DE2722203A1

DE2722203A1 - Magnetischer domaenenspeicher nach der major-minor-anordnung

Info

Publication number: DE2722203A1
Application number: DE19772722203
Authority: DE
Inventors: Thomas Tsung Chen
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1977-12-01
Also published as: CA1098622A; JPS5729792B2; JPS5310935A; US4075708A; DE2722203C3; DE2722203B2

Description

RATENTANWALT

DIPL-ING.

HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt am Main 70

Schneckenhoislr. 27 - Tel. 617079 ? 7 ? ? ? Π Ί

16. Mai 1977 Gzw/Je

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION

2230 East Imperial Highway, El Segundo, California 902^5

Magnetischer Domänenspeicher nach der "Jiajor-Minor "-Anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Domänenspeicher gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches. Sie bezieht sich somit generell auf magnetische Blasendomänensysteme und betrifft im speziellen Blasendomänenspeicher nach der "Major/Minor"-Schleifenanordnung mit einer relativ hohen Ausbeute und einer relativ großen Kapazität.

Mit der Einführung der magnetischen Blasendomänen sind viele Einrichtungen entwickelt worden. Nachdem diese Einrichtungen verfeinert und verbessert worden sind, ist das Blasendomänenkonzept weiter entwickelt worden und wird kommerziell verwertet. Zur Verbesserung der Anwendbarkeit sind mehr und mehr bessere Systeme und Systemapplikationen erfunden und eingerichtet worden. Einige der Systemapplikationen beziehen sich beispielsweise auf Speicher.

In einem Blasenspeichersystem ist es wünschenswert, eine maximale Speicherung pro einzelnen Chip zu erhalten, um die Zahl der anzuwendenden Chips zu reduzieren. Vo die Datenspeicherkapazität die erstrangige Überlegung und die Zugriffszeit von sekundärer Bedeutung ist, steigt die Gesamtkapazität der einzelnen Speicherchips an, so daß weniger Chips notwendig sind.

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In diesem Zusammenhang sei auf die eigene US-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 689 313 mit dem Titel Large Capacity Bubble Domain Memory with Redundancy, von T.T. Chen und I.S. Gergis,

verwiesen
angemeldet am 24. Mai 1"976/ auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Verwendung von einer kleineren Anzahl von Chips ermöglicht niedrigere Packetierungs- und Elektronikkosten als auch eine bessere Systemausnutzung. Ist jedoch ein erhöhter Durchsatz (oder eine verringerte Zugriffszeit) wünschenswert, dann ist die "Major-Minor"-Anordnung vorteilhaft. Diese Konfiguration erlaubt es, daß das Speichersystem in kleineren Segmenten angeordnet werden kann, zu denen schneller der Zugriff hergestellt werden kann. Darüber hinaus können einige Zugriffsoperationen parallel durchgeführt werden, wodurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht v/erden kann und die Zugriffszeit zum Auffinden der Information reduziert werden kann.

Gegenwärtig bekannte Chipentwurfstechniken verwenden eine Basisspeicherzelle, die photolithographisch behandelt wird. Die Größe der Zelle ist durch die Basisgröße der Maske begrenzt, die noch in geeigneter Weise bei dem Photoreduktionsprozoß gehandhabt werden kann. Um die Kapazität des Chips zu erhöhen ist es daher notwendig, die Speicherdichte der Maske zu erhöhen, die durch die Lesung der photolithographischen Technik begrenzt ist.

Gegenwärtig erlaubt die Blasendomänentechnologie die Behandlung einer großen Zahl von Speicherzellen auf einem relativ großen Granat-Plättchen mit angemessener Ausbeute. Wenn jedoch eine verbesserte Methode und ein verbesserter Entwurf der Speicherzellen möglich ist, kann eine große Zahl von untereinander verbundenen Zellen auf dem Plättchen plaziert werden.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, Vorstehendem gerecht zu werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Blasendomänen-Speichersystem nach der "Major-Minor"-Anordnung, das eine große Speicherkapazität aufweist als auch eine signifikante Flexibilität in den Schleifenverbindungen aufweist. Der Basisspeicherzellenentwurf weist Zwischenverbindungsmittel auf, wodurch ein Übergang zwischen Basiszellen erhalten werden kann.

Die Basiszelle weist mindestens zwei Major-Schleifen und eine geeignete Anzahl von Minor-Schleifen auf, die als Speicherschleifen verwendet werden in Verbindung mit einem Detektor, Generator und anderen bekannten Steuereinrichtungen. Eine Vielzahl von Zellen sind auf einem Granatplättchen in Matrixform angeordnet und die Verbindungselemente sehen eine Verbindμng zwischen den Zellen vor. Indem man das Verbindungselement entsprechend auswählt, erlaubt eine Toleranz in der Mißausrichtung der Zellenpositionierung (bedingt durch den Schritt/Wiederhol-Prozeß), daß die Vielzahl der Zellen geeignet untereinander arbeiten. Die Zellen weisen weiterhin Austauschschalter zwischen der Major- und Minor-Schleife auf. Es sind Doppelschalter vorgesehen, um selektiv die Major-Schleifen benachbarter Zellen miteinander zu verbinden. Wenn die Basisspeicherzellen verbunden sind und die geeigneten Speicher- oder alternativen Bahnen gewählt sind, so ist ein Blasendomänenspeicher mit einer Major/Minor-Anordnung und einer großen Kapazität verwirklicht.

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Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine detaillierte Darstellung einer einzelnen Major/ Minor-Schleifen-Zelle, gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung von Verbindungselementen der oben genannte Zellen,

Fig. 3

und 4 schematische Darstellungen eines Plättchens mit einer Vielzahl von darauf befindlichen Speicherzellen in verschiedenen Systemkonfigurationen.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zellenentwurfes für eine Blasendomänen-Schaltkreis-Konfiguration mit einer Major/Minor-Anordnung. Die Zelle 100 ist so entworfen, daß sie im wesentlichen modular ist, so daß die Zellen nach dem üblichen "Schritt- und Wiederhol"-Verfahren hergestellt werden können. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Maske vorbereitet und auf das Blasendomänen-Materialplättchen in einer Schritt- und Wiederholen-Weise aufgebracht, wobei die Zelle wiederholt auf dem Plättchen reproduziert wird. Um zu gewährleisten, daß eine solche Arbeitswsise erfolgreich in der Präparierung eines zusammengesetzten (vielzelligen) Chips ist, muß die modulare Zelle das vorgenannte Verfahren durch einen sorgfältigen Entwurf der Zelle fördern.

Wie erwähnt, ist die Zelle 100 eine Major/Minor-Schleifenanordnung. Eine Vielzahl von Minorschleifen 10, 11 und 12 sind in der Zelle vorgesehen. Wenngleich nur drei solcher Schleifen dargestellt sind, kann irgendeine Zahl von Schleifen vorgesehen sein, die eine Funktion der Zellengröße und der verwendeten

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Technik der Fortbewegungsbahnen ist. An den Minor-Schleifen ist eine primäre Major-Schleife 19 vorgesehen, die benachbart dem einen Ende jeder der Minor-Schleifen angeordnet ist. Jede der Minor-Schleifen ist separat mit der primären Major-Schleife 19 über zugeordnete Austauschschalter 13» 14, 15 oder dergleichen gekoppelt. Geeignete Austauschschalter sind bekannt und werden zudem in folgenden eigenen Anmeldungen beschrieben:

US 688 652 und US 688 651

Eine zweite Major-Schleife 24 ist den Minor-Schleifen zugeordnet und mit den anderen Enden jeder der Minor-Schleifen gekoppelt. Jede Minor-Schleife ist einzeln über entsprechende Austauschschalter 25, 26 und 27 mit der zweiten Major-Schleife 24 gekoppelt. Die Austauschschalter 25, 26 und 27 können dabei ähnlich den Austauschschaltern 13, 14 und 15 sein. Die Austauschschalter 13, 14 und 15 weisen einen Steuerleiter 16 auf, der die Schalter durchsetzt entsprechend der Konfiguration des spezifischen benutzten Austauschschalters. Der Steuerleiter 16 ist mit den Bahnen 17 bzw. 18 verbunden. In gleicher Weise sind die Austauschschalter 25, 26 und 27 mit einem Steuerleiter

28 in der geeigneten Art und Weise versehen. Verbindungsbahnen

29 und 30 sind mit dem Leiter 28 verbunden.

Entlang dem Umfang der Zelle 100 ist eine Geländerschiene von geeigneter Konfiguration angeordnet. Die Geländerschiene-Teile 20, 21, 22 und 23 sind so angeordnet, daß Blasen in der durch die Pfeile gekennzeichneten Richtung sich fortbewegen, siehe Beispielsweise «en Pfeil 24. Diese Geländerschienen-(guardrail) Teile bewirken, daß irgendwelche Streublasen unter dem Einfluß des rotierenden Feldes HR (nicht dargestellt) in Richtung des

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Umfanges des Chips bewegt werden, wobei dann die verschiedenen Blasen in einer geeigneten Weise vernichtet werden. Es ist hervorzuheben, daß Kontaktbahnen wie beispielsweise 17, 18, und 30 (auch andere sind möglich) so angeordnet sind, daß sie durch die Geländerschiene hindurch über die Geländerschiene hinausführen. Das"bedeutet, wenn die Zellenmaske präpariert wird, sind die Kontaktpfade so angeordnet, daß sie sich per se jenseits des äußeren Umfanges der Zelle erstrecken, um so die Verbindungsmöglichkeiten zwischen den Zellen zu verbessern.

An der Peripherie der Zelle ist eine Vielzahl von "starken-T"- oder Halbscheibenelementen31 - 38 vorgesehen. Die starken-T's werden dazu verwendet, die Permalloyteile (das sind die Fortbcwegungsbahnen) des Blasendomänenkreises untereinander zu verbinden. Die starken-T-Elemente sehen eine Verbindungsmöglichkeit vor, die in der folgenden US-Anmeldung beschrieben wird:

Jedem der starken-T-Elemente 31-38 ist jeweils eine separate Fortbewegungsbahn 39-46 zugeordnet. Diese Fortbewegungsbahnen sind in einer üblichen Weise gebildet, d.h. verwenden Standardelemente wie z.B. T-Streifen, I-Streifen, Chevron-Elemente oder dergleichen. Die Fortbewegungsbahnen 39, 41, 43 und 45 sind mit zugeordneten Ubertragungsschaltern 47-50 verbunden. Die Fortbewegungsbahnen 40, 42, 44 und 46 sind mit entsprechenden Mischkomponenten 51-54 verbunden. Der übertragende Schalter 48 und die Mischstelle 52 sind der zweiten Speicher-Major-Schleife 24 zugeordnet und mit ihr gekoppelt, während der Rest der Übertragungsschalter und der Mischkomponenten der primären Major-Schleife 19 zugeordnet und mit ihr verbunden sind.

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Es ist zu betonen, daß die zugeordneten Kombinationen des Paares von ctarken-T-Elementen, Fortbewegungsbahnen, Mischstellen und Ubertragungsschalter die Strukturkomponenten einer Hälfte eines Doppelschalters bilden. Beispielsweise bilden die starken-T-Elemente 33 und 34 in Verbindung mit den Fortbewegungsbahnen 41 und 42 als auch in Verbindung mit dem Übertragungsschalter 48 und der Mischstelle 52 den Halb-Doppelschalter 56. In gleicher Weise werden die Halb-Doppelschalter 55, 56 und 57 unter Verwendung der zugeordneten starken-T-Elemente, Fortbewegungsbahnen, Ubertragungsschalter und Mischkomponenten gebildet. Wenn zwei der zugeordneten Halb-Schalter, beispielsweise die Halb-Doppelschalter 57 und 56 miteinander verbunden werden, wird ein Doppelschalter erhalten.

Jeder der Halb-Doppelschalter weist einen Steuerleiter und zugeordnete Kontaktbahnen auf. Beispielsweise weist der Halb-Doppelschalter 55 einen Leiter 58 in Verbindung mit Bahnen und 60 auf. Der Halb-Doppelschalter 56 weist einen Leiter 61 in Verbindung mit Bahnen 62 und 63 auf. Der Halb-Doppelschalter 156 besitzt einen Leiter 64 in Verbindung mit Bahnen 65 und Der Halb-Doppelschalter 57 weist einen Leiter 67 in Verbindung mit Bahnen 68 und 69 auf.

Jede Zelle besitzt fernerhin einen Detektor 70 mit Bahnen 71 und 72 typischer Konfiguration. Der Detektor 70 empfängt Signale von dem Vervielfacherschalter 73, der der primären Major-Schleife 19 zugeordnet ist und ein Teil dieser Schleife bildet. Generator 77 und Vernichter 78 werden durch bekannte Schleifenstrukturen dargestellt. Diese Komponenten sind mit Kontaktbahnen 75 bzw. 76 und mit einer gemeinsamen Bahn 74 verbunden, um es zu ermöglichen, daß an sie Selektiv-Steuerstromsignale angelegt werden können. Der Generator 77 ist

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mittels einer geeigneten Fortbewegungsbahn mit der Mischstelle79 verbunden, wobei Signale (d.h. das Vorhandensein oder das Fehlen einer Blase) der primären Major-Schleife 19 zugeführt werden können.

Die dargestellte Schaltung arbeitet wie folgt: Strom (oder Spannrings)-Signale v/erden selektiv an die Kontaktbahnen 75 angelegt, um Ströme in der Generatorschleife 77 zu erzeugen, wodurch Blasen über die Mischstelle 79 der primären Major-Schleife 19 zugeführt werden. Die Blasen werden daher in der primären Major-Schleife 19 abgespeichert und zirkulieren in dieser Schleife unter dem Einfluß der magnetischen Felder. Wenn es erwünscht ist, Datensignale (Blasen) von der pimären Schleife 19 zu übertragen (oder wenn Blasen der Major-Schleife 19 nach den Minor-Schleifen ausgetauscht werden sollen), werden Steuerstromsignale an die Bahnen 17 und 18 angelegt, um selektiv die Austauschschalter 13_f 14, 15 usw. anzuschalten. Die Blasen in der Primärschleife 19 werden daher selektiv mit Blasen (oder Leerstellen) in Schleifen 10, 11, 12 usw. ausgetauscht. Wenn irgendwelche Blasen in Schleifen 10, 11 und 12 zirkulieren, wenn das Steuersignal an die Bahnen 17» 18 und den Leiter 19 angelegt ist, werden natürlich Blasen in den Minor-Schleifen selektiv mit den Blasen in der primären Major-Schleife 19 ausgetauscht. Die Blasen in der Primärschleife 19 laufen weiter um und werden über einen Vervielfacher 73 vervielfacht und einem Detektor 70 zugeführt, wobei die Signale über Bahnen 71 und 72 an externe Schaltkreise von irgendeinem geeigneten Typ angelegt werden.

Es ist manchmal wünschenswert, Blasen von den Minor-Schleifen 10, 11 und 12 an die zweite Major-Schleife 24 zu übertragen. Diese Übertragung bzw. dieser Austausch wird bewirkt, indem man geeignete Steuersignale an die Bahnen 29 und 30 anlegt,

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wobei ein Strom an den Leiter 28 angelegt wird. Dieser Austauschprozeß ist ähnlich dem Austausch zwischen den Speicherschleifen und der primären Schleife 19, der weiter oben erläutert wurde und der in den oben erwähnten eigenen Parallelanwendungen beschrieben worden ist.

Zusätzlich können die Blasen, die in der zweiten Major-Schleife 24 zirkulieren, selektiv sich durch den Doppelschalter 56 zu externen Kreisen fortbewegen (siehe unten). Dies bedeutet, daß durch selektives Anlegen eines Steuerstromes an den Leiter 61 über die Bahnen 62 und 63, der Doppelschalter 56 aktiviert werden kann. Auf diese Weise verursacht der Einweg-Ubertragungsschalter 48, daß sich die Blasen entlang der zweiten Major-Schleife 24 fortbewegen, und zwar über den Schalter 48 zu der Fortbewegungsbahn 41 und dem starken-T-Element 33. Gleichzeitig pflanzen sich Blasen von dem starken-T-Element 34 entlang der Fortbewegungsbahn 42 durch die Mischstelle 52 zu der Schleife 24 fort. Entlang dem Teil der Schleife 24, die zwischen dem Schalter 48 und der Mischstelle 52 liegt, pflanzen sich keine Blasen fort. Die Schalteranordnung ermöglicht es, daß die zweite Schleife 24 mit zusätzlichen Schaltkreisen in einer anschließenden Zelle verbunden werden kann. In gleicher Weise ermöglicht es das Anlegen eines Steuersignals an die Bahnen 65 und 66, daß die starken-T-Elemente 35 und 36 mit der primären Schleife 19 verbunden werden können. Zusätzlich ermöglicht das Anlegen eines Steuersignals an die Bahnen 59 und 60, daß die primäre Schleife 19 über den Doppel schalter 55 mit externen Schaltkreisen in einer anderen Zelle verbunden werden kann. Eine ähnliche Verbindung zu externen Schaltkreisen kann über die starken-T-Elemente 37 und 35 bewirkt werden, indem man ein Steuersignal an die Bahnen 68 und 69 anlegt, die dem Doppelschalter 57 zugeordnet sind. Daher können durch die zweckmäßige

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Arbeitsweise der Doppelschalter 55, 56, 156 und 57 Verbindungen zwischen einer Vielzahl von Zellen hergestellt werden, so wie es dargestellt und im fo^nden beschrieben wird.

Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung von Teilen zweier benachbarter Zellen. Die Zellen A und B sind aneinander anschließende Zellen, wie es beipielswe.tse aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht. Wie bereits oben erwähnt, werden Blasendomänenkreise in der Weise hergestellt, daß man eine Maske präpariert und man diese Maske in einer Schritt- und Wiederholweise anwendet, bis eine geeignete Zahl von Zellen auf einem Plättchen hergestellt ist. Wie in der Parallelanmeldung von T.Chen et al (Large Capacity Memory) beschrieben wird, ist die Schritt- und Wiederholfunktion einigen Problemen hinsichtlich der Mißausrichtung ausgesetzt. Iro Idealfall würden die Ecken A 1 und B1 der Zellen A und B exakt zusammenfallen und es würden die Elemente der entsprechenden Zellen exakt zueinander ausgerichtet sein, jedoch erscheinen häufig bestimmte Fehler hinsichtlich der Mißausrichtung. Diese Mißausrichtung kann beispielsweise in einer vertikalen Versetzung, einer horizontalen Versetzung oder in einer Kombination von beiden bestehen. Solange jedoch die horizontale Ausrichtung nicht so ist, daß sie einen Raum zwischen den Zellen produziert, ist die vorliegende Erfindung unempfindlich gegen viele Ausrichtungsfehler.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Zellen A und B relativ zueinander abgeschrägt, wobei sowohl, der horizontale als auch der vertikale Ausrichtungsfehler auftritt. Es ist ersichtlich, daß trotzdem die Leiterbahn 59 A, die Leiterbahn 66 B überlappt, wobei die Leiter 58 A und 64 B in elektrischem Kontakt sind. Daher erzeugt das Anlegen eines Signales entlang dem Leiter 58 A ein ähnliches Signal entlang des Leiters 64 B.

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Zusätzlich sind die starken-T-Elemente 31 A und 36 B im überlappten Zustand gezeigt. Diese Elemente sind in Bezug auf die Fortbev/egungsbahnen 39 A bzw. 44 B ausgerichtet. Die Fortbewegungsbahnen können von einem Bahntyp sein, der z.B. T-Streifen, I-Streifen, Chevron-Elemente oder dergleichen enthält. In ähnlicher Weise stellen die Elemente PO A und 22 B Geländerschienen dar, die Blasen in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung fortbewegen.

Die Fig. 3 zeigt eine Matrix mit einer Vielzahl von Zellen, die ähnlich denen in Fig. 1 gezeigten Zellen sind. V/enngleich neun Zellen, gekennzeichnet durch Zellen A-J gezeigt sind, kann irgendeine Zahl von Zellen benutzt werden (innerhalb der Grenzen der Masken-Herstellungstechniken als auch der Größe des Plättchens).

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung stellt eine vertikale Verbindung von Zellen dar. Das heißt, wie es später noch ersichtlich wird, daß die Zellen derartig untereinander verbunden sind, daß die Zellen A, D und G einander zugeordnet sind. In ähnlicher Weise sind einmal die Zellen B, E und H und zum anderen die Zellen C, F und J einander zugeordnet. Die interne Zuordnung der Zellen wird hergestellt, indem man ein geeignetes Stromsignal an die Bahn 68 D anlegt, welches wirksam den Doppelschalter 57 D/56 A aktiviert. Gleichzeitig werden auch die Doppelschalter 56 B/ 57 E und 56 C/57 F aktiviert. Daher ist die ZAveite Major-Schleife 24 A (Zelle A) mit der primären Major-Schleife 19 D (Zelle D) über den Doppelschalter 56 A/57 D verbunden. Die Schleifen 24 A und 19 D sind daher in Reihe geschaltet und bilden eine einzelne kontinuierliche Schleife, wenn das Steuersignal angelegt ist. Die Schleifen 24 B und 19 E sind in ähnlicher Weise untereinander verbunden. Es können auch irgendwelche anderen Zwischenverbindungen, die zwischen den Major-

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Schleifen der vertikalen benachbarten Zellen durchzuführen sind, erhalten -werden, indem man ein Steuersignal an die Doppelschalter anlegt.

Es ist hervorzuheben, daß, obgleich die Leiterbahnen der Doppelschalter 55 A/156 B untereinander verbunden sind, keine Steuersignale an sie angelegt sind, um eine horizontale Verbindung der Major-Schleifen 19 A und 19 B zu bewirken. Daher ermöglicht die vertikale Verbindung gemäß Fig. 3 die Wirkung einer relativ kurzen Major-Schleife 19 A in Verbindung mit relativ langen Minor-Schleifen 10 A, 11 A, usw. insofern, als diese Minor-Schleifen wirksam über die Major-Schleifen 24 A und 19 D mit den entsprechenden Minor-Schleifen 10 D, 11 D, 10 G, 11 G usw. verbunden sind.

Bei dieser Anordnung sind jeder der primären Hauptschleifen. 19 A, 19 B und 19 C (und anderen primären Major-Schleifen in der ersten Reihe von Zellen) Steuerelemente zugeordnet. Beispielsweise werden die Detektoren 70 A, 70 B usw. dazu verwendet, Signale der primären Major-Schleifen in Übereinstimmung mit der Schaltkreis-Konfiguration gemäß Fig. 1 zu erfassen. In gleicher Weise werden die Kontaktbahnen 74 A,

75 A und 76 A in Verbindung mit den Bahnen 74 B, 75 B und

76 B dazu verwendet, Steuersignale für das Speichersystem gemäß Fig. 1 zur Verfügung zu stellen. Diese Steuersignale werden angelegt und die Ausgangssignale werden erfaßt, und zwar relativ zu der zugeordneten primären Major-Schleife. Die primäre Major-Schleife 19 empfängt Signale, d.h. Blasen von den Speicher-Schleifen 10 A, 11 A, 12 A usw. über die Austauschschalter 13 A, 14 A und 15 A. In gleicher V/eise empfängt die Schleife 19 B Signale, von den Speicher-Schleifen 10 B, 11 B, 12 B usw. über die Austauschschalter 13 B, 14 B und 15 B. Die in den Speicher-Schleifen abgespeicherte Information kann

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selektiv geändert werden, Indem man ein Steuersignal an die Bahn 29 A anlegt, um den Zustand der Austauschschalter 25 A,

26 A und 27 A als auch der Austauschschalter 25 B, 26 B und

27 B zu steuern. Auf diese Weise wird die in der Major-Schleife 24 A (oder 24 B) abgespeicherte Information selektiv mit der in den Speicher-Schleifen 10, 11 und 12 (mit dem geeigneten Anhang) abgespelchertenlnformation ausgetauscht.

Y/iederum werden durch Anlegen eines Steuersignals an die Bahnen 63 A und 68 D die Doppelschalter 56 A/57 D und 56 B/ 57 E gesteuert, um selektiv sowohl die Major-Schleifen 24 A und 19 D als auch die Major-Schleifen 24 B und 19 E zu verbinden. Auf diese Weise kann eine Information, die in einer dieser Schleifen abgespeichert ist, gesteuert, ergänzt, komplementiert, oder ersetzt werden. Bezug genommen wird dabei auf die eigene ältere Paralleleanmeldung mit dem Aktenzeichen 688 651 und dem Titel:Data Processing Switch, von T.T. Chen et al, angemeldet am 21.5.1976 und auf die hiermit in Bezug auf die Beschreibung der Arbeitsweise ausdrücklich Bezug genommen wird.

Indem man ein Steuersignal an die Bahn 18 D anlegt, werden die Austauschschalter 13 D, 14 D und 15 D angeschaltet, um selekti-ve Information zwischen den Schleifen 10 D, 11 D, 12 D (usw.) und der Major-Schleife 19 D auszutauschen. Wiederum können diese Schleifen selektiv mit zusätzlichen Major-Schleifen entsprechend der Vertikal-Anordnung gemäß Fig. 3 gekoppelt werden.

Die Zahl der auf diese Weise verbundenen und/oder zugeordneten Zellen ist weitgehend eine Funktion des Erfolges bei der Herstellung ausnutzbarer Zellen auf die Plättchen. Offensichtlich kann die Matrix nicht größer sein als die Geometrie des

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Plättchens, auf dem sie sich befindet. Da häufig nicht arbeitende Zellen durch die Technik produziert werden,, können zusätzlich solche Zellen xiicht verbunden werden oder sind nicht ausnützbar in dem System. Beispielsweise sind in der Ausführungsform gpmäß Fig.. 3 die Zellen C und H mit einem X markiert, das anzeigen soll, daß diese Zellen defekt sind. Die gesamte Spalte mit den Zellen C, F und J kann aus dem Kreis ausgeschlossen werden. Umgekehrt kann die Zelle C weggelassen werden und die Zellen F und J können untereinander verbunden verwendet werden. Bei dieser Situation werden die Steuerelemente 70 F, 74 F, 75 F und 76 F der Zelle F dazu verwendet, die Arbeitsweise dieser Zellengruppe zu steuern.

Die Figuren 4, ? und 6 zeigen verschiedene Anordnungen von Blasendomänonsys !"-emen, die entsprechend den dargestellten und oben beschriebenen Schaltkreisschemen hergestellt v/erden können. Im speziellen zeigt die Figur 4 eine vertikale Integration eines Zellenpaares, nämlich der Zellen A und D. In dieser speziellen Kombination ist die zweite Major-Schleife 24 A der Zelle A über den Doppelschalter 56/57 mit der primären Major-Schleife 19 D der Zelle D verbunden. Ähnlich kann die zweite Major-Schleife 24 D der Zelle D mit der nächsten benachbarten primären Major-Schleife der nächsten benachbarten Zelle (nicht dargestellt) über geeignete Doppelschalter 56/n verbunden werden. Unter diesen Umständen kann Information der Speicher-Schleifen (10, 11, 12) D der Zelle D mit der Information der verbundenen Major-Schleifen der Zellen A und D ausgetauscht werden. In gleicher W_eise kann die Information in diesen kombinierten Major-Schleifen mit der Information in den Speicher-Schleifen (10, 11, 12) A der Zelle A ausgetauscht v/erden. Auf diese Weise kann eine Information in einer unteren Etagenzelle (z.B. Zelle D) mit der Information, die in einer oberen Etagenzelle (z.B. der Zelle A) abgespeichert ist, ausgetauscht werden. Dieser

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b -

Typ der vertikalen, einpegeligen Integration ist leicht mit der vorliegenden Einrichtung erhältlich. Wenngleich nur die Zellen A und D dargestellt sind, können zusätzliche Zellen in einer ähnlichen Weise verbunden werden.

Aus der Figur 5 ist ersichtlich, wie die in den Figuren 3 und 4 gezeigten Systeme hergestellt werden können. Anfänglich, um gleichzeitig auch auf die Figur 3 Bezug zu nehmen, ist es ersichtlich, daß Zellen A-J vorgesehen sind. In dem Beispiel gemäß Figur 3 ist angenommen, daß die Zellen C und H aus irgendeinem Grund defekt sind. Abhängig von dem benötigten ' Systemtyp kann das geeignete Signal angelegt werden, wobei die zweiten Major-Schleifen 24 der Zellen A und B mit den primären Schleifen 19 der Zellen D und E verbunden sind. In gleicher V/eise kann die zweite Major-Schleife 24 D der Zelle D mit der primären Major-Schleife 19 G der Zelle G verbunden werden. Mit den vorliegenden Bedingungen, d.h. mit einer defekten Zelle H ist es jedoch unterwünscht, die zweite Major-Schleife 24 E der Zelle 5 mit der primären Major-Schleife 19 H der Zelle H zu verbinden, insofern als die Information in diesem Fall verloren ginge. Aus diesem Grunde ist es daher wünschenswert, die Zelle H aus dem System auszuscheiden und zwar dadurch, daß man physikalisch die Zelle H von dem Plättchen abschneidet. In gleicher Weise ist es wünschenswert, die Zellen C, F und J von dem Plättchen zu entfernen, indem man entlang der Linie 501 schneidet. Dieser Arbeitsvorgang erzeugt ein System, daß die Zellen A, B, D, E und G aufweist. D3 es häufig wünschenswerter ist, eine 2x2 Zellenanorduung oder Speicheranordnung zu haben, wird zweckmäßig die Zelle G ebenfalls entfernt.

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Wenn andererseits eine eindimensionale 1x3 Matrix-Anordnung von Zellen wünschenswert ist, kann das Plättchen entlang der Linie 500 geschnitten werden, wobei die Zellen A, D und G gemäß der Darstellung in Fig. 4 untereinander verbunden sind. Indem man danach entlang der Linie 501 schneidet, werden Plättcheneinheiten erhalten, die Zellen B, E, H und C, F und J erzeugen.Indem man entlang der Linie 503 zwischen den Zellen E und H und entlang der Linie 504 zwischen Ίβη Zellen C und F schneidet, werden zwei 1x2 Matrix-Zellenanordnungen mit den Zellen B und F bzw. F und J erzeugt.

Die Figur 6 zeigt ein Beispiel einer zweidimensionalen Plättchen-Integration. Es ist zu ersehen, daß die primären Major-Schleifen 19 der Zellen Λ, B und C magnetisch über Doppelschalter 55 A/156 B bzw. 55 B/156 C untereinander verbunden sind. Diese Verbindung wird wirksam hergestellt, indem man das geeignete Signal an die Kontaktbahnen 66 B und 65 B bzw. an die entsprechenden Bahnen in den anderen Zellen anlegt. Dasselbe Signal wird weiterhin an die Kontalctbahnen 59 A und 60 A als auch an die entsprechenden Kontaktbahnen in anderen Zellen in der ersten Zeile der Matrix angelegt. Wenn natürlich zusätzliche Zellen auf dem Plättchen in einer horizontalen Weise angeordnet sind, dann können solche zusätzlichen Zellen mit den Zellen A, B und C in einer Weise, die ähnlich der gezeigten ist, verbunden werden. Zusätzlich dind die zweiten Major-Schleifen 24 der Zellen A, B und C mit den primären Major-Schleifen 19 der Zellen D, E und F verbunden. Wiederum kann die zweite Major-Schleife 24 der Zellen D, Σ und F mit der primären Major-Schleife 19 benachbarter Zellen verbunden werden (nicht dargestellt). Es nuß betont werden, daß in der zweidimensionalen Chip-Organisation die primären Major-Schleifen 19 D, 19 E, 19 F usw. der ersten Etage nicht in Reihe verbunden sind. Die primären Major-Schleifen 19 von Zellen in anderen Reihen verschieden von der ersten Reihe sind jedoch einzeln mit der zweiten Major-Schleife 24 in der vertikal

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benachbarten Zelle verbunden. Es ist daher die Schleife 19 D mit der Schleife 24 A verbunden usw. Diese Schaltkreisstruktur erlaubt den selektiven Austausch von Informationen der Zelle D mit Information in der Zelle C über die verbundenen primären Major-Schleifen 19 der Zellen A, B bzw. C.

Für das zweidimensionale Plättchen-Integrationsschema gemäß Figur 6 sind zusätzliche Doppelschaltersteuorungen notwendig. Diese Doppelschaltersteuerungen können durch Drahtverbindungen (wire bonding) zu Verbindungsbahnen (bonding pads) hergestellt werden, die irgendwo auf einer gedruckten Schaltkreiskarte oder einem geeigneten Trägersubstrat, auf dem sich das Speicherplettchen befindet, angeordnet sein können. Das System hat jedoch den wesentlichen Vorteil, daß es nur noch einen Satz von Generator-jVernichter- und Detektor-Komponenten benötigt. Da darüber hinaus die erste primäre Major-Schleife in der Chip-Organisation eine extrem lange Schleife ist, kann darin ein großer Betrag von Informationen abgespeichert werden. Um irgendwelche Verzögerungen im Durchsatz zu vermeiden, kann der Detektor einer speziellen Zelle zugeordnet werden. Diese Zelle kann durch Mittel ausgewählt werden, die im Rahmen dieser Erfindung nicht wichtig sind und zwar in einer geeigneten V/eise, wobei die Information nach einer geeigneten Anweisung behandelt wird und durch den Detektor in einem ähnlichen "Wiederkehr-Betriebszustand" (recovery mode) erfaßt wird. Der Durchsatz für das gesamte System ist nicht verringert und ist nicht wesentlich verzögert, insofern, als die Information, die in irgendeiner der Speicher-Schleifen .in irgendeiner der Zellen A, B, C (horizontal) oder A, D, G (vertikal), abgespeichert ist, ungefähr dieselbe bleibt. Die Übertragungszeit zum Bewegen von Informationen von der Zelle G zur Zelle A ist im wesentlichen dieselbe als in dem vertikalen oder zv/eidimensionalen Integrationsschema. Durch geeignete Zwischenverbindungen, ausgedrückt durch ein Austauschen der Information

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von der Zelle A zu der ersten primären Schleife 19, kann die Verzögerung in der Zirkulation der Information durch die Schleife 19 minimisiert werden.

Es sind damit ein- und zweidimensionale Integrationsschemen gezeigt, die im speziellen mit dem in Figur 1 dargestellten und in diesem Zusammenhang beschriebenen System erzielbar sind. Diese Anordnung erlaubt eine "off-chip"-Steueru;ig der Einrichtung. Das bedeutet, daß man, indem man Steuersignale an die Bahivn, die mit der Struktur verbunden sind, anlegt, ihre horizontale und/oder vertikale Integration steuern kann. Es ist dabei nicht notwendig, die Struktur des Systems, so wie sie auf dem Plättchen erzeugt worden ist, zu ändern. Daher sind die Schwierigkeiten, die beim Maskieren und Ätzen von existierenden Plättchen-Schaltungen mit hoher Präzision und hoher Auflösung auftreten, vermieden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß Blaseneinrichtungen mit hoher Dichte mittels Elektronenstrahl, Mikroerzeugern und Röntgenstrahl-Lithographietechniken hergestellt werden können. Der digitale Mikrohersteller mit einer Laser-Interferometerstuf e ist fähig, Muster a\af einer 4 in. χ 4 in.-Fläche unter Verwendung einer Schritt- und Wiederholtechnik auf einem Grundmuster aufzubringen. Das bedeutet, wenn die Blasentransport- und Steuerfunktionen zwischen die Basis el erneute der Anordnung gekoppelt werden, daß dann ein Chip in der Größe entsprechend der Leistungsfähigkeit des Mikroherstellers oder der Größe des Granat-Plättchens hergestellt werden kann. Ein Speichersystem ratt einem derartigen Umfang konnte nicht mit der vorhandenen Blasentechnologie ohne einen solchen Fortschritt erhalten werden. Die essentiellen Erfordernisse beziehen sich auf die Fabrikationstechniken, die eine magnetische und elektrische Verbindung zwischen den Basiszellen ermöglichen.

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Die Ausrichtgenauigkeit zwischen den Basiszellen beträgt bei der Elektronenstrahltechnik ungefähr 0,1^m. Das Interface-Element, das verwendet wird, muß diesen Betrag von Mißausrichtung tolerieren. Auf diese Weise ist es möglich, magnetisch die Basenströme zweier benachbarter Muster zu verbinden. Das Interface- oder Ubergangs-Element, eine erweiterte Permalloystruktur vom Filztyp (d.h. starkes T) ist ähnlich der Halbscheiben-Ecke. Mit dem verbreiterten Permalloy und dem vevgrör?- sertcn Zentrumspol pflanzt sich die Blase in Streifenform fort und kann so einige Gestaltänderungen in der Struktur, bedingt durch die Mißausrichtung in der Zusammensetzung zwischen zwei benachbarten Muotern, tolerieren.

Zu Blasen wird üblicherweise über eine elektrische Steuerung, d.h. mittels Übertrager- oder Vervielfacherschalter oder Decoder ein Zugriff hergestellt. Wenn viele getrennte Speicher-Schleifen (oder Chips) verwendet werden, können die elektrischen Steuerleiter in Reihe verbunden \ier6.en, so daß alle Schleifen (oder Chips) einen Sa±z von Steuerelektronik benutzen können. Beispiele davon sind die konventionelle Major/ Minor-Schleifenanordnung, die "discretionary v.'ired"-Organisation, die "coincident selection-Organisation als auch andere Systeme.

Die elektrische Verbindungstechnik kann bis zu dem Stand der wafer-Integration ausgedeht werden, die die Chipkapazität ausdehnt, ohne wesentlich die Anzahl der Leitungen auf dem Chip zu erhöhen. Zusätzlich können defekte Teile des Chips beim Systemstand ausgenommen werden, ohne daß ein physikalischer Korrekturschritt notwendig ist. Die Integration kann auch ausgedehnt v/erden zu Chips auf demselben Plättchen.

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Im Vorgehenden wurde ein zusammengesetztes Chipkonzept beschrieben und dargestellt, wobei magnetisch verbundene Speicherzellen eine Chip-Organisation nach dem Prinzip der Major-Minor-Schleife bilden. Die Speicherkapazität des Chips ist maximiert und die Zugriffszeit ist minimisiert. Bei einer geeigneten Verbindung der defektfreien Zellen auf dem Plättchen, kann ein Blasendomäuenspeicher mit einer großen Kapazität erhalten werden. Indcüi man geeignete Steuerelektroniken vorsieht, können defekte Schleifen wirksam von dem Chip eliminiert v/erden. Indem man das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Einrichtung anwendet, kann eine größere Ausbeute bei den behandelten Plättchen erzielt werden.

Es ist verständlich, daß für den Fachmann verschiedene Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Anstelle der beschriebenen Blasendomäneneinrichtungen und Strukturen können auch andere Strukturen und Einrichtungen, die den Zv/eck der Erfindung erfüllen, verwendet werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Im Vorgehenden wurde eine Blasendomäneneinrichtung mit einer großen Kapazität, bei der die Speicherzellen nach der Major-Minor-Schleifenanordnung angeordnet sind, beschrieben. Die Basis-Speicherzelle ist wiederholt, typischerweise in einer Matrixform, auf einer geeigneten Blasendomänenstruktur aufgebracht. Der Zellenaufbau ist so betroffen, daß Verbindungselemente zwischen entsprechenden Zellen es ermöglichen, daß magnetische Blasendomänen selektiv zwischen Zellen entsprechend dem Zustand der Schaltelemente übertragen werden. Steuersignale steuern den Schaltzustand. Die Zellen weisen Redundanz-Merkmal ο auf, so daf· Zellen zu einer Speicherschleife mit einer großen Speicherkapazität zusarnmengeschaltet werden können, wobei die Chipausbeute anwächst.

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Claims

Patentansprüche

Speicher rait einer großen Speicherkapazität gekennzeichnet durch eine Vielzahl von im wesentlichen gleichen Modulen, durch Verbindurigsanordnungen in jedem Modul zur Verbindung der Module untereinander, wobei die Verbindungsanordnungen eine ausreichende Größe haben, um eine maßvolle Toleranz hinsichtlich ihrer Ausrichtung bei der Verbindung der Module zuzulassen, wobei jeder dieser Module eine primäre Major-Schleife, eine sekundäre Major-Schleife und mindestens eine Minor-Schleife aufweist, die mit jeder dieser primären Major-Schleife und der sekundären Major-Schleife gekoppelt ist, um einen selektiven Austausch von Informationen zwischen den entsprechenden Schleifen zu ermöglichen, und wobei Verbindungsmittel vorgesehen sind, die zwischen die primäre Major-Schleife und die zweite Schleife und mindestens einige der Verbindungsanordnungen geschaltet ist, um den selektiven Austausch von Information zwischen untereinander verbundenen Modulen zu erlauben.
2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Module aus einem magnetischen Blasendomänenmaterial gebildet werden, so daß der Speicher eine Information in der Form von magnetischen Blasendomänen speichert.
3. Speicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch aktive Schalteranordnungen, die zwischen die Minor--Sch.lei.fe und jede der primären Major-Schleife und der sekundären Major-Schleife geschaltet sind um eine Verkuppelung zwischen ihnen vorzusehen.

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^ORIGINAL IN6PECTCD
4. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel passive Mischmittel und aktive Vervielfachermittel aufweisen.
5. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Modul Steuerfunktionen aufweist für die Erzeugung und die Erfassung von magnetischen Blasenaomänen in dem Speicher.

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