DE1964952A1

DE1964952A1 - Magnetspeicher fuer binaere Informationen

Info

Publication number: DE1964952A1
Application number: DE19691964952
Authority: DE
Inventors: Spain Robert Jay
Original assignee: Compagnie Internationale pour lInformatique
Current assignee: Compagnie Internationale pour lInformatique
Priority date: 1968-12-30
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1970-07-09
Also published as: GB1271540A; DE1964952B2; FR1599514A; DE1964952C3; FR1599513A; GB1279718A; DE1964951A1; US3611328A; DE1964951B2

Description

COMPAGNIE INTERNATIONALE POUR LM-IMFOKMATIQÜE
,68₃ Route de Versailles, Louveciennes/Frankreich

Magnetspeicher für binäre Informationen

Die Erfindung betrifft Magnetspeicher für binäre In-formationen, in welchen die Werte 0 und 1 der die In-. formationseiernente bildenden Ziffern durch entgegengesetzte Orientierungen des Magnetisierungsvektors längs der Vorzugsachse der Magnetisierung oder leichten Magnetisierurigsachse in einem anisotropen ferromagnetischen Material aargestellt werden.

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Die Erfindung betrifft insbesondere solche Speicher, in welchen sich die Informationselemente oder Bits in diesem Material durch gesteuertes Portschreiten der wände der Magnetisierungsbereiche von Speicherstellen längs vorgebildeter und entlang der leichten Mayietisierungsachse ausgerichteter Kanäle verschieben können.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Speicheranordnung dieser Art, welche in doppelter Hinsicht bezüglich der Schreibdichte der Informationselemente fß und der Zuverlässigkeit der Steuerung des Fortschrei-

tens dieser Elemente längs der genannten Kanäle verbessert 1st.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Speicheranordnung der genannten Art, welche ein oder mehrere Speicherschieberegister enthält, wobei jecies Register wenigstens eine vorzugsweise hin- und zurückführende Fortpflanzungsbahn durch die Speicheranordnung bildet. '

Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist diese Ahordnung eine Mehrzahl von anisotropen magnetischen"Kanälen, welche sich in Form von dünnen parallelen Schichten auf einer Oberfläche erstrecken, sowie wenigstens zwei zickzack-förmige, zueinander und zu der Oberfläche parallele Leiter auf, Vielehe gegenseitig unter und bezüglich der Kanäle unter 45° angeordnet sind.

Genäß einem v/eiteren rlerkr/ial der Erfindung ist der Ab

stand 00 9828/1796

stand zwischen Jedem Paar von benachbarten magnetischen Kanälen der genannten Hehrzahl so gewählt, daß zwischen einem Kanal und dem folgenden sich die S.tromriehtung in einem der Zickzack-förmigen Leiter unter den Stellen der entsprechenden, in Richtung senkrecht zu ihrer Längserstreckung verlaufenden Kanälen abwechselnd von einem Leiter zum nächsten und vorr Kanal zn Kanal umkehrt. - :■"■■'

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht jeder zickzaek-förmige Leiter aus einer Metallisierung, welche vorzugsweise praktisch die gesamte, oben genannte Oberfläche überdeckt.

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Figur 4 ein Diagramm von Steuersignalen für diese Anordnung.

Diese Ausführungsbeispiele betreffen eine Anordnung mit koplanaren dünnen Schichten. Ihre Umwandlung in eine Anordnung mit gekrümmten, insbesondere zylindrischen Schichten fällt ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Lrfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind darüberhinaus verschiedene mögliche Kombinationen von magnetischen Kanälen in Figur 1 zusammengefaßt. Es ist ersichtlich, daß die Erfindung alle Kombinationen dieser Art einschließlich derjenigen von verschiedenen magnetischen -Kanälen, von paarweise zusammengefaßten magnetischen Kanälen und von sämtlich in Reihe geschalteten magnetischen Kanälen umfaßt. . ■ ■ . .

Darüberhinaus ist die Anzahl von dargestellten Kanälen gegenüber der Anzahl von in einem praktisch verwertbaren Speicher tatsächlich herzustellenden Kanälen sehr klein. Das gleiche gilt für die Länge jedes Kanals, welche bezüglich der tatsächlichen Länge bei der praktischen Anwendung verringert ist/und daher für die Anzahl von Ittformationseleiüenten/ welche in diesem Speicher gespeichert und fortgepflanzt werden können.

Schließlich sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Schreib-, Lese- und Gesamtloscheinrichtungen nicht dargestellt. Bekanntlich können die (mit Kernbildung arbeitenden) Schreibleiter und die Leseleiter aus ebenen

lnduktionsschleifen 009828/1791

&ÄD OR/G/NAu

Induktionsschleifen bestehen, welche mit den erforderlichen Enden der Kanäle nach irgendeinem mit der Technik der dünnen Schichten verträglichen Verfahren verbunden sind* Zur (?esamtlöschung kann man den Durchgang eines Gleichstroms durch eine die Anordnung umgebende Wicklung verwenden, deren Windungen im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Kanäle liegen. Der Durchgang eines Stromes ausreichender Stärke durch diese "Wicklung erzeugt ein Kntmagnetisierungsfeld, welches das Material der Kanäle in seinen dem Binärwert 0 entsprechenden Magnetisierungszustand zurückbringt. Man kann diese Wicklung auch während des Betriebes verwenden, indem man durch dieselbe einen schwachen elektrischen Strom fließen läßt, welcher diesen Zustand O in dem magnetischen Material begünstigt j ohne jedoch ir/demselben den umgekehrten Magnetisierungszustand an jeder Stelle, an der eine Ziffer' 1 eingeschrieben worden ist, zu ändern. .

Im wesentlichen weist die erfindungsgemäße Anordnung auf-: ■-.:"■ ;

a) Eine Mehrzahl von magnetischen Kanälen zum Speichern und Fortpflanzen von Informationselementen. Beispielsweise sind vierzehn parallele und gleichförmige Abstände aufweisende: Kanäle 3 und 4 dargestellt.

b) Einen ersten zickzack-förmigen Leiter 1, welcher · gemäß den Pfeilen I von einer Klemme zur Aufgabe von elektrischen Impulsen i. links oben in der Figur zu einer Ausgangsklemme rechts unten führt. Dieser Leiter

hat 009828/1796

hat eine bestimmte Teilung oder Steigung und besteht aus einer Metallisierung, welche praktisch die gesamte Oberfläche einer dünnen dielektrischen Folie 15 bedeckt, siehe Figur 3. Tatsächlich stellen die seine Spur begrenzenden Linien den "KupferZwischenraum" (das Material·ist vorzugsweise Kupfer) dar und die Bereiche zwischen diesen Linien sind die eigentliche Metallisierung. Eine solche Darstellungsart ist für bestimmte Arten von gedrückten Schaltungen, beispielsweise gedruckte Wicklungen für Elektromotoren, üblich. Eine solche Leiterform gewährleistet eine sehr geringe Selbstinduktivität und einen verringerten Widerstand, wodurch derselbe von einer mit geringer Spannung arbeitenden, jedoch einen elektrischen Strom verhältnismäßig hoher Stärker abgebenden Impulsstromquelle gespeist werden kann.

c) Einen zweiten zickzack^förmigen Leiter 2, welcher unter 90° bezüglich des ersten angeordnet und in gleicher Weise hergestellt ist und infolgedessen die gleichen Eigenschaften-besitzt wie der Leiter 1. Dieser zweite Leiter verläuft gemäß den Pfeilen II von einer Eingangsklemme links unten in der Figur zu einer Ausgangsklemme rechts oben.

Der erste magnetische Kanal von oben ist mit 3 bezeichnet, läuft an den Überkreuzungen zwischen einem Kupferzwischenraum eines der Leiter und etwa der Mitte der Oberfläche des betreffenden Zweiges des anderen Leiters vorbei und erstreckt sich in Querrichtung unter 45° bezüglich beider Leiter 1 und 2. Der zweite

magnetische 009828/1796

magnetische Kanal ist mit" k bezeichnet und erstreckt sich parallel zum ersten in gleicher Weise bezüglich der Leiter 1 und 2, jedoch in einem solchen Querabstand, daß die Stromrichtung in 'diesen Leitern bezüglich eier .Stromrichtung im gleichen Leiter unter dem Kanal 3 umgekehrt ist, usw. von oben nach unten. Die Länge einer Speicherstelle _% das heißt eines einer Binär ziffer entsprechenden Magnetisierungsbereiches;, ist etwa gleich dem Abstand zwischen zwei Überkreuzungen des Kupferzwischenraums des gleichen Leiters und des Kanals. Das bedeutet, daß Jeder Speicherstellenbereich vom vorangehenden und vom folgenden den gleichen Abstand aufweist. ,

Jeder magnetische Kanal kann beispielsweise in einer der in Figur 3 gezeigten Arten hergestellt werden. In der Ansicht a) ist eine metallische Schicht,beispielsweise aus Aluminium, mit einer Dicke in der Größenordnung· von 600 R auf einem dielektrischen, beispielsweise aus Glas bestehenden Träger ausgebildet^und sodann entsprechend dem Muster der Kanäle photograviert. Auf die so über dem Träger 13 ausgebildete dünne Schicht 11' wird beispielsweise auf elektrochemisehern Mege eine dünne Schicht 10 aus einem fer-rcisagnetisctien ilaterial, beispielsweise einer Eiseit'-iiickel'-Kobalt-i-egierung, r-it einer Dicke zwischen einigen hunaert ν,αΆ einigen tattsend Sn^strOTii aufgeteacht. Die einaxiale -Anisotropie längs der Rieatung der Kanäle wiar-d diircia thermische behandlung unter Einwirkung eines orientierenöen.Kagweit-' feläes bewirkt. Gemäß der Ansicht fe) besteht dia Un-" terschicht 10 aus einem; v;eichmagneti,seheii Haterial, wie

einer 009828/1798

BAD

einer Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung, und auf dieser Unterschicht sind isolierende Bänder 12 längs der Spur der Kanäle aufgebracht. Diese Bänder können beispielsweise in der folgenden Weise hergestellt sein: Man beschichtet die Oberfläche der Unterschicht 10 mit einem lichtempfindlichen Überzug in Art eins Phdtolackes oder "Photoresists", welche beim Photogravieren von gedruckten Schaltungen verwendet werden, man legt eine die Stellen der gewünschten Bänder schützende Maske darauf und sodann belichtet und entwickelt man. Auf diesem Erzeugnis wird sodann eine dünne Schicht eines w "harten" ferromagnetischen Materials, beispielsweise

einer Eisen-Nickel-Legierung, mit einer Dicke in der gleichen Größenordnung wie oben aufgebracht. Je- - der Kanal wird so durch die Entkopplung zwischen den Schichten durch die genannten Isolierenden Bänder verwirklicht. Gemäß der Ansicht c) sind die Kanäle direkt durch Aufbringen von ferromagnetischem Material, beispielsweise einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, unter Einwirkung eines orientierenden Magnetfeldes auf den dielektrischen Träger hergatellt. Jeder Kanal weist daher dünn auslaufende Ränder auf, wie aus der Figur ersichtlich.

Zur Herstellung der Speicheranordnung überdeckt man die die Kanäle tragende Oberfläche mit einer Isolierenden Schicht lk, beispielsweise einer sehr dünnen dielektri-■ sehen Folie, sodann ordnet man über dieser Schicht eine dünne Folie 15 an, welche doppelseitig bedruckt die die Leiter 1 und 2 bildenden Metallisierungen trägt, welche vorher durch Photogravüre nach einem bei ge

druckten 009828/1796

BAD ORlGfNAL

druckten Schaltungen üblichen Verfahren hergestellt wurden* An den verwerteten Enden der Kanäle werden nicht dargestellte Kernbildungs- und Leseleiter angeordnet und audn diese bestehen beispielsweise aus auf die isolierende Schicht aufgebrachten Metallisierungen.

Die magnetischen Brücken zwischen den Kanälen _A welche in Figur 1 mit 5 und 6bezeichnet sind, werden zu gleicher Zeit ausgebildet wie die magnetischen Kanäle selbst. Jeder Kanal bildet für sich selbst ein Schieberegister* welches in einer weiter unten erläuterten Art arbeitet. Er kann wie ein solches verwendet werden, jedoch sind vorteilhafterweise mindestens zwei aufeinanderfolgende Kanäle durch solche Brücken miteinander verbunden, wodurch entweder ein offenes oder gesclieiftes Register mit doppelter Länge oder ein Register mit großer Anzahl von Informationselementen oder Bits durch abwechselnde Serienschaltung von aufeinanderfolgenden Kanälen gebildet wird. Bei einem Schieberegister bleiben die eingeschriebenen Informationselemente stehen, solange nicht der Vorrüekungsbefehl auf die Leiter 1 und 2 gegeben wird. Die Ausbildung einer solchen Brükke, beispielsweise der Brücke 5 (eine Brücke 6 ist das genaue Spiegelbild einer Brücke 5), ist beispielsweise in der vergrößerten Darstellung der Figur 2 wiedergegeben. Von einer Stelle eines Kanals, beispielsweise des Kanals 3, oberhalb einer Überkreuzung von Kupferzwischenräumen der Leiter 1 und 2 aus ist der Kanal um einen Winkel von ungefähr 28^ο50' beispielsweise über eine Breite abgelenkt, welche gleich derjenigen eines der Leiter in dieser Richtung ist. Sodann

wird' 009828/179$ ~"~~

- ίο -

wird der Kanal wieder in die ursprüngliche Richtung gelenkt, so daß er wieder im wesentlichen parallel zum Kanal 3 bis zu seinem Zusammentreffen mit einem etwa unter 45° quer verlaufenden Teil führt, wobei Stellen der Kanäle 3 und 4 im wesentlichen gegen die Mitte der an dieser Stelle angeordneten Teile der Leiter 1 und 2 hin gelegen sind.

Figur 4 zeigt einen Steuerzyklus für das Vorrücken eines bereits von einem magnetischen Kanal des Speichers gespeicherten Informationselements. Zwei Impulse, der eine positiv und der andere negativ, werden auf den.Leiter 1 aufgegeben (Steuerstrom i_A) und zwei gleiche Impulse werden auf den Leiter 2 aufgegeben (Steuerstrom ig)* wobei die letzteren zeitlich mit den Impulsen 1. verschachtelt sind. Jedes Informationselement ist bekanntlich durch die vorderen und rückwärtigen Wände seines Magnetisierungsbereiches in den magnetischen Schieberegistern der betrachteten Art begrenzt. Jeder Stromimpuls läßt gleichzeitig die vordere und die rückwärtige Wand vorrücken, aber jede so verschobene Wand kommt in der Umgebung des ersten Küpferzwischenraums, auf welchen sie bei ihrem Vorrücken längs des betreffenden Kanals auftrifft,· zum Stillstand, da das. durch den Stromimpuls erzeugte Magnetfeld an einer solchen Stelle gegen Null geht. Eine Wand bewegt sich daher in zwei zeitlichen Schritten von einem Kupferzwischenraum eines Leiters zum folgenden KupferZwischenraum des gleichen Leiters. Es ist daher erforderlich, die Polaritäten für die zwei folgenden Impulse umzukehren, da die Stromrichtungen in

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den beiden Leitern bezüglich der Orientierung des Magnetisierungsbereiches des Informationselements vertauscht sind. Die Notwendigkeit einer Umkehrung der Steuerströme ist aus dem Vorangehenden ohne weiteres verständlich.

Für eine Speicheranordnung mit Kanalbreiten in der Größenordnung von 50 Mikrometern lassen sich leicht Informationsspeicherdichten in der Größenordnung von 800 Informationselementen oder Bits je Quadratzentimeter erzielen und mit Impulsetrömen in der Größenordnung von 400 Milliampere kann die oben definierte Vorrückungsperiode in der Größenordnung von 1 bis 2 Mikrosekunden liegen.

Pat entansprüc he 009828/1796

Claims

Patentansprüche

■ί* Hagnetspeieher für binäre Informationen, in welchem die binären Werte 0 und 1 durch entgegengesetzte Orientierungen der Magnetisierung in einem anisotropen Material längs der leichten Magnetisierungsachse dieses-Materials dargestellt werden und in welchem die Informationselemente sich.in diesem Material durch gesteuerte Vorrückung der Wände der diesen Informationselementen entsprechenden Magnetisierungsbereiche entlang magnetischer -Kanäle in Form von längs dieser Achse ausgerichteten dünnen Schichten verschieben können, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von parallelen magnetischen Kanälen in Form von dünnen Schichten auf einer überfläche und wenigstens zwei zickzack-förmige, zueinander und zu der genannten Überfläche parallele Leiter, welche gegenseitig unter 90° und bezüglich der Kanäle unter %5° angeordnet sind.
2. Speicher nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle gleichförmige Abstände aufweisen "und diese Abstände so"gewählt sind, daß sich von einem Kanal zum folgenden an in Querrichtung ausgerichteten Punkten die Stromrichtang in einem der zickzack-förinigen Leiter umkehrt, wobei sieh diese beiden Leiter abwechseln.
3. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet.

daß 009828/ 1796

daß die relativen Lagen der Kanäle bezüglich der Leiter so gewählt sind, daß kein Kanal über eine Überkreuzung von Kupferzwischenräumen der beiden Leiter verläuft,
4. Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder-Leiter aus einer Metallisierung besteht, welche vorzugsweise praktisch die gesamte Oberfläche einer dieselbe tragenden, dünnen dielektrischen Schicht überdeckt.
5. Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal aus einem schmal auslaufende Ränder besitzenden Band in Form eines Niederschlags aus weichferromagnetischem Material auf einem dielektrischen Träger besteht. ·
6. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal aus einem Band aus weichferromagnetischem· Material besteht, welches einen dielektrischen Träger berührt, der mit Ausnahme der von den Kanälen eingenommenen Stellen von einer dünnen Metallschicht überzogen ist, wobei das ferromagnetic sehe Material auch die Oberfläche der Metallschicht überdeckt.
7. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal aus einem hartferromagnetischen Band besteht, welches von einem weichferromacnetischen Band durch eine dünne isolierende Zwischenschicht getrennt ist, wobei die ferromagnetischen

Materialien 0098 2 8/1796

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Ilaterialien so aufgebracht sind, daß sie die gesamte Oberfläche des Trägers überdecken.
8. Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch magnetische Weiterleitungsbrücken, = welche einen Teil eier Enden benachbarter Kanäle miteinander verbinden, wobei Jede Brücke gleichzeitig mit den Kanälen hergestellt ist und aus einer Richtungablenkung eines der Kanäle besteht, die sich an einen die Enden der Kanäle mit einer neigung von ungefähr verbindenden Kanalabschnitt anschließt.
9. Speicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerzyklus zum Vorrücken die abwechselnde Aufgabe von elektrischen Stromimpulsen einer und sodann der anderen Polarität auf die beiden Leiter umfaßt.

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