FR2593955A1 - Magnetic bubble memory device - Google Patents
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Abstract
Description
Dlsoosltlf de mémorisation a bulles maanétiaues
L'invention concerne les dispositifs de mémorisation à bulles magnétiques, utilisables notamment pour stocker et récupérer des données. Elle concerne plus particulièrement des dispositifs utilisant des bulles de très faible diamètre (par exemple 0,7 à 1,3 microns) permettant d'augmenter la densité de stockage et de constituer des mémoires de grande capacité.Memorization dlsoosltlf with bubbles maanétiaues
The invention relates to magnetic bubble storage devices, usable in particular for storing and retrieving data. It relates more particularly to devices using bubbles of very small diameter (for example 0.7 to 1.3 microns) making it possible to increase the storage density and to constitute large-capacity memories.
Les mémoires & bulles ont une constitution de base bien connue. Elles comportent un substrat (généralement en grenat magnétique ayant une couche superficielle implantée de stockage des bulles). Cette couche est recouverte d'isolant (oxyde de silicium en général) qui porte, dans une zone de lecture, des éléments de détection en un matériau magnéto-résistif. Ces éléments sont surmontés d'une nouvelle couche isolante qui porte des motifs de propagation des bulles, constitués en matériaux à grande perméabilité magnétique. Les motifs sont en général réalisés en alliage fer-nickel par photo-lithogravure et sont épais (pratiquement 300 a 400 microns d'épaisseur). The memories & bubbles have a well-known basic constitution. They comprise a substrate (generally made of magnetic garnet having an implanted surface layer for storing bubbles). This layer is covered with insulation (silicon oxide in general) which carries, in a reading area, detection elements made of a magneto-resistive material. These elements are surmounted by a new insulating layer which carries bubble propagation patterns, made of materials with high magnetic permeability. The patterns are generally made of iron-nickel alloy by photo-lithography and are thick (practically 300 to 400 microns thick).
Le stockage de bulles de faible diamètre est maintenant bien maitrisé. Il n'en est pas de même de leur lecture. En effet, il faut allonger les bulles de faible diamètre pour les lire a l'aide d'éléments de détection, généralement formés par des bandes de fer-nickel minces et étroites. Pour les allonger on prévoit, entre la zone de stockage et le détecteur, une zone dite d'allongement ou "stretcher" constituée de files de chevrons en fer-nickel épais, dont le rôle est d'étirer les bulles tout en les propageant. The storage of small diameter bubbles is now well under control. It is not the same with their reading. Indeed, it is necessary to lengthen the bubbles of small diameter to read them using detection elements, generally formed by thin and narrow iron-nickel bands. To lengthen them, a so-called stretching or stretcher zone is made up between the storage area and the detector, made up of rows of thick iron-nickel chevrons, the role of which is to stretch the bubbles while propagating them.
Cette technique, lorsqu'elle utilise des chevrons de forme classique, ne permet guère de descendre au-dessous d'un diamètre de bulle de 1,5 micron. En effet, au-delà le flux de fuite et le signal deviennent faibles. Il est difficile & la fois de propager, d'allonger et de détecter la bulle. This technique, when it uses chevrons of conventional shape, does little to descend below a bubble diameter of 1.5 microns. Indeed, beyond the leakage flux and the signal become weak. It is difficult to propagate, elongate and detect the bubble at the same time.
Diverses solutions ont été proposées pour améliorer la détection. L'une consiste à utiliser des motifs en forme de nouvelle lune, à extrémités minces. Various solutions have been proposed to improve detection. One is to use patterns in the shape of a new moon, with thin ends.
Il est difficile de réaliser de tels motifs en fernickel épais par photolithographie. On a également proposé d'augmenter la dimension des motifs dans la zone de détection, ce qui augmente notablement l'encombrement pour un résultat très limité. On a enfin utilisé des conducteurs électriques supplémentaires de surface dans la zone de détection. Mais ils nécessitent l'adjonction de- plots de contact qui prennent de la place et des générateurs de courant extérieurs.It is difficult to produce such thick fernickel patterns by photolithography. It has also been proposed to increase the size of the patterns in the detection zone, which notably increases the overall dimensions for a very limited result. Finally, additional surface electrical conductors were used in the detection area. However, they require the addition of contact pads which take up space and external current generators.
L'invention vise à fournir un dispositif de mémorisation & bulles dans lequel l'allongement des bulles est accru sans qu'il soit nécessaire d'ajouter une étape de fabrication. The invention aims to provide a memory & bubble device in which the elongation of the bubbles is increased without the need to add a manufacturing step.
Pour cela, elle utilise le fait qu'il est de toutes façons nécessaire de prévoir pour la détection, sur le dispositif, une couche occupée par des éléments minces en matériau magnétique, et elle part de la constatation que l'une des causes qui limitent l'allongement est constituée par l'affaiblissement des pâles de propagation parcourant les motifs de la zone d'allongement en certains emplacements de ces motifs. For this, it uses the fact that it is in any case necessary to provide for detection, on the device, a layer occupied by thin elements of magnetic material, and it starts from the observation that one of the causes which limit the elongation is constituted by the weakening of the spreading vanes traversing the patterns of the stretching zone at certain locations of these patterns.
L'invention propose en conséquence un dispositif de mémorisation à bulles magnétiques comprenant une zone de lecture ayant des éléments de détection minces surmontés d'une couche isolante qui porte des motifs épais de propagation des bulles, en matériau & perméabilité magnétique élevée, et une zone d'allongement des bulles comprenant également des motifs épais de propagation de formes telles que le champ tournant du dispositif fasse progresser les bulles le long des motifs, caractérisé en ce qu'il comprend, dans la zone d'allongement, des élé- ments localisés minces en matériau magnétique & perméa- bilité élevée, dont l'emplacement est tel qu'ils coopèrent avec les motifs pour que le puits de potentiel créé par le champ tournant du dispositif conserve une profondeur aussi constante que possible en se déplaçant le long des motifs. The invention therefore provides a magnetic bubble storage device comprising a reading zone having thin detection elements surmounted by an insulating layer which carries thick patterns of bubble propagation, made of material & high magnetic permeability, and a zone bubble elongation also comprising thick patterns of propagation of shapes such that the rotating field of the device advances the bubbles along the patterns, characterized in that it comprises, in the elongation zone, localized elements thin magnetic material & high permeability, whose location is such that they cooperate with the patterns so that the potential well created by the rotating field of the device keeps a depth as constant as possible when moving along the patterns .
Du fait que les éléments localisés sont très minces, on peut sans difficulté les réaliser par photolithogravure en faible largeur et ils se magnétisent même pour une valeur faible du champ tournant. Ii suffit donc de leur donner une longueur faible. L'adjonction de ces éléments ne complique pas la fabrication des dispositifs, car ils sont placés & un niveau de dépôt d'éléments qui sont de toute façon indispensables dans la zone de lecture. Because the localized elements are very thin, they can easily be made by photolithography in a narrow width and they magnetize even for a low value of the rotating field. It is therefore sufficient to give them a short length. The addition of these elements does not complicate the manufacture of the devices, since they are placed at a level of deposit of elements which are in any case essential in the reading area.
Lorsque les motifs épais sont en forme de chevrons, ce qui est le cas le plus fréquent, les éléments localisés minces seront généralement formés par des tronçons de bandes en matériau mince 4 grande perméabilité magnétique, placés chacun à peu près h milongueur des branches d'un chevron et au-dessous de ces branches, de façon a créer un pdle supplémentaire au milieu de chaque branche. Ces éléments minces peuvent notamment être en fer-nickel, dont on utilise la perméabilité élevée. When the thick patterns are in the form of chevrons, which is the most frequent case, the localized thin elements will generally be formed by sections of strips of thin material 4 with high magnetic permeability, each placed approximately at the length of the branches of a chevron and below these branches, so as to create an additional pedestal in the middle of each branch. These thin elements can in particular be made of iron-nickel, the high permeability of which is used.
Le terme "chevrons" ne doit pas être interprété de façon étroite, mais comme couvrant toutes les variantes de la forme de base actuellement utilisée1 notamment en banane, à branche fendue d'un côté, ou dont chaque branche comporte deux fractions se raccordant suivant un angle obtus. The term "chevrons" should not be interpreted narrowly, but as covering all the variants of the basic form currently used1 in particular in banana, with branch split on one side, or of which each branch comprises two fractions joining according to a obtuse angle.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de rEa- lisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la Figure 1 est un schéma de principe qui montre la constitution générale d'un dispositif de mémorisation å bulle de faible diamètre
- la Figure 2 est une tue en élévation, sur laquelle l'échelle n'est pas respectée, montrant une constitution fréquemment utilisée pour la zone de lecture d'un dispositif de mémorisation du genre montré en Figure 1 ;;
- la Figure 3, montre schématiquement la superposition des motifs épais et des éléments localisés dans une zone d'allongement mettant en oeuvre l'invention
- la Figure 4 montre une disposition générale avantageuse des motifs épais dans la zone d'allongement
- la Figure 5 montre une variante de la Figure 3.The invention will be better understood on reading the following description of a particular embodiment, given by way of non-limiting example. The description refers to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 is a block diagram showing the general structure of a small diameter bubble storage device
- Figure 2 is a kite in elevation, on which the scale is not respected, showing a constitution frequently used for the reading area of a memory device of the kind shown in Figure 1 ;;
- Figure 3 shows schematically the superposition of thick patterns and elements located in an elongation zone implementing the invention
- Figure 4 shows an advantageous general arrangement of thick patterns in the elongation zone
- Figure 5 shows a variant of Figure 3.
Le dispositif dont la Figure 1 montre une constitution générale, comprend des boucles de stockage 10 couplées à une ligne d'écriture 12 par des moyens d'échange 14 et à une ligne de lecture 16 par des moyens de duplicatation 18. Tous ces éléments sont bien connus. The device of which FIG. 1 shows a general constitution, comprises storage loops 10 coupled to a writing line 12 by exchange means 14 and to a reading line 16 by duplicating means 18. All of these elements are well known.
La ligne de lecture 16 amène les bulles à une zone de lecture 20, par l'intermédiaire d'une zone d'allongement 22. La zone d'allongement est classiquement constituée par des rangées de chevrons 24. The reading line 16 brings the bubbles to a reading zone 20, via an elongation zone 22. The elongation zone is conventionally constituted by rows of chevrons 24.
Dans la zone de lecture 20, le dispositif a généralement la constitution montrée en Figure 2 : il comporte un substrat 24 formé par du grenat de 1 à 1,5 micron d'épaisseur lorsque l'on veut obtenir des bulles de l'ordre du micron. Les bulles sont formées dans des motifs implantés 26 à la surface du grenat. Ces motifs sont surmontés d'une couche d'espacement isolante (28), généralement en oxyde de silicium, d'environ 100 nanomètres d'épaisseur. Sur la couche d'espacement, sont déposés des éléments de détection minces 30, dont un seul est montré sous forme d'une bande. Ces éléments de détection sont minces (40 & 60 manomètres en général), ce qui permet de les réaliser aisément par photolithogravure, généralement en fer-nickel choisi pour ses propriétés magnéto-résistives.On voit que ces éléments de lecture sont très proches du grenat 24, puisqu'ils n'en sont séparés que par la couche d'espacement 28. Une couche isolante 32, fréquemment en silice, et une couche supplémentaire 34 également isolante, fréquemment en polyimide, séparent les éléments de lecture 30 de motifs de propagation 36, dont un seul est représenté, en matériau à perméabilité magnétique. Ces motifs ont généralement une épaisseur comprise entre 300 et 400 nanomètres, ce qui rend difficile de les rendre très étroits et sont fréquemment en forme de chevrons. Ils sont en fer-nickel, optimisé pour avoir une grande perméabilité magnétique, ou en un matériau amorphe. In the reading zone 20, the device generally has the constitution shown in FIG. 2: it comprises a substrate 24 formed by garnet 1 to 1.5 microns thick when it is desired to obtain bubbles of the order of micron. The bubbles are formed in patterns implanted 26 on the surface of the garnet. These patterns are surmounted by an insulating spacer layer (28), generally made of silicon oxide, about 100 nanometers thick. Thin detection elements 30 are deposited on the spacer layer, only one of which is shown in the form of a strip. These detection elements are thin (40 & 60 manometers in general), which allows them to be easily produced by photolithography, generally in iron-nickel chosen for its magneto-resistive properties. We see that these reading elements are very close to garnet 24, since they are only separated therefrom by the spacer layer 28. An insulating layer 32, often made of silica, and an additional layer 34 also insulating, often made of polyimide, separate the reading elements 30 from propagation patterns 36, of which only one is shown, made of material with magnetic permeability. These patterns generally have a thickness of between 300 and 400 nanometers, which makes it difficult to make them very narrow and are frequently in the form of chevrons. They are made of iron-nickel, optimized to have a high magnetic permeability, or of an amorphous material.
