DE1499715C - Magnetischer Dünnschichtspeicher - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen magneti- Polarität, der zur Einstellung des Speicherzustandes sehen Dünnschichtspeicher in Matrixform mit uni- entlang der magnetischen Vorzugsachse dient, und axialen, anisotropen Dünnschicht-Speicherzellen, die einem diesem · benachbarten gleichen Impuls enteine hohe Winkeldispersion der magnetischen Vor- gegengesetzter Polarität (Null-Sicherungsimpuls) bezugsachse aufweisen und bei denen ein durch sym- 5 steht, der in der betreffenden Bitleitung zugeordmetrische Streuung der Magnetisierungsvektoren um neten Speicherzellen, deren Magnetisierung in Richdie harte Magnetisierungsachse hervorgerufener tung der harten Achse blockiert ist, ein Gegen-Blockierungszustand zur Speicherung einer ersten gewicht zu der vom Speicherimpuls auf die Streu-Binärziffer und eine Richtung der magnetischen Vor- ungssymmetrie der Magnetisierungsvektoren ausgezugsachse zur Speicherung der zweiten Binärziffer io übten Stöikomponente bildet.

ausgenutzt wird, und mit den Speicherzellen benach- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin-

barten, parallel zur magnetischen Vorzugsachse ver- dung sind aus den Unteransprüchen zu ersehen. Die

laufenden Wortleitungen und orthogonal zur magne- Erfindung ist in Verbindung mit einem nachfolgend

tischen Vorzugsachse verlaufenden Bitleitungen, an Hand von Zeichnungen erläuterten Ausführungs-

denen Wort- und Bitströme koinzident zugeführt 15 beispiel erläutert. Es zeigt

werden. . F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines ma-

Es existiert bereits ein Vorschlag für ein Ver- gnetischen Dünnschichtspeichers, bei dem die Erfin-

fahren zum Betrieb einer anisotropen magnetischen dung angewendet wird,

Dünnschicht-Speicherzelle für die Speicherung von F i g. 2 eine schematische Darstellung der Magne-Binärwerten, welches sich dadurch kennzeichnet, daß 20 tisierungsrichtungen in einem Dünnschicht-Speichereinemagnetische Dünnschicht-Speicherzelle mit aus- element bei Speicherung der Binärwerte Null und geprägter Winkeldispersion der Vorzugsrichtung be- Eins und

nutzt wird und zum Einschreiben des einen Binär- F i g. 3 ein Impulsprogramm zum Betrieb des Spel-

wertes ein in der harten Richtung wirkendes Feld chers nach Fig. 1.

(Wortimpuls) und zum Einschreiben des anderen 25 Die F i g. 1 zeigt eine Speichereinrichtung, die eine Binärwertes ein in der harten Richtung wirkendes Anzahl magnetischer Dünnschicht-Speicherelemente, Feld sowie gleichzeitig ein in der leichten Richtung z. B. 11 und 17, Worttreiberstufen 12, Bittreiberwirkendes, für sich allein zur Beeinflussung der stufen 13 und Leseverstärker 14 umfaßt.
Speicherzelle nicht ausreichendes Feld (Bitimpuls) Die magnetischen Dünnschichtzellen, z. B. 11, beangelegt werden, und daß zum Lesen ein in der har- 30 stehen aus einem uniaxialen, anisotropen Nickelten Richtung wirkendes Feld von gleicher Polarität Eisen-Film, der eine hohe Streuung in der Richtung wie beim Einschreiben angelegt wird. seiner magnetischen Anisotropie aufweist. Eine der-

Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß der artige Dünnschichtzelle besitzt eine magnetische Voreine Binärwert (Null) in Richtung der harten Achse zugsachse mit zwei stabilen Lagen (0 und 180°) der durch einen Blockierungszustand der symmetrisch 35 Magnetisierung. Die O°-Richtung dient zur Speichezur harten Achse gestreuten Magnetisierungsvektoren rung einer binären Eins. Sie wird in F i g. 2 durch gespeichert wird, während der andere Binärwert den horizontalen Pfeil 1 dargestellt. Die Dünnschicht-(Eins) in einer bestimmten Richtung der magneti- zelle besitzt ferner einen weiteren remanenten Maschen Vorzugsachse gespeichert wird. Es hat sich bei gnetisierungszustand rechtwinklig zur leichten Achse, der Anwendung dieser Art von' Speicherung auf 40 der durch Blockierung der beiderseits der harten einen wortorganisierten Matrixspeicher als nachteilig Magnetisierungsachse gestreuten Teilmagnetisierunerwiesen, daß durch die in den Speicherzellen ein gen verursacht wird. Dieser sogenannte Streu-Magnetfeld in Richtung der magnetischen Vorzugs- blockierungszustand, der zur Speicherung der binären achse erzeugenden Bitimpulse der Null-Speicher- Null dient, liegt daher nicht exakt rechtwinklig zur zustand von nichtausgewählten Speicherzellen gestört 45 Vorzugsachse, sondern streut um diese, wie es die wird. Unter nichtausgewählten Speicherzellen werden strichlierten Pfeile in F i g. 2 darstellen. Um Infordabei diejenigen Speicherzellen der Matrix verstan- mationen in die Speicherzelle 11 einzuspeichern, wird den, die einer stromführenden Bitleitung zugeordnet ihre Magnetisierung in Richtung der harten Achse sind (gleiche Wort-Ziffernstellen), ohne zugleich durch ein Magnetfeld gebracht, das von einem Impuls einer stromführenden Wortleitung anzugehören. Die 50 des Worttreibers 12 auf der Wortleitung 15 erzeugt Störung des Null-Speicherzustandes beruht darauf, wird. Dieses Magnetfeld ist rechtwinklig zur Wortdaß das von den Bitimpulsen hervorgerufene Mar leitung 15 orientiert und stellt die Magnetisierung gnetfeld die Symmetrie der um die harte Achse ge- der Zelle 11 in Richtung der harten Magnetisierungsstreuten Magnetisierungsvektoren stört, so daß sich achse (rechtwinklig zur Vorzugsachse) ein. Die mit jedem Bitimpuls eine kleine Magnetisierungs- 55 Magnetisierung der Zelle ist somit durch Anlegen änderung in Richtung des Eins-Speicherzustandes eines Wortimpulses in den Null-Zustand gebracht (Vorzugsachse) ergibt. Hieraus kann der Nachteil worden.

resultieren, daß beim Auslesen einer Speicherzelle, Der erwähnte Wortimpuls dient als Leseimpuls, die den Binärwert Null enthält und auf die im nicht- Wenn die Speicherzelle 11 bereits im Null-Zustand ausgewählten Zustand eine größere Anzahl Bit- 60 steht, tritt keine nennenswerte Änderung des Magneimpulse eingewirkt haben, ein Signal in der Lese- tisierungszustandes ein, so daß kein Signal in der leitung erzeugt wird, das von der Entnahme- Leseleitung 16 erscheint. Wenn jedoch die Speicherschaltung fälschlicherweise als binäre Eins gedeutet zelle 11 zuvor den Eins-Zustand eingenommen hat, wird. verursacht der Wortimpuls eine Drehung der Magne-

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, 65 tisierung um 90°, durch die ein Signal in die Lese-

diesen Nachteil zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird leitung 16 induziert wird, welches zum Leseverstärker

dies dadurch erreicht, daß die den Bitleitungen zu- 14 gelangt. Ein Abtastimpuls (F i g. 3), der auf Lei-

geführten Ströme jeweils aus einem Impuls erster tung 21 zu dieser Zeit zum Leseverstärker 14 gelangt

(Fig. 2), definiert den genauen Zeitpunkt der maximalen Amplitude im Lesesignal.

Die Einspeicherung einer binären Eins geschieht dadurch, daß, während ein Wortimpuls auf Leitung 15 wirksam ist, ein Bitimpuls vom Bittreiber 13 auf der Bitleitung 18 erzeugt wird. Dieser Bitimpuls beginnt später als der zugeordnete Wortimpuls und endet zu einem späteren Zeitpunkt als dieser (F i g. 3). Durch den Wortimpuls wird die Magnetisierung aus der Streublockierung in Richtung der harten Achse gelenkt und der Bitimpuls verleiht ihr eine Komponente in diejenige Richtung der leichten Magnetisierungsachse, die zur Speicherung der binären Eins verwendet wird. Wenn daher der Wortimpuls in Leitung 15 abklingt, dreht die Magnetisierung der Speicherzelle 11 in die durch den horizontalen Pfeil 1 in Fig. 2 dargestellte Richtung ein. Damit ist der Binärwert 1 in der Speicherzelle 11 gespeichert. Bei Speicherung des Wertes 0 tritt kein Bitimpuls auf Leitung 18 auf, so daß beim Abklingen des Wortimpulses die Speicherzelle wieder in ihre den Binärwert 0 kennzeichnende Streublockierung übergeht.

Auf Grund der Matrixanordnung der Diinnschichtzellen wirken die Bitimpulse auf Leitung 18 nicht nur auf die durch einen Wortimpuls auf Leitung 15 ausgewählte Speicherzelle, sondern auch auf die anderen Speicherzellen (z. B. 17) der gleichen Wort-Ziffernstelle. Durch wiederholte Bitimpulse würde daher die Magnetisierung dieser nichtausgewählten Speicherzellen schrittweise in Richtung des Eins-Speicherzustandes (0°) verändert. Diese Änderung wird gemäß der Erfindung dadurch verhindert, daß unmittelbar vor jedem Bitimpuls auf der Bitleitung 18 ein Impuls gleicher Dauer und gleicher Amplitude, aber entgegengesetzter Polarität erzeugt wird. Die durch den zur Ummagnetisierung der Speicherzelle 11 in den Eins-Zustand dienenden Eins-Bitimpuls verursachte Änderung des Magnetisierungszustandes in der Speicherzelle 17 wird somit durch die vom Null-Sicherungsimpuls verursachte entgegengesetzte Änderung (linker strichlierter Pfeil in F i g. 2) kompensiert. Es wird auf diese Weise verhindert, daß Speicherzellen, die eine Null enthalten und auf die im nichtausgewählten Zustand mehrmals ein Eins-Bitimpuls eingewirkt hat, während einer folgenden Wertentnahme fälschlicherweise einen Eins-Leseimpuls in der Leseleitung 16 erzeugen.

Ein Bitimpulsprogramm, das der vorausgehend erläuterten Schaltfolge genügt, zeigt die F i g. 3. Abweichend hiervon kann jedoch im Rahmen der Erfindung auch der Null-Sicherungsimpuls anstatt vor dem Eins-Bitimpuls unmittelbar nach diesem auftreten. Die Wirkung auf die nichtausgewählten und von dem Eins-Bitimpuls beeinflußten Speicherzellen ist die gleiche wie bei dem vorausgehenden Null-Sicherungsimpuls. Ein Unterschied in der Wirkungsweise besteht lediglich darin, daß im einen Falle die der Null-Sicherung dienende, dem Einfluß der Eins-Bitimpulse entgegengesetzte Magnetisierungsänderung in der Speicherzelle 17 nicht vor, sondern erst nach dem Eins-Bitimpuls eintritt. Ein Bitimpulsprogramm mit vorgestelltem oder nachgestelltem Null-Sicherungsimpuls liefert der Impulsprogramm-Generator 19, der außerdem auch die

ίο Synchronisierung zwischen den Bittreibern 13 und den Worttreibern 12 gewährleistet. Der Impulsprogramm-Generator 19 kann in für sich bekannter Weise aufgebaut sein. Er kann z. B. aus einer Anordnung von zwei Verzögerungsleitungen bestehen, die die erforderlichen Impulszeiten liefern, oder als Binärzähler ausgebildet sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetischer Dünnschichtspeicher in Matrixform mit uniaxialen, anisotropen Dünnschicht-Speicherzellen} die eine hohe Winkeldispersion der magnetischen Vorzugsachse aufweisen und bei denen ein durch symmetrische Streuung der Magnetisierungsvektoren um die harte Magnetisierungsachse hervorgerufener Blockierungszustand zur Speicherung einer ersten Binärziffer und eine Richtung der magnetischen Vorzugsachse zur Speicherung der zweiten Binärziffer ausgenutzt wird, und mit den Speicherzellen benachbarten, parallel zur magnetischen Vorzugsachse verlaufenden Wortleitungen und orthogonal zur magnetischen Vorzugsachse verlaufenden Bitleitungen, denen Wort- und Bitströme koinzident zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bitleitungen zugeführten Ströme jeweils aus einem Impuls erster Polarität, der zur Einstellung des Speicherzustandes entlang der magnetischen Vorzugsachse dient, und einem diesem benachbarten gleichen Impuls entgegengesetzter Polarität (Null-Sicherungsimpuls) besteht, der in der betreffenden Bitleitung zugeordneten Speicherzellen, deren Magnetisierung in Richtung der harten Achse blockiert ist, ein Gegengewicht zu der vom Speicherimpuls auf die Streuungssymmetrie ausgeübten Störkomponente bildet.

2. Dünnschichtspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherimpuls und der Null-Sicherungsimpuls unmittelbar aneinander anschließen.

3. Dünnschichtspeicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Null-Sicherungsimpuls dem Speicherimpuls vorausgeht und innerhalb der Dauer des Wortimpulses liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen