend su

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machen. Danach, wenn die Z- und X-Ansteuerströme und der Bitstrom Lp abgeklungen sind, verbleibt in der Speicheretelle 86d ein Dauerstrom. Dieser Strom zirkuliert in einer Schleife, entspreohend den Teilen 86, 88 in fig. 6.

Dae Ablesen des Speichere nach Pig. 7 kann in ähnlicher Weise wie bereite beschrieben, jedoch unter Verwendung τοη Koinzidenzströmen erfolgen. Um beispielsweise die Speicherstelle * 86d abzulesen, muß man einen Halbwähl stromimpuls in die Leitung X„ unA gleichzeitig einen Halbwähl-Stromimpuls in die Leitung Yg βchioken. Sas Lesesignal kann von der Leseleitung 84a, 84b, 84c z.B. an Ausgangsklemmen 85, 87 abgenommen werden.

fig. 8 und 9 zeigen eine andere AuefUhrungeform der erfindunfsgemäitn Speicherzelle. Bier ist ein ieolieremdee Substrat 100 auf elfter Supraleiter-Grundplatte 102 angeordnet. Ein linnstreifen 104 Bit einem darüber angeordneten Bleistreifen 106 tefindet «lob auf dem Substrat. Der Bleistreifen ist alt eine· Brüokenteil A ausgebildet. Der Bteuerstreifen für die Brfloke A ist bei 108 gezeigt.

der erstes ftrtteke lit el«· zweite Brücke rerkettet nder

· W··· tv«it· ivmalDtMMriaum« b«tteat aus elMSi »innetrelfea 110 vmA einem darttber liegenden Bleistreifen 112. Der Zinnstreifen läuft unter der Brtloke A durch und ist τοη dieser sowie rom Bleistreifen 106 durch eine Isolation 114

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isoliert. Diese Isolation setzt sioh hinter der Brücke A als Isolation 116 fort und isoliert den Bleistreifen 106 vom Zinnstreifen 110 Über deren gesamte Länge. Der Bleistreifen 112 greift als Brücke B über die Brtioke A und ist von dieser durch die Isolationsschicht 118 isoliert. Die Brücke A kann, wie gezeigt, einen etwas verengten Querschnitt haben, um den Yerstärkungsgrad der Anordnung in noch zu erläuternder Weise zu verbessern.

Wie man deutlicher aus der 2 χ 2-Anordnung nach Pig. 10 sieht, verkettet die Leitung 110, 112 sämtliche Speicherstellen des Speichers. Diese Leitung ist in etwa der Leseleitung herkömmlicher Speicher analog.

Im Betrieb des Speichers nach Fig. 10 wird zunäohst ein Strom Iy in einen Zinnstreifen, z.B. 104-1 geschickt. Wie bei den bereite beschriebenen Anordnungen läuft -°?en der Anwesenheit der Grundplatte dieser Strom' hauptsächlich auf der Unterseite des Zinnstreifens. Nunmehr wird ein Stromimpuls, z.B. Ι_τ in einen Bleistreifen, z.B. 108-2 geschickt. Dieser Strom ist in seiner Amplitude so bemessen, daß die Stärke des von ihm induzierten Magnetfeldes ausreicht, einen Teil des Zinnstreifens 104-1 unter der Brücke A₂₁ normalleitend zu maohen. Der Strom Ι_γ steuert daraufhin duroh die Brüoke A₂₁. Wegen des verengten Querschnittes der Brücke A₂₁ ist die die Brüoke A durchsetzende Stromdichte verhältnismäßig groß und ist das von diesem Strom induzierte Magnetfeld verhältnismäßig stark.

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Wenn jetzt ein Strom Ij. in den Zinnstreifen 110 geschickt wird, so steuert dieser Strom hauptsächlich in die Brücke B₂₁* Der Strom versucht zunächst duroh den Teil des Zinnstreifens unter B₂₁ zu fließen. Das von dem den Zinnstreifen 110 durchfließenden Strom und dem die Brüoke A₂₁ durchfließenden Strom induzierte Gesamtmagnetfeld ist jedοoh ausreichend stark, um den Teil des Streifens 110 unter der Brücke A₂₁ normalleitend zu maohen.

Um den Speicherzyklus, d.h. den Einschreibvorgang zu vervollständigen, müssen die verschiedenen Ströme in bestimmter Beihenfolge zum Verschwinden gebracht werden. Als erstes verschwindet der Strom I_v . Dadurch wird der Stromfluß durch die

■ 1

Brüoke A₀₁ beendet. Da der Strom I_x immer noch anwesend ist, dl I₂

befindet sich der Teil des Zinnstreifens 104-1 unterhalb der Brüoke A₂₁ noch im normalleitenden Zustand, so daß auch hier kein Strom durchfließt. Funmehr verschwindet der Strom Ij , |- so daß der Zinnetreifen 104-1 in den-supraleitenden Zustand zurüokkehren kann. Da jedoch zu dem Zeitpunkt, da der Streifen 104-1 wieder supraleitend wird, in der Brücke A₂₁ kein Strom anwesend ist, wird in der Schleife A₂₁, 104-1 kein Dauerstrom gespeichert. In der Brücke B₂₁ fließt immer noch der Strom I^· Dieser Strom verschwindet jetzt, wodurch in der Brücke B₂₁ ein Dauerstrom hergestellt wird.

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Daa Ablesen einer Speicherstelle kann dadurch erfolgen, daß man koinzidente Ströme Ι_χ und I_Y eingibt. Wenn beispielsweise (a. Pig. 10) ein Strom I_T gleichzeitig mit einem Strom I_v eingegeben wird, so wird der Zinnteil der Leitung 110 unter der Brücke Bp₁ normalleitend gemacht. Dadurch wird an der Brücke B₂₁ eine Lesespannung induziert. Diese Lesespannung kann mittels eines an die Lesespannungsausgangsklemmen 201 des Speichers angeschalteten Leseverstärkers (nicht gezeigt) wahrgenommen werden.

Fig. 11 zeigt eine Abwandlung des Speichers nach Fig. In Fig. 11 ist jede Wortleitung, z.B. 210 in mehrere Wortspeicherstellen unterteilt. Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel hat jedes Wort drei Bits.

Im Speicher nach Fig. 11 besteht jede Wortleitung 210 aus einem oberen Bleistreifen 212 und einem unteren Zinnstreifen 214. Die Streifen sind durch beabstandete Bleiteile 216 miteinander verbunden.

Die Wortleitungen werden von mehreren Bitleitungen, z.B. 218, 220 und 222 gekreuzt. Diese Leitungen bestehen über den größten Teil ihrer Länge aus Blei, haben jedoch unter den Bracken B jeweils Zinnteile, z.B. 224» 226 usw. Zusätzlich zu den Bitleitungen verläuft unter jeder Brücke A des Speichers eine Ansteuerleitung aus Blei, z.B. 228.

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1Λ 7 A 4 6 2

Im Betrieb des Speichers nach Flg. 11 wird zunächst ein

Wortstrom, z.B. I_v durch eine der Wortleitungen geschickt.

*2
Dieser Strom fließt anfänglich auf dem Zinnatrelfen 214. Sodann wird ein X-Strom durch eine der Ansteuerleitungen, z.B. 228 geschickt. Dieser Strom bewirkt, daß ein unmittelbar an die Ansteuerleitung angrenzender Teil des Zinnstreif»na 214 normalleitend gemacht wird. Daraufhin steuert der Strom in der Leitung 214 durch den Blei teil 216 in die Bleibriicke A₁ ^. Nunmehr können Bitströme, z.B. I_n und I_n in die Leiter 218 bzw. 222 geschickt werden. Diese Ströme steuern in die Bracken B₁₁ bzw. B^₁, da der die Brttoke A₁₁ durchfließende Strom die Zinnstreifenteile 224, 224a und 224b normalleitend gemacht hat.

Die verschiedenen Ströme werden nunmehr in der folgenden Reihenfolge zum Verschwinden gebracht: Als erstes verschwindet

der Strom I_v , als nächstes verschwindet der Strom I_v , und X₂ I₁

dann verschwinden die Ströme Ι-η. Bei Verschwinden der Ströme I_n und I₀ werden in den Schleifen B₁₁, 224 und B^₁, 224b zirkulierende Dauerströme hergestellt. Diese Zirkulationsströme entsprechen der Speicherung einer ^H1". In der Schleife Bp₁» 224a wird kein Zirkulationsetrom hergestellt, da in die Bitleitung 220 kein Strom I_n eingegeben worden ist. Die Schleife 224a, Bp₁ speichert somit eine ^M0ⁿ.

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Der Speicher kann duroh Eingabe von koinzidenten Leseetrö*

men, z.B. I_T und I_v abgelesen werden. Diese Ströme machen

^A1 *2 die Zinnstreifenteile 224, 224a und 224b normalleitend, und an den Klemmen 230 und 232 erscheinen entsprechende Ausgangelesesignale.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1.) Kryoelektrisoher Speicher, gekennzeichnet durch ein isolierendes Substrat, mehrere im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Substrats angeordnete Supraleiterschleifen, und eine Einrichtung zum selektiven Induzieren von Dauer- * strömen in diesen Schleifen.

   2.) Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das isolierende Substrat auf einer Supraleiter-Grunds chi ent angeordnet ist.

   3·) Speioher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Schleifen aus einem ersten, auf dem Substrat liegenden Stromweg aus Material mit verhältnismäßig niedriger kritischer feldstärke sowie einem zweiten, auf dem ersten Stromweg liegenden Stromweg aus Material mit verhältnismäßig hoher kritischer Feldstärke be steht, und daß eine Einrichtung zur selektiven Eingabe von Strömen in den ersten Stromweg sowie eine Einrichtung zum selektiven Anlegen eines Magnetfeldes an den ersten und den zweiten Stromweg vorgesehen sind.

   4·) Speioher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum selektiven Wahrnehmen der Anwesentheit von Sauerströmen in den Schleifen.

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   5.) Speicher nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum selektiven Herstellen von Daueratrömen in den Schleifen aus einem mit Strom beschickbaren, die Schleifen durchsetzenden und von diesen isolierten Supraleiterelement besteht.

   6.) Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Supraleiterschleife jeweils aus zwei parallelen, übereinanderliegenden Stromwegen besteht, von denen der erste ein erheblich stärkeres Magnetfeld als der zweite benötigt, um in den normalleitenden Zustand zu schalten, wobei die Schleife mit einem Strom beschickbar ist, der anfänglich hauptsächlich durch den ersten Weg fließt, und wobei an die Schleife ein Magnetfeld anlegbar ist, dessen Stärke ausreicht, den ersten Heg normalleitend zu machen, so daß der Strom in den zweiten Weg steuert, derart, daß bei Verschwinden des Magnetfeldes und des angelegten Stromes in der Schleife ein zirkulierender Dauerstrom induziert wird.

   7·) Speicher nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzei chnet , daß jede der Schleifen aus einem ersten, auf dem Substrat angeordneten Supraleiteretreifen und einem zweiten, auf der vom Substrat abgewandten Seite des ersten Supraleiterstreifens angeordneten Supraleiterstreifen, der mit

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   dem ersten Streifen in zwei beanstandeten Bereichen seiner Länge verbunden und in dem dazwischen befindlichen Bereich vom ersten Streifen unter Bildung einer geschlossenen Schleife mit diesem isoliert ist, besteht, wobei der zweite Streifen ein erheblich stärkeres Magnetfeld als yf der erste Streifen benötigt, um in den normalleitenden Zustand zu schalten} und daß ein dritter Supraleiterstreifen im Winkel zum ersten und zum zweiten Streifen und isoliert von diesen in deren Hähe in dem Bereich, wo sie voneinander isoliert sind, angeordnet ist. 8.) Speicher nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, daß der zweite Streifen aus einem anderen Material besteht als der erste Streifen.

   9*) Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Streifen mit einem Strom beschickt werden, der nicht ausreicht, den ersten Streifen normalleitend zu machen, so daß der Strom hauptsächlich den ersten Streifen durchfließt; und daß der dritte Streifen mit einem Strom beschickt wird, der ein Magnetfeld induziert, dessen Stärke zwar ausreicht, den stromführenden ersten Streifen normalleitend zu machen, jedoch nicht ausreicht, den zweiten Streifen normalleitend zu machen, so daß der Strom vom ersten Streifen in den zweiten Streifen steuert.

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   ORJGlNAi. INSPECTED

   U7U62

   10.) Speicher nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen vierten, ebenfalls vom ersten und vom zweiten Streifen isolierten Supraleiterstreifen, der zusammen mit dem dritten Streifen in magnetfeldkoppelnder Beziehung zu den voneinander isolierten Teilen des ersten und des zweiten Streifens angeordnet ist.

   11.) Speicher naoh Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und der vierte Supraleiteretreifen in zwei beabstandeten Bereichen ihrer länge unter Bildung einer zweiten, mit der ersten Schleife verketteten geschlossenen Schleife miteinander verbunden sind, wobei der vierte Streifen außerhalb des erster, und des zweiten Streifens verläuft und ein erheblioh stärkeres Hagnetfeld als der dritte Streifen benötigt, um in den normalleitendon Zustand zu sohalten.

   12. Speicher naoh Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen fünften Supraleiterstreifen, der ebenfalls die erste geschlossene Sohleife durchsetzt.

   13.) Speioher nach Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet , daß der fünfte Supraleiterstreifen zwischen dem dritten und dem ersten Streifen angeordnet und von diesen beiden Streifen isoliert ist.

   909829/1213 _omniK1

   °K'GINAL INSPECTED

   U7U62

   14·) Speicher naoh Anspruch 12 oder 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der ebenfalls die erste geschlossene Schleife durchsetzende fünfte Supraleiterstreifen vom dritten Streifen isoliert und in der gleichen Ebene wie dieser angeordnet ist.

   9098 29/1213

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