Les motifs sont enfin recouverts d'une nouvelle couche isolante et de protection 38. The patterns are finally covered with a new insulating and protective layer 38.
Le dispositif est muni de moyens, non représen- tés, permettant d'appliquer au système un champ continu de polarisation H et un champ tournant Ht de propagation. The device is provided with means, not shown, making it possible to apply to the system a continuous field of polarization H and a rotating field Ht of propagation.
Dans un dispositif dont la zone d'allongement 22 est constituée uniquement de chevrons 24, ayant soit la forme simple montrée en Figure 2, soit l'une des formes plus élaborées connues, on se heurte à la difficulté d'assurer un étirage satisfaisant des bulles. L'une des raisons en est que le champ de polarisation réel qui règne dans les chevrons change beaucoup lors de la rotation du champ tournant Ht, ainsi que le pôle créé dans le chevron. Dans le cas d'un chevron ayant la forme montrée en Figure 3, le pdle présente une valeur maximale lorsque le champ tournant magnétise les extrémités des bras, une valeur intermédiaire lorsque le champ tournant est dans l'axe du chevron et une valeur minimale et faible lorsque le champ tournant est perpendiculaire au bras du chevron.En conséquence, lors d'une rotation de 180' du champ tournant, les bulles se rétractent au moment où les pôles créés sont faibles. In a device whose elongation zone 22 consists only of rafters 24, having either the simple shape shown in FIG. 2, or one of the more elaborate shapes known, there is the difficulty of ensuring satisfactory drawing of the bubbles. One of the reasons is that the real polarization field which reigns in the chevrons changes a lot during the rotation of the rotating field Ht, as well as the pole created in the chevron. In the case of a chevron having the shape shown in Figure 3, the pdle has a maximum value when the rotating field magnetizes the ends of the arms, an intermediate value when the rotating field is in the axis of the chevron and a minimum value and weak when the rotating field is perpendicular to the rafter arm. Consequently, during a 180 'rotation of the rotating field, the bubbles retract when the poles created are weak.
On pourrait penser qu'on peut écarter la difficulté en utilisant des chevrons plus grands. Mais en champ faible ces chevrons risquent de créer eux-mêmes des bulles. On pourrait aussi penser qu'une forme différente des chevrons, ayant des extrémités étroites, améliorerait la situation. Mais il est difficile de déposer des couches épaisses et étroites. One might think that the difficulty can be avoided by using larger rafters. But in weak fields these rafters risk creating bubbles themselves. One would also think that a different shape of the rafters, having narrow ends, would improve the situation. But it is difficult to deposit thick and narrow layers.
Pour écarter la difficulté, on prévoit, au même niveau que les éléments détecteurs 30 (Figure 2) des éléments en un matériau choisi pour sa forte perméabilité magnétique, placés de façon à combler les creux de la courbe de variation de l'intensité du pôle au cours de la propagation. To avoid the difficulty, provision is made, at the same level as the detector elements 30 (FIG. 2), for elements made of a material chosen for its high magnetic permeability, placed so as to fill the gaps in the curve of variation of the intensity of the pole during propagation.
Dans le cas montré en Figure 3, tous ces élé- ments sont constitués par des tronçons 40 de bandes minces et étroites en fer-nickel. La largeur de ces bandes est inférieure à celle des chevrons. Elle est choisie de façon que le pôle ne se réduise pas à une valeur tellement faible qu'il y ait contraction de la bulle lors de sa propagation le long d'un bras. Cependant, le renforcement ne doit pas être tel qu'il y ait piégeage de la bulle. Dans la pratique, on cherchera à obtenir un puits de potentiel de profondeur constante se déplaçant le long du chevron. In the case shown in FIG. 3, all of these elements consist of sections 40 of thin and narrow strips of iron-nickel. The width of these bands is less than that of the rafters. It is chosen so that the pole does not reduce to a value so low that there is contraction of the bubble during its propagation along an arm. However, the reinforcement must not be such that there is trapping of the bubble. In practice, we will seek to obtain a potential well of constant depth moving along the rafter.
Au lieu de placer le tronçon 40 perpendiculairement au bras, comme dans le cas de la figure 3, on peut adopter une disposition en tirets du genre montré en Figure 4. Sur cette Figure, chacune des rangées de chevrons 24 de la zone d'allongement s'étend sensiblement sur la même longueur. Mais on reconstitue le montage en triangle schématisé en Figure 1 par la présence de brèches Les chevrons, qu'on peut qualifier de garde, qui entourent les chevrons actifs, permettent d'augmenter la régularité. Les chevrons supplémentaires 42, de développement moins important que les chevrons actifs et présentant avec eux un intervalle supérieur au pas entre chevrons actifs, évitent l'enroulement de la bulle allongée autour du dernier chevron. Instead of placing the section 40 perpendicular to the arm, as in the case of FIG. 3, we can adopt a dashed arrangement of the kind shown in FIG. 4. In this FIGURE, each of the rows of rafters 24 of the elongation zone extends substantially over the same length. But we reconstitute the triangle arrangement shown schematically in Figure 1 by the presence of gaps The rafters, which can be described as guard, which surround the active rafters, allow to increase the regularity. The additional chevrons 42, of less significant development than the active chevrons and having with them an interval greater than the pitch between active chevrons, avoid the winding of the elongated bubble around the last chevron.
On peut également, bien que cette solution soit souvent moins avantageuse, placer sous chaque chevron épais 24, un chevron 44 mince, se terminant & proximité du milieu des bras du chevron 24, placé en dessous de ce dernier. Dans la pratique, le développement i des chevrons 44 pourra être sensiblement gal à la moitié du développement L des chevrons 24 (Figure 5). It is also possible, although this solution is often less advantageous, to place under each thick chevron 24, a thin chevron 44, terminating near the middle of the arms of the chevron 24, placed below the latter. In practice, the development i of the rafters 44 may be substantially equal to half the development L of the rafters 24 (Figure 5).
Claims (5)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8601578A FR2593955B1 (en) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | MEMORY DEVICE WITH MAGNETIC BUBBLES |
| FR8617580A FR2608304B2 (en) | 1986-02-05 | 1986-12-16 | MEMORY DEVICE WITH MAGNETIC BUBBLES |
| US07/009,665 US4811286A (en) | 1986-02-05 | 1987-02-02 | Magnetic bubble memory device |
| JP62023719A JPS62248193A (en) | 1986-02-05 | 1987-02-05 | Magnetic bubble memory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8601578A FR2593955B1 (en) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | MEMORY DEVICE WITH MAGNETIC BUBBLES |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2593955A1 true FR2593955A1 (en) | 1987-08-07 |
| FR2593955B1 FR2593955B1 (en) | 1988-05-20 |
Family
ID=9331836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8601578A Expired FR2593955B1 (en) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | MEMORY DEVICE WITH MAGNETIC BUBBLES |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62248193A (en) |
| FR (1) | FR2593955B1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2593955B1 (en) | 1988-05-20 |
| JPS62248193A (en) | 1987-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |