JP2006504210A - Data storage device - Google Patents

Data storage device Download PDF

Info

Publication number
JP2006504210A
JP2006504210A JP2003581205A JP2003581205A JP2006504210A JP 2006504210 A JP2006504210 A JP 2006504210A JP 2003581205 A JP2003581205 A JP 2003581205A JP 2003581205 A JP2003581205 A JP 2003581205A JP 2006504210 A JP2006504210 A JP 2006504210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage device
data storage
data
conduit
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003581205A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4463564B2 (en
JP2006504210A5 (en
Inventor
カウバーン、ラッセル、ポール
Original Assignee
イーストゲイト インベストメンツ リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イーストゲイト インベストメンツ リミテッド filed Critical イーストゲイト インベストメンツ リミテッド
Publication of JP2006504210A publication Critical patent/JP2006504210A/en
Publication of JP2006504210A5 publication Critical patent/JP2006504210A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4463564B2 publication Critical patent/JP4463564B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/02Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
    • G11C19/08Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
    • G11C19/0808Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation
    • G11C19/0816Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation using a rotating or alternating coplanar magnetic field
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/14Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2213/00Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
    • G11C2213/70Resistive array aspects
    • G11C2213/81Array wherein the array conductors, e.g. word lines, bit lines, are made of nanowires

Abstract

ディジタル情報を読み取り可能な形で記憶するデータ記憶装置を説明する。当該記憶装置は1つ以上の記憶素子を備え、当該記憶素子の各々は、連続伝播路の状態に形成される磁壁を維持し、更に広めることができる平面磁気導管を備える。各連続伝播路には少なくとも1つの、好ましくは多数の反転ノードが備えられており、これらのノードにおいて、回転磁界のような適切な印加磁界の作用の下で導管に沿って広がる磁壁の磁化方向は変更される。A data storage device for storing digital information in a readable form will be described. The storage device includes one or more storage elements, each of which includes a planar magnetic conduit that can maintain and further expand the domain wall formed in a continuous propagation path. Each continuous propagation path is provided with at least one, preferably a large number of inversion nodes, at which the domain wall magnetization direction extending along the conduit under the action of a suitable applied magnetic field, such as a rotating magnetic field. Will be changed.

Description

本発明は、コンピュータ・ファイル、ディジタル音楽、ディジタル・ビデオ等のようなディジタル情報を記憶するためのデータ記憶装置に関する。特定すれば、本発明は、何度でもデータを書き込み、読み出すことができるデータ記憶装置に関するものである。   The present invention relates to a data storage device for storing digital information such as computer files, digital music, digital video, and the like. Specifically, the present invention relates to a data storage device that can write and read data any number of times.

近年、媒体の領域をディジタル・データ記憶装置用途の領域用に用いた広範囲のデータ記憶装置が利用できるようになっている。データ記憶装置は、容量、アクセス速度、書き込み/書き換え能力、および(電源あっても、無くても)或る期間に亘ってデータを安定して保持する能力等を含んだ種々の動作特性のいくつかに対応するようになされている。   In recent years, a wide range of data storage devices in which the medium area is used for a digital data storage application area has become available. Data storage devices have several different operating characteristics including capacity, access speed, write / rewrite capability, and the ability to stably hold data over a period of time (with or without power). It is made to correspond to.

公知の記憶装置には、磁気テープ記憶装置、磁気ハード・ディスク記憶装置、および光ディスク記憶装置が含まれる。これらはいずれも、かなり大きな記憶容量、および比較的高速なデータ・アクセスという利点を有し、更にこれらはいずれもデータの素早い書き込み、および書き直しに適応することができる。これらはいずれも、電気機械式または光学式読み取り装置形状の可動部を必要とする。このため、そのようなデータ記憶装置媒体を組み込んだ装置を小型化できる範囲は制限され、また大振動環境におけるデバイスの使用は制限される。いずれの場合においても表面媒体はデータ記憶装置にとって非常に重要であるが、関連の機構はあらゆる支持基板の特性もきめ細かく制御することが必要である。従って、かかる装置は、きめ細かく制御された構造であることが必要である。更に、これらはいずれも、デバイス表面にアクセスすることができる読み取り装置が必要であり、このため装置設計の自由度は制限される場合がある。   Known storage devices include magnetic tape storage devices, magnetic hard disk storage devices, and optical disk storage devices. Both of these have the advantages of significant storage capacity and relatively fast data access, and they can all be adapted for quick writing and rewriting of data. Both of these require moving parts in the form of electromechanical or optical readers. For this reason, the range in which an apparatus incorporating such a data storage medium can be reduced is limited, and the use of the device in a large vibration environment is limited. In any case, the surface medium is very important for the data storage device, but the associated mechanism requires fine-grained control of the properties of any support substrate. Therefore, such a device needs to have a finely controlled structure. In addition, both require a reader that can access the device surface, which may limit the degree of freedom in device design.

本発明の目的は、別の状況においても自由度を有する代替ディジタル・データ記憶装置を提供することである。特定すれば、例えば、小型化が可能であり、さらに/またはスマート・カード、識別タグ、およびパッチ等の別の装置に組み込むことが可能であり、さらに/または柔軟な基板の上で組み込むことが可能であり、さらに/または大振動環境において使用することが可能であり、さらに/または製造が簡単且つ安価な代替ディジタル・データ記憶装置を提供することである。   It is an object of the present invention to provide an alternative digital data storage device that has flexibility in other situations. If specified, for example, it can be miniaturized and / or can be incorporated into another device such as a smart card, identification tag, and patch, and / or can be incorporated on a flexible substrate. It is possible to provide an alternative digital data storage device that can be used and / or used in a high vibration environment and / or is simple and inexpensive to manufacture.

本発明の特別な目的は、ディジタル・データを緊密且つ効果的に格納し、データを本発明装置に書き込み、且つ何度でも読み戻すことができるようにするデータ記憶装置を提供することである。   A particular object of the present invention is to provide a data storage device that allows digital data to be stored tightly and effectively, allowing data to be written to the device of the present invention and read back many times.

従って、本発明によれば、(コンピュータ・ファイル、ディジタル音楽、ディジタル・ビデオ等のような)ディジタル情報を読み取り可能な形に記憶するデータ記憶装置は、1つ以上の、特別には複数の記憶素子を備える。これら記憶素子の各々は、連続伝播路の状態に形成された磁壁を持続し、且つ広めることができる平面磁気導管を備える。この連続路の各々には、少なくとも1つの、あるいは複数の、更に特別には多数の反転ノードが備えられ、適切な印加磁界の作用の下に導管に沿って広がる磁壁の磁化方向はこのノードで変えられ、特に大幅に反転される。   Thus, in accordance with the present invention, a data storage device that stores digital information (such as computer files, digital music, digital video, etc.) in a readable form can include one or more, especially multiple storage devices. The device is provided. Each of these storage elements comprises a planar magnetic conduit that can sustain and widen the domain wall formed in a continuous propagation path. Each of the continuous paths is provided with at least one, a plurality, and more particularly a number of inversion nodes, with which the magnetization direction of the domain wall extending along the conduit under the action of a suitable applied magnetic field is at this node. Can be changed, especially reversed significantly.

各導管は連続伝導路の状態に形成される。従来、導管は閉ループ状に形成されることによってそのような連続伝播路を備える。かかるループには少なくとも1つの、あるいは複数の、特に多数の反転ノードが備えられる。データは、本機構による閉ループ周囲を移動することができる。本機構については以下で概説する。変種においては、磁気導管は反転ノードの完全な閉ループ・ノード形状ではなく、外観的に閉じられたループの周囲をなお循環することができるようにその2つの端部間でデータを転送させる手段を備えた反転ノードの線形連鎖を形成し、例えば、当該連鎖の一方の端部にはデータ書き込み機能を、もう一方の端部にはデータ読み取り機能を備え、更に連鎖の出力から連鎖の入力に電子的にデータをフィード・バックする追加回路を備える。   Each conduit is formed in a continuous conduction path. Conventionally, the conduit is provided with such a continuous propagation path by being formed in a closed loop. Such a loop is provided with at least one or a plurality, in particular a large number of inversion nodes. Data can move around the closed loop by this mechanism. This mechanism is outlined below. In a variant, the magnetic conduit is not a complete closed-loop node shape of the inversion node, but means to transfer data between its two ends so that it can still circulate around the externally closed loop. Form a linear chain of inversion nodes, for example, one end of the chain has a data write function, the other end has a data read function, and an electronic output from the chain output to the chain input In addition, an additional circuit for feeding back data is provided.

方向を変え、且つ特に回転する磁界のような、適切な印加磁界の作用の下で導管全体に広がる磁壁の磁化方向を変え、更に好ましくは磁化方向を大幅に反転させるように適合された導管の構造および形状に、反転ノードは、従来、特徴を備えている。   Of a conduit adapted to change direction and to change the direction of magnetization of the domain wall spreading throughout the conduit under the action of a suitable applied magnetic field, such as a rotating magnetic field, and more preferably to significantly reverse the direction of magnetization. In terms of structure and shape, inversion nodes conventionally have features.

しかし、導管方向と、従って磁壁の広がる方向とはあらゆるポイントにおいて大幅に断絶することなく変化することが必要である。従って、反転ノードの領域内の、且つ反転ノードを備える導管は、伝播方向は特に大幅に変えることなく、導管全体に広がる磁壁の磁化方向を変化させ、好ましくは磁化方向を大幅に反転させるような構造的特徴を有することが必要である。   However, the direction of the conduit and thus the direction in which the domain wall spreads needs to change at all points without significant disruption. Therefore, a conduit in the region of the inversion node and comprising the inversion node changes the magnetization direction of the domain wall extending throughout the conduit, preferably significantly reversing the magnetization direction, without significantly changing the propagation direction. It is necessary to have structural features.

好適な実施形態では、反転ノードは、反転ノードにおける磁化方向の大幅な反転を含む。反転ノードには、方向は最初の経路から遠ざかるように変化し、次に最初の経路に戻るように変化する部分が導管に備えられ、これによって逸脱部分には全体に亘って直接伝播経路は想定できないことが好ましい。特に、逸脱は最初の経路から90度の逸脱を含む。既に示した理由により、最初の経路からの逸脱は導管路に沿って離れるにつれて徐々に行われることが好ましい。   In a preferred embodiment, the reversal node includes a significant reversal of the magnetization direction at the reversal node. The reversal node is provided with a portion of the conduit where the direction changes away from the first path and then changes back to the first path, so that there is no direct propagation path throughout the deviation. Preferably it is not possible. In particular, the deviation includes a 90 degree deviation from the first path. For reasons already shown, the departure from the initial path is preferably made gradually as it moves away along the conduit.

例えば、反転ノードは導管ループ構造内にサイクロイド部、とりわけ内向きのサイクロイド部、またはそのような構造の位相同形を含む。   For example, the inversion node includes a cycloid portion within the conduit loop structure, in particular an inwardly facing cycloid portion, or a phase isomorphism of such a structure.

各ループには、そのようなサイクロイド部が複数備えられることが好ましい。従って本発明による装置は、閉ループ状に形成された多数の磁気導管を備え、当該磁気導管の各々は複数のサイクロイドを備えて導管全体を移動する磁壁の磁化方向を急激に方向反転させるように機能し、これにより適切な駆動磁界が本発明品の導管に沿って磁壁を広げる際、磁壁の反転ポイントとして機能することが好ましい。   Each loop is preferably provided with a plurality of such cycloid portions. Accordingly, the device according to the present invention comprises a number of magnetic conduits formed in a closed loop, each of which comprises a plurality of cycloids and functions to rapidly reverse the direction of magnetization of the domain wall moving through the entire conduit. Thus, it is preferable that an appropriate driving magnetic field functions as a domain wall inversion point when the domain wall is expanded along the conduit of the present invention.

各サイクロイドは導管幅の3倍から10倍の範囲の回転半径を有することが好ましい。磁壁がサイクロイドを通過する際、サイクロイドは磁化方向を大幅に変える、例えばほぼ180度反転させることが好ましい。   Each cycloid preferably has a radius of rotation in the range of 3 to 10 times the conduit width. As the domain wall passes through the cycloid, it is preferred that the cycloid significantly changes the magnetization direction, eg, reverses approximately 180 degrees.

本発明によれば、磁気導管は磁界を制御する作用の下で磁壁を維持、且つ広めることができる構造を有することが必要である。通常の場合、磁気導管は磁性材料から成る連路として形成することができる。従って、本発明による装置内のループは磁気ワイヤ、とりわけ全体的に平面の磁気ワイヤを適切な基板の上に備えることが好ましい。   According to the present invention, the magnetic conduit needs to have a structure capable of maintaining and spreading the domain wall under the action of controlling the magnetic field. In the usual case, the magnetic conduit can be formed as a continuous path made of a magnetic material. Thus, the loop in the device according to the invention preferably comprises a magnetic wire, in particular a generally planar magnetic wire, on a suitable substrate.

従って、データ記憶装置は多数の平面磁気導管、および特に好ましくは、サイクロイドの閉ループ形状の磁気ワイヤを用いる。とりわけ本発明は、磁気ナノスケール技術を用い、装置は好ましくは、サイクロイドの複数の閉ループ形状に形成された多数の平面磁気ナノワイヤを備える。   Thus, the data storage device uses a number of planar magnetic conduits, and particularly preferably a cycloid closed loop magnetic wire. In particular, the present invention uses magnetic nanoscale technology, and the device preferably comprises a number of planar magnetic nanowires formed in a plurality of closed loop shapes of cycloids.

平面磁気ナノワイヤの幅は1μm未満であって、適切な基板上に形成されることが好ましい。幅は、より細いナノスケール・ワイヤを用いて装置の記憶容量の改良を図ることと、それにより製造コストが嵩んで複雑化することのどちらを優先させるかの問題となる。しかしながら、1ミクロン超のワイヤを組み込んだ装置は効果的である可能性はなく、50nmは最新のワイヤ形成技術の費用効果性の実現できそうな下限である。それは技術的効果の限界ではなく、製造技術が改良されれば装置をさらに小型化し、本発明を現実的なものに具現化することができることは強調しておくべきである。   The width of the planar magnetic nanowire is preferably less than 1 μm and is formed on a suitable substrate. The width is a question of whether to prioritize using a thinner nanoscale wire to improve the storage capacity of the device and thereby increase the manufacturing cost and complexity. However, devices incorporating wires greater than 1 micron are not likely to be effective, and 50 nm is a lower limit at which the cost effectiveness of modern wire forming technology is likely to be realized. It should be emphasized that this is not the limit of the technical effect, and that if the manufacturing technique is improved, the apparatus can be further miniaturized and the present invention can be realized in a practical manner.

ワイヤを磁性材料の薄い層形形状の基板上に配置する。ワイヤの厚さを装置の最適性能に合わせて最適化し、一般的には幅の関数とする。特にワイヤの厚さは、一般的にワイヤの幅のおよそ1/40である。ワイヤの厚さは一般的に2nmよりは小さくなく、3nmよりは小さくないことが好ましい。ワイヤの厚さが25nmを越える事は実際にはありえない。   The wire is placed on a thin layered substrate of magnetic material. The wire thickness is optimized for the optimal performance of the device and is generally a function of width. In particular, the thickness of the wire is generally about 1/40 of the width of the wire. The wire thickness is generally not less than 2 nm and preferably not less than 3 nm. In practice, the wire thickness cannot exceed 25 nm.

ワイヤは、光リソグラフィ、X線リソグラフィ、マイクロコンタクト・プリント、イー・ビーム・リソグラフィ、シャドウ・マスクによる堆積、またはその他の適切な方法によって製造可能である。ワイヤは、パーマロイ(Ni80Fe20)またはコバルト鉄のような磁性材料、あるいはその他のソフト磁性材料から製造される。 The wires can be manufactured by optical lithography, X-ray lithography, microcontact printing, e-beam lithography, shadow mask deposition, or other suitable methods. The wire is made from a magnetic material such as permalloy (Ni 80 Fe 20 ) or cobalt iron, or other soft magnetic material.

上述の反転ノードを組み込んだデータ記憶装置に、方向を適切に変える磁界、特に回転する磁界を、以下に一層詳細に述べる操作方法で印加することによって反転ノードにはメモリ機能が与えられる。各々が1つ以上の反転ノードを組み込んだ複数のループ・アレイを備えることによって、本発明による装置はデータを環状に連続して格納することができるようになる。   A memory function is imparted to the inversion node by applying to the data storage device incorporating the inversion node a magnetic field that changes direction appropriately, particularly a rotating magnetic field, in the manner described in more detail below. By providing a plurality of loop arrays, each incorporating one or more inversion nodes, the device according to the present invention can store data in a circular sequence.

本発明の装置にデータを書き込み、これを何度でも読み戻すことが可能である。磁気テープ記憶装置または磁気ハード・ディスク記憶装置とは異なり、本発明には可動部分は不要である。従って小型化が容易に可能であり、大振動環境においても使用可能である。本発明の原理は極めて単純であり、製造コストを低く抑えることができる。更に、本発明品は、未使用時にはメモリにデータを保持するための電力は不要である。   It is possible to write data to the device of the present invention and read it back again and again. Unlike magnetic tape storage devices or magnetic hard disk storage devices, the present invention does not require moving parts. Therefore, it can be easily downsized and can be used in a large vibration environment. The principle of the present invention is very simple, and the manufacturing cost can be kept low. Furthermore, the product of the present invention does not require power for holding data in the memory when not in use.

本発明品は平面状の磁気ワイヤのような磁気導管を多数用いる。平面ワイヤを基板上に形成するが、この基板は、超小型電子メモリとは異なり、装置の電子または磁気動作においては何の役割も行わず、単に機械的な支持という基本的な役割を行っているに過ぎない。従来のシリコン基板もなお使用可能であるが、基板の機能は不要であるため、ガラスまたはプラスチックといったシリコン以外の材料も使用可能である。例えば、カプトン、ポリエチレンテレフタラート、またはマイラ型材料のようなポリイミド、アセテート、ポリメチルメタクリレート、その他が挙げられる。プラスチック基板の利点は、低コストであること、および製造が簡単であるだけでなく、機械的に可撓である可能性を有するため、本発明品をスマート・カードのようなプラスチック・カードまたは衣料品に組み込むのに適することである。   The product of the present invention uses a number of magnetic conduits such as planar magnetic wires. Planar wires are formed on a substrate, which, unlike microelectronic memories, does not play any role in the electronic or magnetic operation of the device, it simply performs the basic role of mechanical support. There are only. Although conventional silicon substrates can still be used, materials other than silicon, such as glass or plastic, can be used because the substrate function is not required. For example, polyimide such as Kapton, polyethylene terephthalate, or mylar type material, acetate, polymethyl methacrylate, and the like. The advantages of the plastic substrate are that it is low cost and not only easy to manufacture, but also has the potential to be mechanically flexible, so that the present invention can be used as a plastic card or apparel such as a smart card. It is suitable for incorporation into goods.

コンパクト・ディスク、磁気テープ、および磁気ハード・ディスク記憶装置とは異なり本発明品の表面に対する機械的アクセスは不要であるため、多数の基板を互いの上に積み重ねて3次元のメモリ立方体を形成することが可能である。   Unlike compact disks, magnetic tapes, and magnetic hard disk storage devices, no mechanical access to the surface of the product is required, so multiple substrates are stacked on top of each other to form a three-dimensional memory cube. It is possible.

本発明の記憶装置の面密度は適度であって、磁気テープより高密度であるがハード・ディスクより密度は低い。データ読み取り/書き込み速度は、必要に応じ高速とすることが可能であり、ハード・ディスク・ドライブの速度よりも高速とすることも可能である。しかし、本発明はデータを環状に連続的に格納し、所定のデータ・ブロックへのアクセス・タイムは比較的緩やかであるので、適用範囲が限定される本発明は、そのままでコンピュータの主ハード・ディスク・ドライブに置き換えられる可能性がある。   The surface density of the storage device of the present invention is moderate, higher than that of the magnetic tape but lower than that of the hard disk. The data read / write speed can be increased as required and can be higher than the speed of the hard disk drive. However, since the present invention continuously stores data in a circular manner and the access time to a predetermined data block is relatively gradual, the present invention, which has a limited scope of application, can be used as it is. May be replaced with a disk drive.

国際特許出願PCT/GB01/05072は、上述のCowburnおよびWellandによる論文の原理の一部を応用、発展させ、磁性材料のナノメートル・スケール・ドットの連鎖、またはナノメートル・スケールの平面磁気ワイヤからディジタル・ロジック回路を構築することができる方法を記述している。   International patent application PCT / GB01 / 05072 applies and develops part of the principles of the above-mentioned papers by Cowburn and Welland, from nanometer-scale dot chains of magnetic materials, or nanometer-scale planar magnetic wires. It describes how a digital logic circuit can be constructed.

図1において、矢印はゲートを構成する磁性材料の細いストリップ内での磁化方向を示している。ゲート中央の構造は、左からの磁化方向を反転させる。   In FIG. 1, the arrows indicate the direction of magnetization in a thin strip of magnetic material that constitutes the gate. The structure in the center of the gate reverses the magnetization direction from the left.

使用の際、ベクトルが装置の平面で時間の経過と共に回転する磁界にゲートを配置する。本発明の装置はいずれの動作理論によっても限定されるものではないが、ワイヤの磁化は、磁気形状の異方性のために一般的に限定され、ワイヤの長軸に沿うことは注目することができよう。これが意味するところは、2つの磁化方向が考えられ、従って自然のバイナリ表現が存在することである。磁壁はワイヤに沿うように印加磁界によって広げられるが、この磁壁によって磁化方向は変更される。印加磁界が回転するということは、角を囲むように磁壁を搬送することが可能であることを意味している。   In use, the gate is placed in a magnetic field whose vector rotates over time in the plane of the device. Although the device of the present invention is not limited by any theory of operation, it should be noted that the magnetization of the wire is generally limited due to the anisotropy of the magnetic shape and is along the long axis of the wire. I can do it. This means that there are two possible magnetization directions and therefore there is a natural binary representation. The domain wall is expanded by the applied magnetic field along the wire, but the magnetization direction is changed by the domain wall. The rotation of the applied magnetic field means that the domain wall can be conveyed so as to surround the corner.

本発明によれば、上述のものに類似するNOTゲートが適切な方法によって製造される。ゲート形状は、本目的に適うように、図1に示す形状に若干の修正を加え、サイクロイド形状を有することが理想的である。ゲートの出力を平面磁気ワイヤのような適切な磁気導管を用いてその入力に再度接続し、閉ループを形成する。かかるループのアレイは、この好適実施形態による本発明の装置を形成する。それは連続的に接続されたサイクロイドの大きな閉ループ形状に形成された平面磁気ナノワイヤを備え、磁気NOTゲートの連鎖を形成する。各連鎖の最後のNOTゲートの出力は、平面磁気ワイヤによって第1のNOTゲートの入力にフィード・バックされ、データ・シーケンスが循環するための閉ループを形成する。   In accordance with the present invention, a NOT gate similar to that described above is manufactured by a suitable method. It is ideal that the gate shape has a cycloid shape with some modifications to the shape shown in FIG. The output of the gate is reconnected to its input using a suitable magnetic conduit such as a planar magnetic wire to form a closed loop. Such an array of loops forms the device of the invention according to this preferred embodiment. It comprises planar magnetic nanowires formed in a large closed loop shape of continuously connected cycloids, forming a chain of magnetic NOT gates. The output of the last NOT gate in each chain is fed back to the input of the first NOT gate by a planar magnetic wire, forming a closed loop for the data sequence to circulate.

サイクロイドは、適切な回転動作する磁界作用の下で、上述したように、また更に以下においてさらに詳細に説明するように、磁壁がナノワイヤを通って広がる際、これらの磁壁を広げるための反転ノードとして機能する。反転出力は回転する印加磁界期間の半分に等しい時間遅延の後にはじめて出現し、これにより各反転ノードは単一メモリセルまたはフリップ−フロップのように見える。従って、サイクロイドのループは連続的円形シフト・レジスタと同一のメモリ機能を有し、本発明によるデータ記憶装置として機能することができる。   Cycloids, as described above, and as described in further detail below, under appropriate rotationally acting magnetic field effects, as domain nodes reverse through the nanowires as domain nodes reverse. Function. The inverted output appears only after a time delay equal to half of the rotating applied magnetic field period, so that each inverted node looks like a single memory cell or flip-flop. Thus, the cycloid loop has the same memory function as a continuous circular shift register and can function as a data storage device according to the present invention.

本発明の別の態様によれば、上述の装置エレメントを1つ以上備えた、また更に時間の変化と共に磁界駆動を制御することができる磁界ドライバを備えたデータ記憶装置を提供することができる。磁界ドライバは、磁界が所定のループの全てのサイクロイドに同時に印加され、更にシステムの全てのループに同時に印加されるように設定されることが好ましい。これによって稼動中の本システムには固有の機能が与えられる。データ・ビットが全て同時に進行するように、ループ全体に一度に磁界を印加する。これは、従来の磁気データ記憶装置の場合のように、書き込みヘッドの下で単に部分的に磁界を印加するのと対比される。   According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a data storage device including one or more of the above-described device elements and further including a magnetic field driver capable of controlling the magnetic field driving with time. The magnetic field driver is preferably set so that the magnetic field is applied to all cycloids of a given loop simultaneously and further to all loops of the system simultaneously. This gives the operating system a unique function. A magnetic field is applied to the entire loop at once so that all data bits travel simultaneously. This is in contrast to simply applying a magnetic field partially under the write head, as is the case with conventional magnetic data storage devices.

適切な磁界であればいずれも想定可能である。磁界ドライバは、所定のシーケンスで動作する2つの直交する磁界−好ましくは交互に現れる−からなる磁界を制御できることが好ましく、時計方向または反時計方向に刻時磁界を形成することが更に好ましい。かかるシステムを用いることによって、データを本発明の第1の態様による記憶装置に格納することが可能である。   Any suitable magnetic field can be envisaged. The magnetic field driver is preferably capable of controlling a magnetic field consisting of two orthogonal magnetic fields, preferably appearing alternately, operating in a predetermined sequence, and more preferably forming a clocked magnetic field in a clockwise or counterclockwise direction. By using such a system, data can be stored in the storage device according to the first aspect of the present invention.

本システムは、データ記憶装置をメモリ記憶装置および検索システムにおいて用いることができるようにするための適切な電気的および/またはデータ入力および/または出力を備えることができる。   The system can comprise suitable electrical and / or data inputs and / or outputs to allow the data storage device to be used in memory storage and retrieval systems.

これより、本発明の原理による磁気データ記憶装置の動作の例を、図2〜図8を参照して例として説明する。
そのような説明のために添付図面の図1〜図8が参照される。
An example of the operation of a magnetic data storage device according to the principles of the present invention will now be described by way of example with reference to FIGS.
For such description, reference is made to FIGS. 1-8 of the accompanying drawings.

図2は図1に類似するが、本発明に最適であるように特別に改造され、サイクロイド形状を有するNOTゲートを示す。ゲートはシリコン基板上での5nmの厚さのパーマロイ(Ni80Fe20)の集束イオンビーム・ミリングによって作成される。明るい白色の陰影だけが磁性材料であり、その他のコントラストはゲート製造中に用いられた多段ミリング工程によるものである。図2Aは、平面磁気ワイヤを用いることによって出力が再び入力に接続され閉ループを形成するゲートを示す。図2Bは、サイクロイド形状を有するゲート構造のクローズアップを示す。印加回転磁界に応答したポイントIおよびIIにおける光磁気測定が図2Cに示されている。入力(トレースI)変化状態と印加回転磁界期間の1/2に等しい出力(トレースII)変化状態との間には1/2サイクルの遅延がある。これはメモリ機能に対応する。 FIG. 2 is similar to FIG. 1 but shows a NOT gate having a cycloid shape, specially modified to be optimal for the present invention. The gate is created by focused ion beam milling of 5 nm thick permalloy (Ni 80 Fe 20 ) on a silicon substrate. Only the bright white shading is magnetic material and the other contrast is due to the multi-stage milling process used during gate fabrication. FIG. 2A shows a gate where the output is again connected to the input by using a planar magnetic wire to form a closed loop. FIG. 2B shows a close-up of a gate structure having a cycloid shape. A magneto-optical measurement at points I and II in response to an applied rotating magnetic field is shown in FIG. 2C. There is a 1/2 cycle delay between the input (trace I) change state and the output (trace II) change state equal to ½ of the applied rotating field period. This corresponds to the memory function.

図3は、サイクロイドの反転作用、および特にこの遅延の発端を説明する。   FIG. 3 illustrates the reversal action of the cycloid and in particular the onset of this delay.

低磁界状態では、サブミクロンの強磁性の平面ワイヤ内の磁化方向は、ワイヤの長軸に沿う傾向にある。それは強磁性形状の異方性のためである。2つの対向方向の磁気がワイヤ内において出会う場合、連続する原子磁気モーメントの再編は急激ではなく一定の距離が離れるにつれ徐々に行われることによって磁壁を形成する。   In low magnetic field conditions, the magnetization direction in a submicron ferromagnetic planar wire tends to be along the long axis of the wire. This is due to the anisotropy of the ferromagnetic shape. When magnets in two opposing directions meet in a wire, the reorganization of successive atomic magnetic moments is not abrupt and is gradually performed as a certain distance leaves, forming a domain wall.

ワイヤに平行に磁界を印加することによって、磁壁は直線的なサブミクロンの磁気ワイヤに沿って広がることができることは今や公知である。本発明を用いる場合、サンプル面において時間の経過と共に回転するベクトルと共に磁界を用いることによって、これもまた方向を変え、且つ角を曲がる磁気ワイヤに沿って磁壁を広げることが可能である。時計方向または反時計方向の回転によって磁界のカイラリティが規定される。磁界および角のカイラリティが同じであるとすれば、磁壁は磁気ワイヤの周囲に広がるはずである。しかし、角のカイラリティは磁壁の方向によって決まり、所定のカイラリティの回転磁界の中では、磁壁は一方方向に向かって、所定の角を通過するだけである。このことは、一定の信号の流れの方向が存在する必要があるというあらゆる論理システムの重要な要件を満たしている。サブミクロンの磁気ワイヤ内のこれら2つの安定した磁化方向によって2つのブール論理状態を表す固有手段が得られる。これは、回転磁界の印加とともに、記憶装置の各論理ユニット操作の基礎を成すものである。   It is now known that domain walls can extend along a straight submicron magnetic wire by applying a magnetic field parallel to the wire. When using the present invention, by using a magnetic field with a vector that rotates over time at the sample surface, it is also possible to change direction and widen the domain wall along a magnetic wire that turns a corner. Magnetic field chirality is defined by clockwise or counterclockwise rotation. Given that the magnetic field and angular chirality are the same, the domain wall should extend around the magnetic wire. However, the chirality of the corner is determined by the direction of the domain wall, and in the rotating magnetic field of the predetermined chirality, the domain wall only passes through the predetermined corner in one direction. This meets the important requirement of any logic system that a certain signal flow direction needs to exist. These two stable magnetization directions in a submicron magnetic wire provide a unique means of representing two Boolean logic states. This forms the basis of the operation of each logical unit of the storage device together with the application of a rotating magnetic field.

図3に示されるサイクロイドは反転機能を備え、適切な回転磁界内にある場合のNOTゲート機能を示す。磁界は反時計方向に回転しているものとする。接合部の末端‘P’(図3B)に到達する磁壁は、接合部(図3C)の第1の角を囲むように広がり、印加磁界が水平から垂直方向に回転すると末端‘Q’に到達する。‘P’と‘Q’との間の磁化はここでは連続的(図3D)である。次に、磁界ベクトルが対向する水平方向に向かって回転し続けると、磁壁は接合部(図3E)の第2の角周囲に広がり、末端‘R’から退出し‘Q’と‘R’との間の連続的磁化に復帰するはずである。接合部直後のワイヤの磁化は、接合部直前のワイヤの磁化と異なり、反転することになる。従って接合部は1/2サイクルの伝播遅延を伴った所望のNOT機能を果たすことになる。この動作は3点回転を行うことによってその方向を反転させる自動車に類似する。   The cycloid shown in FIG. 3 has a reversal function and exhibits a NOT gate function when in a suitable rotating magnetic field. It is assumed that the magnetic field is rotating counterclockwise. The domain wall that reaches the end “P” of the joint (FIG. 3B) spreads around the first corner of the joint (FIG. 3C), and reaches the end “Q” when the applied magnetic field rotates from horizontal to vertical. To do. The magnetization between 'P' and 'Q' is here continuous (FIG. 3D). Next, as the magnetic field vector continues to rotate in the opposite horizontal direction, the domain wall extends around the second corner of the joint (FIG. 3E), exits from the end 'R', and 'Q' and 'R' Should return to continuous magnetization during Unlike the magnetization of the wire immediately before the bonding portion, the magnetization of the wire immediately after the bonding portion is reversed. Thus, the junction performs the desired NOT function with a 1/2 cycle propagation delay. This action is similar to a car that reverses its direction by performing a three-point rotation.

従って、入力に到達から出力を離れるまでの磁壁間には全体で1/2サイクルの遅延がある。本発明では、この同期遅延は関連付けられたメモリ機能を有し、この機能は多数の磁気NOTゲートを纏めて直列に接続し、次に連鎖の出力を入力にパイピングすることによって活用可能であることを認証する。   Therefore, there is a delay of ½ cycle as a whole between the domain walls from reaching the input to leaving the output. In the present invention, this synchronization delay has an associated memory function that can be exploited by connecting a number of magnetic NOT gates together in series and then piping the output of the chain to the input. Authenticate.

図4は、3つのNOTゲートが連鎖状に接続され、連鎖の出力は平面磁気ワイヤによって連鎖の最初にフィード・バックされる本発明の縮小版を示す。磁界を特別に印加することによって2つの異なるデータ・ビット・シーケンスを装置に設定し、次に回転磁界を開始させることによってデータがループ周囲で循環を開始するようにした。   FIG. 4 shows a reduced version of the invention in which three NOT gates are connected in a chain and the output of the chain is fed back to the beginning of the chain by a planar magnetic wire. Two different data bit sequences were set in the device by specially applying a magnetic field, and then the data started to circulate around the loop by starting a rotating magnetic field.

図4BのトレースIは、連鎖の周囲を循環する単純なビット・シーケンスを示す、即ちパターンは回転磁界の5サイクル毎に反復する。図4BのトレースIIは、回転磁界の5サイクル期間でループの周囲を循環する更に複雑なシーケンスを示す。装置は、5ビットのシリアル・シフト・レジスタとして効果的に作用している。データ・ビット・シーケンスは回転磁界のサイクルが終了する度に右方向に1ステップ動作する。これらのデータは反時計方向に回転する磁界を用いることによって得られ、それによってデータは磁界リングの周囲を反時計方向に循環していた。磁界の回転方向を反転させることによって、データは方向を反転させ、更に磁界リングの周囲を時計方向に循環し始めることを発見する。   Trace I in FIG. 4B shows a simple bit sequence that circulates around the chain, ie the pattern repeats every 5 cycles of the rotating field. Trace II in FIG. 4B shows a more complex sequence that circulates around the loop in a 5-cycle period of the rotating field. The device is effectively acting as a 5-bit serial shift register. The data bit sequence operates one step to the right each time the rotating field cycle is completed. These data were obtained by using a magnetic field rotating counterclockwise, whereby the data was circulating counterclockwise around the magnetic field ring. By reversing the direction of rotation of the magnetic field, the data is found to reverse direction and begin to circulate clockwise around the magnetic field ring.

図5は11個のNOTゲートを用いた本発明の試験を示す。図5Bは、ループの周囲を回転磁界の13サイクルの反復期間で循環する単純なビット・シーケンスを示す。   FIG. 5 shows the test of the present invention using 11 NOT gates. FIG. 5B shows a simple bit sequence that circulates around the loop with a 13-cycle repetition of the rotating field.

平面磁気ワイヤの上または下を通る導電リソグラフィック・ワイヤによってデータを各ループに書き込む。ループの一部分に装着された磁気トンネル接合部を用いることによって、あるいはワイヤの角の1つに存在する磁壁の電気抵抗を測定することによって、またはNOTゲートの1つに存在する磁壁の電気抵抗を測定することによって、データを各ループから読み取る。   Data is written to each loop by a conductive lithographic wire that passes above or below the planar magnetic wire. By using a magnetic tunnel junction attached to a portion of the loop, or by measuring the electrical resistance of the domain wall present at one of the corners of the wire, or by reducing the electrical resistance of the domain wall present at one of the NOT gates. Data is read from each loop by measuring.

図6は、これらのデータ入力/出力方法の例を示す。データは、リングの上または下を通る導電電気リソグラフィック・ワイヤ(61)によってループに書き込まれる。データはループの周囲を矢印A方向に循環する。データは、ループ(上部パネル)の1ポイントにおける2つの電気接点(62)間に磁気トンネル接合部を形成することによって、または2つの電気接点(63)を用いてリング(下部パネル)の小さな部分内に含まれるあらゆる磁壁の抵抗を測定することによって読み出される。   FIG. 6 shows examples of these data input / output methods. Data is written into the loop by conductive electrolithographic wire (61) passing over or under the ring. Data circulates around the loop in the direction of arrow A. Data is obtained by forming a magnetic tunnel junction between two electrical contacts (62) at one point of the loop (upper panel) or by using two electrical contacts (63) and a small portion of the ring (lower panel) It is read out by measuring the resistance of any domain wall contained within.

本発明の変形(図示せず)では、磁気導管自体は反転ノードの閉ループを形成せず、代わりに連鎖の一方の端部にはデータ書き込み機能を、且つ連鎖のもう一方の端部には読み出し機能を備えた反転ノードの線形連鎖を形成する。この場合、外部制御回路は、連鎖の出力から連鎖の入力に電子的にデータをフィード・バックし、データは外見上閉じられたループの周囲をなお循環することができるようにする。   In a variant of the invention (not shown), the magnetic conduit itself does not form a closed loop of inversion nodes, but instead has a data write function at one end of the chain and a read at the other end of the chain. Form a linear chain of inverted nodes with functionality. In this case, the external control circuit electronically feeds back data from the output of the chain to the input of the chain, allowing the data to still circulate around the apparently closed loop.

データ・ループは磁界に位置し、そのベクトルはループの面において1Hz−200MHzの範囲の周波数において時間の経過と共に回転する。磁界回転時、磁界の大きさは一定の場合があり、そのとき磁界ベクトルに対し円形の軌跡を形成し、または磁界の大きさは変動する場合があり、そのときは磁界ベクトルに対し楕円形の軌跡を形成する。これを実現するには、面積の小さな装置では、電磁ストリップ・ラインをループの下に配置し、次に交流がストリップ・ラインを通過するようにする。面積がより大きい装置では、ループを保持する基板を4チャンネル電磁石の内部に配置する。   The data loop is located in the magnetic field and its vector rotates with time at frequencies in the range of 1 Hz-200 MHz in the plane of the loop. When rotating the magnetic field, the magnitude of the magnetic field may be constant, in which case a circular trajectory is formed with respect to the magnetic field vector, or the magnitude of the magnetic field may fluctuate. Form a trajectory. To achieve this, in a small area device, the electromagnetic strip line is placed under the loop, and then alternating current passes through the strip line. In an apparatus having a larger area, the substrate holding the loop is disposed inside the 4-channel electromagnet.

磁界の規模は、磁壁を各NOTゲートまでずっと押し込むことが確実にできる程に強力であることは必要であるが、データ入力機構とは無関係に新たな磁壁が凝集できるほど強力である必要はない。   The magnitude of the magnetic field needs to be strong enough to ensure that the domain wall can be pushed all the way to each NOT gate, but not so strong that the new domain wall can agglomerate regardless of the data input mechanism. .

磁壁を各NOTゲートまで押し込むために必要な磁界は、ループの厚さ、ループの幅、およびループを作るために用いられる磁性材料を変更することによって調整可能である。この磁界は、漂遊する周囲の磁界から装置が削除されないほどの大きさであることが必要である。漂遊する磁界の削除が課題となる場合、本発明品はミューメタルを用いることによって保護することが可能である。最適化された装置は50−200Oeの範囲の印加磁界強度を用いる。   The magnetic field required to push the domain wall to each NOT gate can be adjusted by changing the thickness of the loop, the width of the loop, and the magnetic material used to make the loop. This magnetic field needs to be so large that the device is not removed from the stray surrounding magnetic field. When deletion of stray magnetic fields becomes a problem, the product of the present invention can be protected by using mu metal. The optimized device uses an applied magnetic field strength in the range of 50-200 Oe.

本発明は、図7に示すように、単一基板上に多数のデータ・ループを備えることができ、電子マルチプレクサおよびデマルチプレクサを用いて正しいループをアドレス指定することができる。データ書き込みドライバおよびマルチプレクサ(71)と、データ読み取りデマルチプレクサおよび増幅器(72)との間に多数のループが示される。   The present invention can include multiple data loops on a single substrate, as shown in FIG. 7, and the correct loop can be addressed using electronic multiplexers and demultiplexers. A number of loops are shown between the data write driver and multiplexer (71) and the data read demultiplexer and amplifier (72).

ループの数と、各ループにおけるNOTゲートの数との間の最適なバランスは、所定の用途にあうように求められる。多数のNOTゲートをそれぞれ備えた少数のループをパッケージに組み込むことは、非常に容易、且つ安価であるが、製造上の不具合からNOTゲートの1つにでも故障があると、装置全体が故障することになりやすい。また、かかる組み合わせはデータ・アクセスに時間がかかる。所定のデータ・ブロックが読み取り位置の周囲を循環し、この位置に至るまでには、平均して多数のクロックが循環するのを待たねばならないからである。少数のNOTゲートをそれぞれ備えた多数のループは個々のNOTゲートが故障しにくく(故障したゲートを含んだループは、記憶装置の全体容量を大幅に落とすことなく、回路から取り出すことができる)、素早くアクセスすることができるが、読み出しポイントおよび書き込みポイントの数が増え(その結果コスト高になる)、多数のループを単一の集積回路パッケージに組み込むことは複雑化する。本文書の図面はいずれも8個のゲートのループを示している。これは単に比ゆとして示したものであり、実際には各ループは数千のゲートを含む。   The optimum balance between the number of loops and the number of NOT gates in each loop is determined to suit a given application. It is very easy and inexpensive to incorporate a small number of loops each having a large number of NOT gates into a package, but if one of the NOT gates fails due to manufacturing defects, the entire device will fail. It is easy to happen. Such combinations also take time to access data. This is because a predetermined data block circulates around the reading position, and on average, a large number of clocks must be circulated before reaching this position. Many loops, each with a small number of NOT gates, are less prone to failure of individual NOT gates (the loop containing the failed gate can be taken out of the circuit without significantly reducing the overall capacity of the storage device), Although quick access is possible, the number of read and write points increases (and consequently increases cost) and the incorporation of multiple loops into a single integrated circuit package is complicated. All drawings in this document show a loop of 8 gates. This is just a comparison, and in practice each loop contains thousands of gates.

本発明に特有の特徴は、データ・ループ配置の際、2次元平面に限定されないことである。コンパクト・ディスク、磁気テープ、および磁気ハード・ディスク記憶装置とは異なり、本発明品の表面には機械的なアクセスは不要である。図8に示すように、基板を互いの基板の上に配置し、3次元のデータ立方体を形成することができる。このことには、はるかに高いデータ記憶装置密度を実現することができるという利点がある。必要に応じ、立方体内の基板は全て同じ印加回転磁界を共有することができる。それによって、層を互いに同期させ、装置を簡略化させることが可能となる。   A unique feature of the present invention is that the data loop placement is not limited to a two-dimensional plane. Unlike compact disks, magnetic tapes, and magnetic hard disk storage devices, no mechanical access is required on the surface of the product. As shown in FIG. 8, substrates can be placed on top of each other to form a three-dimensional data cube. This has the advantage that much higher data storage density can be achieved. If necessary, all the substrates in the cube can share the same applied rotating magnetic field. Thereby, the layers can be synchronized with one another and the device can be simplified.

本発明は、単一の連続データ・ストリームを入力/出力するように構成可能であり、または必要に応じ、いくつかのリングまたは層を平行して用いることによって多重ビット幅のデータ・ワード・ストリームを格納することが可能である。   The present invention can be configured to input / output a single continuous data stream or, if desired, a multi-bit wide data word stream by using several rings or layers in parallel Can be stored.

アクセス・タイムが低速であるために、本発明はコンピュータの主ハード・ディスクの代替品としては適切ではない。しかしながら、以下の状況およびその他の状況の一部に用途を求めることができる。
・MP3プレーヤのようなポケット・ディジタル・オーディオ・プレーヤ用のディジタル音楽の一時的格納装置。この用途は、通常連続的に再生されるディジタル情報の安価で、非揮発性の、且つ書換え可能な記憶装置を必要とする。幅200nmの平面ワイヤを用いることによって、NOTゲートは1μmの面積を占める。従って、データ連鎖で覆われた1cmの層1つだけで12バイトの連続的データ記憶装置が得られる。これは12分間毎で、数時間のCD品質の音楽には充分である。層を重ねることによって、数時間のCD品質のオーディオが非常に安価に提供される。
・ディジタル・カメラにおけるディジタル写真の一時的記憶装置。この機能は現在フラッシュ電子メモリによって達成されているが、これは高価であり、書き換えサイクルの数が限定される。
・移動電話機、パーソナル・オーガナイザ(organiser)、パーム・トップ・コンピュータ、およびスマート・カードの不揮発性オフライン記憶装置。
Due to the low access time, the present invention is not suitable as an alternative to the main hard disk of a computer. However, applications can be sought in the following situations and some of the other situations.
Temporary storage of digital music for pocket digital audio players such as MP3 players. This application requires an inexpensive, non-volatile and rewritable storage device for digital information that is normally reproduced continuously. By using a planar wire with a width of 200 nm, the NOT gate occupies an area of 1 μm 2 . Thus, a continuous data storage of 12 bytes is obtained with only one 1 cm 2 layer covered with a data chain. This is every 12 minutes, and is sufficient for several hours of CD quality music. By layering, several hours of CD quality audio is provided very inexpensively.
Temporary storage of digital photographs in digital cameras. This function is currently achieved by flash electronic memory, but this is expensive and limits the number of rewrite cycles.
Non-volatile offline storage of mobile phones, personal organizers, palm top computers, and smart cards.

従来の技術による磁気NOTゲート(上記参照)の概略図である。1 is a schematic diagram of a conventional magnetic NOT gate (see above). FIG. A−Cは、本発明によるデータ記憶装置として用いられるように変更された磁気NOTゲートである。AC is a magnetic NOT gate modified to be used as a data storage device according to the present invention. A−Eは、図2AのNOTゲートの構造、および回転磁界Hの作用の下でポイントPから入ってくる磁壁に対してNOTゲート構造が及ぼす影響を示す概略図である。FIGS. 2A to 2E are schematic diagrams illustrating the structure of the NOT gate of FIG. 2A and the influence of the NOT gate structure on the domain wall that enters from the point P under the action of the rotating magnetic field H. FIGS. Aは、環状に接続され5ビットの連続的シフト・レジスタを示す。アスタリスクは図4Bにおいて測定が行われたループ内の点を示す。Bは、回転磁界を印加することによって単純(トレースI)および複雑な(トレースII)ビット・シーケンスがリング周囲を回転するように強制することができる状況を示す。A shows a 5-bit continuous shift register connected in a ring. The asterisk indicates the point in the loop where the measurement was made in FIG. 4B. B shows a situation where simple (trace I) and complex (trace II) bit sequences can be forced to rotate around the ring by applying a rotating magnetic field. Aは、環状に接続され13ビットの連続メモリを形成する11の磁気NOTゲートを示す。アスタリスクは図4Bにおいて測定が行われるループ内の点を示す。Bは、回転磁界の作用の下でループ周囲を循環する単純な13ビットのデータ・シーケンスを示す。A shows 11 magnetic NOT gates connected in a ring to form a 13-bit continuous memory. The asterisk indicates the point in the loop where the measurement is made in FIG. 4B. B shows a simple 13-bit data sequence that circulates around the loop under the action of a rotating magnetic field. 本発明のデータ書き込みおよび読み出し機構の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a data writing and reading mechanism of the present invention. 電子マルチプレクサおよびデマルチプレクサによって個々にアドレス指定された同一の基板上の多数の磁気ループの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of multiple magnetic loops on the same substrate individually addressed by an electronic multiplexer and demultiplexer. 各々が多数のデータ・ループを含み3次元のメモリ立方体を形成する多数の基板の積み重ねの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a stack of multiple substrates, each including multiple data loops to form a three-dimensional memory cube.

Claims (15)

ディジタル情報を読み取り可能な形で記憶するデータ記憶装置は1つ以上の記憶素子を備え、該記憶素子の各々は連続伝播路の状態に形成された磁壁を維持し、且つ広げることができる平面磁気導管を備え、前記連続伝播路の各々には少なくとも1つの反転ノードが備えられ、適切な印加磁界の作用の下で導管に沿って広がる磁壁の磁化方向は当該反転ノードにおいて変更されるデータ記憶装置。   A data storage device that stores digital information in a readable form includes one or more storage elements, each of which is a planar magnetic that can maintain and expand a domain wall formed in a continuous propagation path state. A data storage device comprising a conduit, each continuous propagation path comprising at least one inversion node, wherein the magnetization direction of the domain wall extending along the conduit under the action of a suitable applied magnetic field is changed at the inversion node . 請求項1記載のデータ記憶装置において、各連続路には少なくとも1つの反転ノードが備えられ、適切な印加磁界の作用の下で前記導管に沿って広がる磁壁の磁化方向はこの反転ノードにおいて大幅に反転されるデータ記憶装置。   2. The data storage device according to claim 1, wherein each continuous path is provided with at least one reversal node, and the magnetization direction of the domain wall extending along the conduit under the action of a suitable applied magnetic field is greatly reduced at this reversal node. Data storage device to be inverted. 請求項1または請求項2記載のデータ記憶装置において、各連続路には多数の反転ノードが備えられるデータ記憶装置。   3. The data storage device according to claim 1 or 2, wherein each continuous path includes a large number of inversion nodes. 請求項1〜3のいずれかに記載のデータ記憶装置において、導管は閉ループ状に形成されて連続伝播路を備えるデータ記憶装置。   4. The data storage device according to claim 1, wherein the conduit is formed in a closed loop shape and includes a continuous propagation path. 請求項1〜4のいずれかに記載のデータ記憶装置において、導管は完全な閉ループでなく反転ノードの連鎖を形成し、データが外観上閉じられたループの周囲を循環することができるように、反転ノードの2つの端部間でデータを転送する手段を備え、該手段は、前記連鎖の一方の端部にはデータ書き込み機能を、該連鎖のもう一方の端部にはデータ読み取り機能を備え、更に前記連鎖の出力から前記連鎖の入力に電子的にデータをフィード・バックする追加回路を備えるデータ記憶装置。   5. A data storage device according to any of claims 1 to 4, wherein the conduits form a chain of inversion nodes rather than a complete closed loop, so that data can circulate around a loop that is apparently closed. Means for transferring data between the two ends of the inversion node, said means having a data writing function at one end of the chain and a data reading function at the other end of the chain; And a data storage device further comprising an additional circuit for electronically feeding back data from the output of the chain to the input of the chain. 請求項1〜5のいずれかに記載のデータ記憶装置において、反転ノードは、適切な印加磁界の作用の下で前記導管全体に広がる磁壁の磁化方向を変えるように適応された導管の構造および形状に特徴を備えるデータ記憶装置。   6. A data storage device according to claim 1, wherein the inversion node is adapted to change the magnetization direction of the domain wall extending across the conduit under the action of a suitable applied magnetic field. A data storage device characterized by the above. 請求項6記載のデータ記憶装置において、反転ノードは、回転磁界の作用の下で導管全体に広がる磁壁の磁化方向を大幅に反転させるように適応された導管の構造および形状に特徴を備えるデータ記憶装置。   7. A data storage device according to claim 6, wherein the reversal node is characterized by the structure and shape of the conduit adapted to significantly reverse the direction of magnetization of the domain wall extending throughout the conduit under the action of a rotating magnetic field. apparatus. 請求項6または請求項7記載のデータ記憶装置において、反転ノードは、磁化方向を大幅に反転させるノードに導く逸脱部を備え、さらに最初の経路から遠ざかるように方向を変化させ、その後の方向は最初の経路に戻させる部分を備えるため前記逸脱部の全体にわたって直接伝播路はあり得ないデータ記憶装置。   8. The data storage device according to claim 6, wherein the inversion node includes a deviating portion that leads to a node that significantly reverses the magnetization direction, and further changes the direction away from the first path, and the subsequent direction is A data storage device in which a direct propagation path cannot be provided over the entire deviating portion because it includes a portion to be returned to the first route. 請求項8記載のデータ記憶装置において、逸脱は前記導管の最初の経路から90度の逸脱を含むデータ記憶装置。   9. The data storage device of claim 8, wherein the deviation includes a 90 degree deviation from the initial path of the conduit. 請求項8または請求項9記載のデータ記憶装置において、前記反転ノードは導管ループ構造またはかかる構造の位相同形の中にサイクロイド部を備えるデータ記憶装置。   10. The data storage device according to claim 8, wherein the inversion node includes a cycloid portion in a conduit loop structure or a phase isomorphism of the structure. 請求項10記載のデータ記憶装置であって、各ループに備えられたそのようなサイクロイド部を複数備えたデータ記憶装置。   The data storage device according to claim 10, wherein the data storage device includes a plurality of such cycloid units provided in each loop. 請求項11記載のデータ記憶装置であって、閉ループ状に形成された磁気導管を多数備え、該閉ループの各々はループ全体に移動する磁壁の磁化方向を急激に反転させるように機能するサイクロイドを複数備えたデータ記憶装置。   12. The data storage device according to claim 11, comprising a plurality of magnetic conduits formed in a closed loop shape, each of the closed loops having a plurality of cycloids functioning to suddenly reverse the magnetization direction of the domain wall moving throughout the loop. Data storage device provided. 請求項10〜12のいずれかに記載のデータ記憶装置において、各サイクロイドは前記導管の幅の3〜10倍の範囲の回転半径を有するデータ記憶装置。   13. A data storage device according to claim 10, wherein each cycloid has a turning radius in the range of 3 to 10 times the width of the conduit. 請求項1〜13のいずれかに記載のデータ記憶装置において、前記磁気導管は適切な基板上に特に一般的な平面磁気ワイヤを備えるデータ記憶装置。   14. A data storage device according to any of claims 1 to 13, wherein the magnetic conduit comprises a particularly common planar magnetic wire on a suitable substrate. 請求項14記載のデータ記憶装置において、前記磁気ワイヤは厚さ2nm〜25nm、幅50nm〜1μmの磁気ナノワイヤを備えるデータ記憶装置。   15. The data storage device according to claim 14, wherein the magnetic wire comprises a magnetic nanowire having a thickness of 2 nm to 25 nm and a width of 50 nm to 1 [mu] m.
JP2003581205A 2002-03-27 2003-03-25 Data storage Expired - Fee Related JP4463564B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0207160A GB0207160D0 (en) 2002-03-27 2002-03-27 Data storage device
PCT/GB2003/001266 WO2003083874A1 (en) 2002-03-27 2003-03-25 Data storage device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006504210A true JP2006504210A (en) 2006-02-02
JP2006504210A5 JP2006504210A5 (en) 2009-06-25
JP4463564B2 JP4463564B2 (en) 2010-05-19

Family

ID=9933766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003581205A Expired - Fee Related JP4463564B2 (en) 2002-03-27 2003-03-25 Data storage

Country Status (20)

Country Link
EP (1) EP1514276A1 (en)
JP (1) JP4463564B2 (en)
CN (1) CN100452243C (en)
CU (1) CU23099A3 (en)
EA (1) EA006289B1 (en)
GB (1) GB0207160D0 (en)
HK (1) HK1070982A1 (en)
HR (1) HRP20040884A2 (en)
IS (1) IS7506A (en)
MA (1) MA27296A1 (en)
MX (1) MXPA04009307A (en)
MY (1) MY135448A (en)
NO (1) NO20043958L (en)
NZ (1) NZ535781A (en)
OA (1) OA12989A (en)
PL (1) PL373815A1 (en)
TW (1) TWI310938B (en)
WO (1) WO2003083874A1 (en)
YU (1) YU91604A (en)
ZA (1) ZA200407730B (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009037910A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 Nec Corporation Magnetic random access memory, its writing method, and magnetoresistive effect element
WO2009038004A1 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 Nec Corporation Magnetic random access memory
WO2009122990A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 日本電気株式会社 Magnetoresistive effect element and magnetic random access memory
US8976579B2 (en) 2012-03-23 2015-03-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory element, magnetic memory, and magnetic memory device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008107998A (en) 2005-08-03 2009-09-10 Инджениа Текнолоджи Лимитед (Gb) ACCESS TO MEMORY
KR100819142B1 (en) * 2005-09-29 2008-04-07 재단법인서울대학교산학협력재단 Method of generating strong spin waves and spin devices for ultra-high speed information processing using spin waves
DE112012000271B4 (en) 2011-02-16 2022-01-05 International Business Machines Corporation Ferromagnetic unit that ensures high domain wall velocities

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774179A (en) * 1971-07-22 1973-11-20 J Wiegand Ferromagnetic storage medium
US3811120A (en) * 1973-04-05 1974-05-14 Bell Telephone Labor Inc Magnetic domain propagation arrangement having channels defined by straight line boundaries
GB9925213D0 (en) * 1999-10-25 1999-12-22 Univ Cambridge Tech Magnetic logic elements
DE10033486A1 (en) * 2000-07-10 2002-01-24 Infineon Technologies Ag Integrated memory (MRAM), whose memory cells contain magnetoresistive memory effect
GB0019506D0 (en) * 2000-08-08 2000-09-27 Univ Cambridge Tech Magnetic element with switchable domain structure

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009037910A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 Nec Corporation Magnetic random access memory, its writing method, and magnetoresistive effect element
US8194436B2 (en) 2007-09-19 2012-06-05 Nec Corporation Magnetic random access memory, write method therefor, and magnetoresistance effect element
JP5445133B2 (en) * 2007-09-19 2014-03-19 日本電気株式会社 Magnetic random access memory, writing method thereof, and magnetoresistive element
WO2009038004A1 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 Nec Corporation Magnetic random access memory
JP5327543B2 (en) * 2007-09-20 2013-10-30 日本電気株式会社 Magnetic random access memory
WO2009122990A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 日本電気株式会社 Magnetoresistive effect element and magnetic random access memory
US8976579B2 (en) 2012-03-23 2015-03-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory element, magnetic memory, and magnetic memory device

Also Published As

Publication number Publication date
TW200306536A (en) 2003-11-16
OA12989A (en) 2006-10-13
NO20043958L (en) 2004-12-27
JP4463564B2 (en) 2010-05-19
CN1656568A (en) 2005-08-17
NZ535781A (en) 2005-05-27
YU91604A (en) 2006-05-25
TWI310938B (en) 2009-06-11
MY135448A (en) 2008-04-30
MXPA04009307A (en) 2005-07-05
HK1070982A1 (en) 2005-06-30
EA006289B1 (en) 2005-10-27
GB0207160D0 (en) 2002-05-08
IS7506A (en) 2004-10-15
WO2003083874A8 (en) 2005-02-17
CN100452243C (en) 2009-01-14
EA200401263A1 (en) 2005-04-28
PL373815A1 (en) 2005-09-19
HRP20040884A2 (en) 2005-02-28
CU23099A3 (en) 2005-12-20
ZA200407730B (en) 2005-08-31
EP1514276A1 (en) 2005-03-16
WO2003083874A1 (en) 2003-10-09
MA27296A1 (en) 2005-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7554835B2 (en) Memory access
US8115238B2 (en) Memory device employing magnetic domain wall movement
US7502244B2 (en) Data storage device
JP2005123617A (en) System and method to store data in unpatterned continuous magnetic layer which is not to be patterned
US7336528B2 (en) Advanced multi-bit magnetic random access memory device
US20080106933A1 (en) Advanced multi-bit magnetic random access memory device
EP2353167A1 (en) Racetrack memory device
JP3893456B2 (en) Magnetic memory and magnetic memory array
US20100172169A1 (en) Magnetic structures, information storage devices including magnetic structures, methods of manufacturing and methods of operating the same
JP4463564B2 (en) Data storage
JP2006504210A5 (en)
KR100912436B1 (en) Data storage device
JP2004363350A (en) Minute magnetic substance of annular single magnetic domain structure and method of manufacturing the same or magnetic recording element using the same
US20100085659A1 (en) Information storage devices using magnetic domain wall motion
JPS6059669B2 (en) High density bubble memory element
JPS5911985B2 (en) Bubble domain exchange circuit
GB2430318A (en) Multiple layer magnetic logic memory device
GB2436490A (en) Multiple layer magnetic logic memory device
US3794988A (en) Programmable electromagnetic logic
JPS598906B2 (en) magnetic bubble storage device
JPS5855589B2 (en) bubble domain generator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20090501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100126

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100217

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130226

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees