JP2007096119A - 磁気メモリ、磁気メモリの駆動回路、磁気メモリの配線方法、および磁気メモリの駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ランダム・アクセス性に優れ、かつ、低消費電力を実現し得る磁気メモリを提供する。
【解決手段】 複数の磁性細線１０１…からなるマトリックス構造において列方向（ｘ方向）に隣接し合う複数の磁性細線１０１…を並列に接続し、電源より電流を供給するための配線１０３…と、配線１０２…と配線１０３…との交点と磁性細線１０１…との間に、磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なトランジスタ１０４とを備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】 複数の磁性細線１０１…からなるマトリックス構造において列方向（ｘ方向）に隣接し合う複数の磁性細線１０１…を並列に接続し、電源より電流を供給するための配線１０３…と、配線１０２…と配線１０３…との交点と磁性細線１０１…との間に、磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なトランジスタ１０４とを備えている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、情報記録再生装置、特に、磁性細線における磁区中の磁気モーメントを用いてデータを記録再生する磁気メモリに関する。具体的には、本発明はデータが記録された磁区を電流により移動させることが可能な磁気メモリ、磁気メモリの駆動回路、磁気メモリの配線方法、および磁気メモリの駆動方法に関するものである。
従来から、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、固体ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などの不揮発性メモリが多くの商品に用いられている。
ＨＤＤに関しては、安価に、１００ＧＢ（ギガバイト）を超える大量のデータを記録することができる。しかし、ＨＤＤでは、回転している記録媒体から数ｎｍ離れたところで読み書きヘッドを移動させなければならない。したがって、ＨＤＤに振動を加えると、ヘッドが媒体を物理的に損傷し、ＨＤＤが故障する可能性がある。
固体ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）に関しては、１ＧＢのデータを記録することができるものが開発されているが、ＨＤＤに比べて、１ＧＢあたりの単価が高価なものとなっている。更に、代表的な固体ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）であるフラッシュ・メモリは、記録を行う際に１μｓｅｃ以上の時間が必要であり、これは他のメモリと比較すると非常に大きい時間である。さらに、フラッシュ・メモリにおける書き換え回数は、１００万回程度であり、これ以上のデータの書き込みを行うと、セルに記録したデータが消失してしまうという問題がある。
その他の固体ランダム・アクセス・メモリである、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）、ＯＵＭ（Ｏｖｏｎｉｃ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ＲＡＭ）においても、数ＭＢ程度の容量しか実現されていない。
以上のように、不揮発性メモリ素子には、ＨＤＤのような媒体と再生／読み取り素子間のギャップ制御や駆動機構が無く、低コストかつＨＤＤに匹敵する記録容量を有し、さらに、書き換え回数が無制限であることが要求されている。
このような課題を克服するために考案されたのが、基板と垂直方向に配置した磁性細線に情報を多数記録するＭＲＴＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｃｅ Ｔｒａｃｋ Ｍｅｍｏｒｙ）である。ＭＲＴＭについては、特許文献１および２に詳細に記載されているため、以下では簡単に紹介する。
図９は、特許文献１および２に記載されているＭＲＴＭの単位セルの構成図である。図９を参照して、ＭＲＴＭを説明する。ＭＲＴＭの単位セル９００Ｂは、シリコン基板１２０上に垂直に配置したＵ字型形状の磁性細線１０１と、記録素子１０６と、再生素子１０７と、磁性細線１０１に電流９０１を供給する電源とで構成されている。
さらに、磁性細線１０１は、物理的な切込みで区切られた複数の磁区９０３…からなる。各磁区９０３の磁化の向きにより、情報の“１”、“０”を記録している。つまり、磁性材料でできたビット・セルが、基板に対して垂直に多数積層されていることになる。たとえば、１０ミクロンの長さの磁性細線１０１に、１つあたり０．１ミクロンの長さを有する磁区を形成すれば、１００ビットもの情報を垂直方向に積層して記録することができる。
また、図１０は、ＭＲＴＭ９００の主要部の概略図である。図１０に示すように、ＭＲＴＭ９００は、単位セル９００Ｂを配線１０２を用いて電気的に直列に複数接続させることで構成されている。
次に、ＭＲＴＭにおける情報の記録/再生方法について説明する。図９に示すように、磁性細線１０１は、情報を記録する領域である記録領域９０４と、それ以外の領域であるリザーブ領域９０５とに分けられており、記録情報は、記録領域９０４中の磁区９０３に記録されている。
情報を再生する場合には、磁性細線１０１に電流９０１を流すことによって、情報が記録されている磁区９０３を区切る磁壁を、記録領域９０４からリザーブ領域９０５へと移動させ、再生を行いたい情報が記録されている磁区９０３を再生素子１０７上部に移動させる。なお、電流９０１はパルス電流であり、その方向・パルス数により、磁壁が移動する方向・距離を制御することができる。
図１１は、磁気メモリの記録/再生方法を示す図である。再生素子１０７は、図１１に示すようにＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子９０８を含んでおり、ＴＭＲ素子９０８の上に移動してきた磁区９０３の磁化により、ＴＭＲ素子９０８の自由層における磁化の向きが変化する。この自由層の磁化の向きをＴＭＲ効果により検知することによって、情報の“１”、“０”を読み取ることができる。
また、情報を記録する場合は、再生時と同様に磁性細線１０１に電流９０１を流すことによって（図９参照）、情報が記録されている磁区９０３間を区切る磁壁を、記録領域９０４からリザーブ領域９０５へと移動させ、記録を行いたい磁区９０３を記録素子１０６上部に移動させる。ここで、記録素子１０６に電流を流し、それにより発生する磁界によって、記録素子上部の磁区９０３の磁化の方向を設定することで、情報の“１”“０”を記録する。
米国特許第６８３４００５号明細書
米国特許出願公開第２００４／０２５１２３２号明細書
ところで、ＭＲＴＭの記録／再生速度は、１〜１００ｎｓであり、従来のＤＲＡＭと同等の速度を有する。また、ＭＲＴＭは、より小さいチップ面積に多くの情報を記録することが可能なため、低コスト化を実現することができる。また、ＨＤＤのような駆動機構を備えないため、既存の半導体と同等の信頼性を備えている。そのため、ＭＲＴＭに対しては、すべての不揮発性メモリを置き換えるようなユニバーサルメモリとしての応用が期待されている。
しかしながら、これまでのＭＲＴＭにおいては、図１０に示すように、電源に対して磁性細線を直列に繋いで配線している。そのため、配線抵抗が非常に大きくなり、磁性細線に電流を供給する際の消費電力が大きくなるという問題がある。
また、磁性細線が直列に繋がれているために、すべての磁性細線に同じ電流が供給されることになる。そのため、すべての磁壁は、同時に同じ方向に移動することになる。したがって、従来のＭＲＴＭは、任意のセルの磁壁を個別に移動させることができず、ランダム・アクセス性に劣り、情報処理スピードが下がってしまうという欠点を有する。
一般に、ＭＲＡＭなどにおいては、ランダム・アクセス性を向上するために、ワード線とビット線との交差点に、メモリ素子と選択トランジスタを配置した構造をとっている。図１２は、ＭＲＡＭにおけるセル・アレイを示す図である。ＭＲＡＭに設けられたセルを選択する際には、ワード線８０１とビット線８０２とに電圧を印加することで、ワード線８０１とビット線８０２とが交差する箇所に設けられた選択トランジスタ８０４をオンとする。これにより、電圧が印加されたワード線８０１とビット線８０２とが交差する箇所に配置されているメモリ素子８０３に対して、ビット線８０２からアース８０５へと電流が流れ、メモリ素子８０３の情報を読み取ることができる。
このように、ＭＲＡＭにおいては、電圧を印加するビット線とワード線との間に、選択トランジスタを配置したメモリ素子を挟みこむことで、セル選択を可能とし、情報処理速度を向上させている。
しかしながら、図１２に示すように、ＭＲＡＭなどのメモリ素子における配線方法では、メモリ素子の片側が常にアースに接続されているために、メモリ素子に流れる電流方向を変えることができない。
さらに、ＭＲＴＭにおいては、磁性細線に流す電流方向を適時変えることにより、所望の方向に磁壁を移動させなければならないため、ＭＲＡＭにおける配線方法を利用することができない。
本発明は上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ランダム・アクセス性に優れ、かつ、低消費電力を実現し得る磁気メモリ、磁気メモリの駆動回路、磁気メモリの配線方法、および磁気メモリの駆動方法を提供することにある。
本発明の磁気メモリは、上記従来の課題を解決するために、複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリであって、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の磁性細線を並列に接続し、前記電源より電流を供給するための並列接続配線と、上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の磁性細線のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なスイッチング素子と、を備えていることを特徴としている。
磁気メモリとしてのＭＲＴＭは、一般的に、複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されている構造を有している。そして、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生が行われる。
しかしながら、従来のＭＲＴＭにおいては、電源に対して磁性細線を直列に接続しているために、消費電力が大きくなるという問題があった。さらに、従来のＭＲＴＭは、任意のセルの磁壁を個別に移動させることができないので、ランダム・アクセス性に劣るという問題もあった。
上記構成によれば、上記マトリックスの列方向に隣接し合う複数の磁性細線が、並列接続配線により並列に接続され、この並列接続配線を介して前記電源より磁性細線に電流が供給される。したがって、本発明の磁気メモリによれば、磁性細線による抵抗値を従来のＭＲＴＭよりも低減させることができるので、消費電力を低減させることができる。
さらに、上記構成によれば、各磁性細線にスイッチング素子を設けるので、任意の磁性細線の磁壁を個別に移動させることができる。これにより、本発明の磁気メモリは、従来のＭＲＴＭよりもランダム・アクセス性が向上されている。
さらに、上記構成の磁気メモリにおいて、複数の磁性細線における任意の磁性細線に設けられた並列接続配線が、当該磁性細線と上記マトリックスの行方向に隣接する磁性細線に設けられた並列接続配線と同一であることが好ましい。
上記構成によれば、マトリックスの行方向に隣り合う磁性細線の間で、並列接続配線が共通化されているので、電源と各磁性細線とを接続する並列接続配線の本数を低減させることができる。これにより、単位面積あたりにより多くの磁性細線を形成することができるので、記録密度を向上させることができる。
また、上記複数の磁性細線における任意の磁性細線に設けられた並列接続配線が、当該磁性細線と上記マトリックスの行方向に隣接する磁性細線に設けられた並列接続配線と異なっていてもよい。
上記構成によれば、マトリックスの行方向に隣接し合う磁性細線のそれぞれが、異なる並列接続配線により独立して電源と接続されている。これにより、マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線に対して、同時に電源から電流を供給して磁壁を移動させることが可能となるので、磁気メモリを高速に駆動することが可能となる。
また、本発明の磁気メモリは、複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリであって、上記直列に接続された複数の磁性細線を、１つの集合体として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の集合体を並列に接続し、前記電源より電流を供給するための並列接続配線と、上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の集合体のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なスイッチング素子と、を備えていることを特徴としてもよい。
上記構成によれば、マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の集合体が、並列接続配線により並列に接続され、その並列接続配線を介して電源から各集合体に電流が供給される。したがって、本発明の磁気メモリによれば、磁性細線による抵抗値を従来のＭＲＴＭよりも低減させることができるので、消費電力を低減させることができる。
さらに、上記構成によれば、各集合体にスイッチング素子を設けるので、任意の集合体に含まれる磁性細線の磁壁を個別に移動させることができる。これにより、本発明の磁気メモリは、従来のＭＲＴＭよりもランダム・アクセス性が向上されている。
特に、上記構成によれば、複数の磁性細線に対して１つのスイッチング素子を設けることになるので、１つの磁性細線に対して１つのスイッチング素子を設ける構成によりもスイッチング素子の数を低減させることができる。これにより、磁気メモリのコストを低減させることができるとともに、単位面積あたりにより多くの磁性細線を形成して記録密度を向上させることができる。
また、上記構成の磁気メモリにおいて、上記複数の集合体における任意の集合体に設けられた並列接続配線が、当該集合体と上記マトリックスの行方向に隣接する集合体に設けられた並列接続配線と同一であることが好ましい。
上記構成によれば、マトリックスの行方向に隣り合う集合体の間で、電源と接続される並列接続配線が共通化されているので、電源と各集合体とを接続する並列接続配線の本数を低減させることができる。これにより、単位面積あたりにより多くの磁性細線を形成することができるので、記録密度を向上させることができる。
また、上記複数の集合体における任意の集合体に設けられた並列接続配線が、当該集合体と上記マトリックスの行方向に隣接する集合体に設けられた並列接続配線と異なっていてもよい。
上記構成によれば、マトリックスの行方向に隣接し合う集合体のそれぞれが、異なる並列接続配線により独立して電源と接続されている。これにより、マトリックスの行方向に隣接し合う複数の集合体に対して、同時に電源から電流を供給して磁壁を移動させることが可能となるので、磁気メモリを高速に駆動することが可能となる。
また、本発明の磁気メモリの駆動回路は、上記構成の磁気メモリの駆動回路であって、上記電源から上記磁性細線に供給される電流の向きを変更可能であることを特徴としている。
上記構成の駆動回路によれば、電源から磁性細線に供給される電流の向きが変更されるので、磁性細線における磁壁の移動方向を変更することが可能となる。これにより、磁性細線における磁区を移動させ、本発明の磁気メモリに対する情報の記録／再生が可能となる。
また、本発明の磁気メモリの配線方法は、複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの配線方法であって、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の磁性細線を、並列接続配線により並列に接続し、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流を供給し、上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の磁性細線のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることを特徴としている。
また、本発明の磁気メモリの配線方法は、複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの配線方法であって、上記直列に接続された複数の磁性細線を、１つの集合体として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の集合体を、並列接続配線により並列に接続し、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流を供給し、上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の集合体のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることを特徴としている。
また、本発明の磁気メモリの駆動方法は、複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、駆動回路を介して電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの駆動方法であって、上記磁気メモリは、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の磁性細線が、並列接続配線により並列に接続され、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流が供給されるものであり、上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の磁性細線のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替え、さらに、上記駆動回路によって上記磁壁を移動させる電流の方向を切り替えることで、上記磁気メモリを駆動することを特徴としている。
また、本発明の磁気メモリの駆動方法は、複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、駆動回路を介して電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの駆動方法であって、上記磁気メモリは、上記直列に接続された複数の磁性細線を、１つの集合体として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の集合体を、並列接続配線により並列に接続し、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流を供給し、上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の集合体のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替え、さらに、上記駆動回路によって上記磁壁を移動させる電流の方向を切り替えることで、上記磁気メモリを駆動することを特徴としている。
上記構成の磁気メモリの配線方法または駆動方法によれば、本発明の磁気メモリと同様の作用効果を得ることができる。
本発明によれば、ランダム・アクセス性に優れ、なおかつ低消費電力を実現し得る磁気メモリを提供することが可能となる。
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成を有する部材には同一の参照符号を付すことにより、その部材に関する説明は繰り返さない。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成を有する部材には同一の参照符号を付すことにより、その部材に関する説明は繰り返さない。
図１は、本実施形態に係る磁気メモリ１００の主要部の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る磁気メモリ１００における単位セルは、磁性細線１０１と、磁性細線１０１の底部に設けられる記録素子１０６と、再生素子１０７とから構成される。さらに、磁気メモリ１００は、磁性細線１０１を直列に接続する配線（直列接続配線）１０２…と、磁性細線１０１に直交するように配置された配線（並列接続配線）１０３…と、トランジスタ１０４…と、トランジスタ１０４…を駆動するための配線１０５…とを有している。また、複数の磁性細線１０１は、基板１２０の同一平面上にマトリックス状に配設されている。
さらに、磁性材料からなる磁性細線１０１には、図９に示した特許文献１および２に記載されているＭＲＴＭと同様に、物理的な切込みで区切られた磁区９０３…（図９参照）が形成されている。そして、磁気メモリ１００は、各磁区９０３の磁化の向きにより、情報の“１”“０”を記録している。
そして、図１に示すように、磁性細線１０１…を直列に結ぶ配線１０２…は、マトリックスの行方向（図１におけるｘ軸方向）に延伸されている。また、磁性細線１０１に直交するように配置された配線１０３…は、マトリックスの列方向（図１におけるｙ軸方向）に延伸されている。
なお、配線１０３は、図１に示すように、隣接する単位セル間に１本ずつ配設されている。すなわち、各磁性細線１０１を直列に結ぶ配線１０２と、磁性細線１０１に直交する配線１０３とは、格子状に形成されている。
また、トランジスタ１０４は、図１に示すように、各磁性細線１０１の片端に１つずつ形成されている。さらに、トランジスタ１０４にゲート電圧を印加するための配線１０５は、各磁性細線１０１を直列に結ぶ配線１０２に平行となるよう、図１におけるｘ軸方向に配設されている。
かかる磁性細線１０１を直列に結ぶ配線１０２…、および磁性細線１０１に直交するように配置された配線１０３…のそれぞれに流れる電流の方向を制御することによって、磁性細線１０１に流れる電流方向を制御し、磁性細線１０１内に形成された磁壁を所望の方向に移動することができる。
また、トランジスタ１０４のオン／オフを制御し、所望の箇所に電流を供給することにより、所望の磁性細線１０１内に形成された磁壁のみを移動することができる。なお、上記配線に流れる電流の方向および磁壁の移動方向の設定動作については後述する。
ここで、各磁性細線１０１を直列に結ぶ配線１０２、および各磁性細線１０１に直交するように配置された配線１０３の材料は、磁気メモリ１００の構成等に応じて適宜選択すればよい。たとえば、電気抵抗が低く断面積を小さくすることができ、消費電力を低減することが可能であるとの理由から、銅・アルミニウム・ニッケル・白金等の金属配線が好ましいといえる。
一方、磁性細線１０１を形成する材料としては、磁気エネルギー（磁化）、交換相互作用エネルギー、磁気異方性エネルギー、ダンピング係数を適切に選択した強磁性（フェロ磁性、又はフェリ磁性）を示す磁性材料であることが望ましい。これら磁性材料の代表的なものとしては、パーマロイ、ＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏからなる合金、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏからなる合金にＢ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｐｔを添加した磁性材料がある。その他に希土類−遷移金属合金などもある。
なお、磁性材料（たとえばＮｉＦｅ合金（パーマロイ））からなる磁性細線１０１は、Ｓｉ基板上にＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４膜などを形成し、これにトレンチと呼ばれる高アスペクト比の穴を形成した後に、その中に磁性材料を充填して作製する。
トレンチは、たとえば、断面が１００ｎｍ×１００ｎｍの大きさを有しており、深さが０．５μｍ〜１０μｍである。なお、トレンチの断面形状は円形でも四角形でも構わない。また、トレンチの形成および磁性材料の充填方法としては、たとえば、ＤＲＡＭ製造プロセスにおいて使用されている半導体のエッチング方法を用いてトレンチを形成した後に、メッキ法を用いて磁性材料を充填する方法がある。さらに、本実施形態に係る磁気メモリ１００の構成要素は、すべて半導体プロセスを用いて製造することができる。
さらに、図２に示すように、磁性細線１０１（１０１ａ〜１０１ｆ）に直交するように配置された配線１０３の端子１ａ・１ｂ・１ｃと、駆動回路１０８の端子とは、電気的に接続されている。この駆動回路１０８は、スイッチ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆを有している。そして、スイッチ２ａ・２ｃ・２ｅは、電源のプラス電位（端子）と電気接続されている。また、スイッチ２ｂ・２ｄ・２ｆは、グランド電位と電気接続されている。
また、スイッチ２ａ〜２ｆは、電界効果トランジスタを用いたスイッチである。さらに、スイッチ２ａ〜２ｆは、図示しないが、公知の制御手段によって動作し、駆動回路１０８に接続された端子１ａ〜１ｃのそれぞれについて、電源のプラス電位に接続するか、グランド電位に接続するか、または開放するかを切り替えることができるようになっている。すなわち、スイッチ２ａ〜２ｆが動作することによって、端子１ａ〜１ｃを、プラスに短絡（接続）させるか、マイナスに短絡（接続）させるか、プラス／マイナスのいずれにも接続しない開放状態とするかを切り替えることができるようになっている。
図３は、図２におけるＡ−Ａ’断面図を示している。本実施形態に係る磁気メモリ１００におけるトランジスタ１０４は、図３（ａ）に示すように、磁性細線１０１の上面における配線１０２と配線１０３とが交差する位置に配置されている。また、図３（ｂ）に示すように、基板面にトランジスタ１０４を形成し、トレンチ内に導電体を充填した導電体配線１３０により、トランジスタ１０４と磁性細線１０１とを接続してもよい。さらに、図３（ｃ）に示すように、磁性細線１０１の上下を、図３（ａ）に示す構成と逆に形成してもよい。
次に、図２を用いて、本実施形態に係る磁気メモリ１００の駆動方法について説明する。
たとえば、端子１ａについては、スイッチ２ａ・２ｂが共にオフ状態の場合、「開放状態」であるといえる。また、スイッチ２ａがオン状態でスイッチ２ｂがオフ状態の場合は、端子１ａは「プラスに短絡している」といえ、スイッチ２ａがオフ状態でスイッチ２ｂがオン状態の場合は、端子１ａは「マイナスに短絡している」といえる。
このように、駆動回路１０８によって、端子１ａ〜１ｃを電源のプラス電位に接続するか、グランド電位に接続するか、または開放するかを切り替えることができ、その切り替えパターンに応じて、配線１０３の間に所望の電圧差を印加することができる。
さらに、配線１０２上のトランジスタ１０４ａ〜１０４ｆは、電流を流す磁性細線１０１ａ〜１０１ｆを選択するためのスイッチング機能を果たす。すなわち、自身に接続されたトランジスタがオン状態となっている磁性細線１０１ａ〜１０１ｆにのみ、その磁性材料の両端に接続された配線１０３の電圧差に対応した電流が流れることになる。これにより、磁性細線１０１ａ〜１０１ｆのうち、特定の磁性細線だけの磁壁を移動させることが可能となる。
たとえば、駆動回路１０８内のスイッチ２ａ・２ｄをオン状態にし、スイッチ２ｂ・２ｃをオフ状態にする。さらに、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｃをオン状態にし、トランジスタ１０４ｄ〜１０４ｆをオフ状態にする。
このとき、電流は、以下の３つの経路に流れる。
（１）端子１ａ→交点ア→磁性細線１０１ａ→交点エ→端子１ｂ→グランド
（２）端子１ａ→交点イ→磁性細線１０１ｂ→交点オ→端子１ｂ→グランド
（３）端子１ａ→交点ウ→磁性細線１０１ｃ→交点カ→端子１ｂ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃにおいて、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
（１）端子１ａ→交点ア→磁性細線１０１ａ→交点エ→端子１ｂ→グランド
（２）端子１ａ→交点イ→磁性細線１０１ｂ→交点オ→端子１ｂ→グランド
（３）端子１ａ→交点ウ→磁性細線１０１ｃ→交点カ→端子１ｂ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃにおいて、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
なお、磁壁は、電流の流れる方向と逆に動くものとして説明する。磁性細線１０１の磁性材料の種類によっては、電流の流れる方向と同じ方向に動く場合もある。
逆に、スイッチ２ｂ・２ｃをオン状態にし、スイッチ２ａ・２ｄをオフ状態にする。さらに、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｃをオン状態にし、１０４ｄ〜１０４ｆをオフ状態にする。
このとき、電流は、以下の３つの経路に流れる。
（１）端子１ｂ→交点エ→磁性細線１０１ａ→交点ア→端子１ａ→グランド
（２）端子１ｂ→交点オ→磁性細線１０１ｂ→交点イ→端子１ａ→グランド
（３）端子１ｂ→交点カ→磁性細線１０１ｃ→交点ウ→端子１ａ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃにおいて、ｘ軸の負方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃ中の磁壁は、ｘ軸の正の方向に向かって移動することになる。
（１）端子１ｂ→交点エ→磁性細線１０１ａ→交点ア→端子１ａ→グランド
（２）端子１ｂ→交点オ→磁性細線１０１ｂ→交点イ→端子１ａ→グランド
（３）端子１ｂ→交点カ→磁性細線１０１ｃ→交点ウ→端子１ａ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃにおいて、ｘ軸の負方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃ中の磁壁は、ｘ軸の正の方向に向かって移動することになる。
また、電流が流れる磁性細線の数を制限したい場合は、たとえば、駆動回路１０８内のスイッチ２ａ・２ｄをオン状態にし、スイッチ２ｂ・２ｃをオフ状態にする。さらに、トランジスタ１０４ａのみをオン状態にし、トランジスタ１０４ｂ〜１０４ｆをオフ状態にする。これにより、電流は、端子１ａ→交点ア→交点エ→端子１ｂ→グランドの一つの経路にのみ流れる。
すなわち、磁性細線１０１ａにのみ、ｘ軸の正の方向に電流が流れることになる。これにより、磁性細線１０１ａの磁壁だけが、ｘ軸の負の方向に移動することになる。同様にして、磁性細線１０１ｂ・１０１ｃのみに電流を所望の方向に流し、磁壁を移動させることも可能となる。
一方、スイッチ２ｃ・２ｆをオン状態にし、スイッチ２ｄ・２ｅをオフ状態にする。さらに、トランジスタ１０４ｄ〜１０４ｆをオン状態にし、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｃをオフ状態にする。
このとき、電流は以下の３つの経路に流れる。
（１）端子１ｂ→交点エ→磁性細線１０１ｄ→交点キ→端子１ｃ→グランド
（２）端子１ｂ→交点オ→磁性細線１０１ｅ→交点ク→端子１ｃ→グランド
（３）端子１ｂ→交点カ→磁性細線１０１ｆ→交点ケ→端子１ｃ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆには、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
（１）端子１ｂ→交点エ→磁性細線１０１ｄ→交点キ→端子１ｃ→グランド
（２）端子１ｂ→交点オ→磁性細線１０１ｅ→交点ク→端子１ｃ→グランド
（３）端子１ｂ→交点カ→磁性細線１０１ｆ→交点ケ→端子１ｃ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆには、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
逆に、スイッチ２ｄ・２ｅをオン状態にし、スイッチ２ｃ・２ｆをオフ状態にする。さらに、トランジスタ１０４ｄ〜１０４ｆをオン状態にし、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｃをオフ状態にする。
このとき、電流は、以下の３つの経路に流れる。
（１）端子１ｃ→交点キ→磁性細線１０１ｄ→交点エ→端子１ｂ→グランド
（２）端子１ｃ→交点ク→磁性細線１０１ｅ→交点オ→端子１ｂ→グランド
（３）端子１ｃ→交点ケ→磁性細線１０１ｆ→交点カ→端子１ｂ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆにおいて、ｘ軸の負方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆ中の磁壁は、ｘ軸の正の方向に向かって移動することになる。
（１）端子１ｃ→交点キ→磁性細線１０１ｄ→交点エ→端子１ｂ→グランド
（２）端子１ｃ→交点ク→磁性細線１０１ｅ→交点オ→端子１ｂ→グランド
（３）端子１ｃ→交点ケ→磁性細線１０１ｆ→交点カ→端子１ｂ→グランド
すなわち、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆにおいて、ｘ軸の負方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆ中の磁壁は、ｘ軸の正の方向に向かって移動することになる。
このようにして、スイッチ２ａ〜２ｆの接続パターンを変化させていけば、所望の磁性細線１０１に所望の方向から電流を流すことができ、所望の磁性細線１０１の磁壁を移動させることが可能となる。
以上説明してきたように、所望の磁性細線１０１に流れる電流の方向を制御し、磁壁を移動させることによって、所望の磁性細線１０１について情報の記録もしくは再生を行うことができる。このことについて、図２を用いてさらに説明する。
情報を再生する場合は、上述の駆動回路１０８およびトランジスタ１０４のオン／オフ動作により、情報を再生する磁性細線１０１を選択し、所望の方向に磁壁を移動させる。これにより、再生を行いたい情報が記録されている磁区を、再生素子１０７（図１参照）の上部に移動させる。
ここで、再生素子１０７は、図１１に示すようにＴＭＲ素子９０８を含んでおり、ＴＭＲ素子９０８の上に移動してきた磁区９０３の磁化の向きにより、ＴＭＲ素子９０８における自由層の磁化の向きが変化する。この自由層の磁化の向きをＴＭＲ効果により検知することによって、情報の“１”“０”を読み取ることができる。
また、情報を記録する場合は、再生時と同様に、駆動回路１０８およびトランジスタ１０４におけるオン／オフ動作により、情報を再生する磁性細線１０１を選択し、所望の方向に磁壁を移動させる。これにより、情報が記録されている磁区間を区切る磁壁を移動させ、記録を行いたい磁区を記録素子１０６上部に移動させる。そして、記録素子１０６である配線に電流を流し、それにより発生する磁界によって、記録素子の上部における磁区の磁化方向を設定することで、“１”、“０”を記録する。
ただし、同一の配線１０２に接続された隣接する磁性細線１０１（ｘ方向に隣り合う磁性細線１０１）に同時に電流を流すことはできない。この理由について、図２を用いて以下に説明する。
ｘ方向に隣接する磁性細線として、磁性細線１０１ａと磁性細線１０１ｄとを例に挙げて考える。磁性細線１０１ａにｘ軸の正方向へ電流を流す場合、端子１ａ→交点ア→交点エ→端子１ｂの方向に電流が流れる。一方、磁性細線１０１ｄにｘ軸の正の方向に電流を流す場合には、端子１ｂ→交点エ→交点キ→端子１ｃの方向に電流が流れる。
しかしながら、一本の配線の中で異なる向きに電流を流すことは、物理的に不可能である。つまり、交点エ→端子１ｂの方向の電流と、端子１ｂ→交点エの方向の電流とを、同一の配線１０３上において実現することは不可能である。よって、隣接する磁性細線１０１ａと１０１ｄを同時に駆動することができないということがわかる。この他の配線パターンで隣接して配置された磁性細線１０１ａ・１０１ｄを同時に駆動しようとする場合であっても、電流の流れに物理的矛盾が生じてしまうことがある。
よって、実際に本実施形態に係る磁気メモリ１００を駆動する場合においては、個々の磁性細線１０１を、所定の時間差をもって駆動する時分割走査方式を採用することが必要となる。
このように、本実施形態の磁気メモリ１００は、複数の磁性細線１０１…からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接し合う複数の磁性細線１０１…が配線１０２により直列に接続されており、当該複数の磁性細線１０１…のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行うものであって、上記マトリックスにおいて列方向（ｙ方向）に隣接し合う複数の磁性細線１０１ａ〜１０１ｃを並列に接続し、前記電源より電流を供給するための配線１０３…と、配線１０２…と配線１０３…との交点と、上記複数の磁性細線１０１…のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なトランジスタ１０４…を備えているものである。
上記構成によれば、トランジスタ１０４のオン／オフ制御を用いて、マトリックス状に並んだ磁性細線１０１の中から、所望の磁性細線１０１に、所望の方向から電流を供給することが可能となる。これにより、各磁性細線１０１の磁壁を独立して移動させることができ、さらに、ランダム・アクセス性が向上し、情報処理速度が上がる。また、磁性細線１０１は、ｙ方向（図１および図２参照）に延びる配線１０３により並列に接続されているので、各端子１ａ〜１ｃ間における配線抵抗は、磁性細線を直列に接続する構成（図１０参照）よりも小さくなる。これにより、消費電力を低減させることが可能となる。
さらに、磁気メモリ１００において、たとえば磁性細線１０１ａの両端に設けられた配線１０３は、磁性細線１０１ａとマトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接する磁性細線１０１ｄと電源とを接続する配線１０３と同一である。
すなわち、マトリックスの行方向に隣り合う磁性細線１０１ａ・１０１ｄの間で、電源と接続される配線が共通化されているので、電源と各磁性細線１０１とを接続する配線１０３の本数を低減させることができる。これにより、単位面積あたりにより多くの磁性細線を形成することができるので、記録密度を向上させることができる。
［実施形態２］
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係る磁気メモリ２００における主要部の概略図である。磁気メモリ２００の構成要素については、実施形態１において記載した構成要素と概ね同様である。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係る磁気メモリ２００における主要部の概略図である。磁気メモリ２００の構成要素については、実施形態１において記載した構成要素と概ね同様である。
本実施形態に係る磁気メモリ２００は、特に、図４に示すように、磁性細線１０１…に直交するように配置された配線１０３…により、磁性細線１０１…のそれぞれが、電源に対して並列に接続されている点が特徴といえる。
つまり、図４に示すｙ方向には、３つの磁性細線１０１…が互いに隣接するように設けられている。この３つの磁性細線１０１…からなる磁性細線の集合体を、それぞれ集合体１１０ａ・１１０ｂと記載した場合、集合体１１０ａおよび１１０ｂのそれぞれについて、磁性細線を並列に接続する配線１０３が２本ずつ設けられている。
そして、本実施形態においては、かかる配線１０３の各端子１ａ〜１ｅを、各々独立にプラスまたはマイナスに短絡（接続）させることにより、すべての配線に同時に通電することが可能となる。
つまり、本実施形態では、１つの磁性細線１０１に対して２本の配線１０３が接続されるので、単位面積当たりに形成することのできる磁性細線１０１の数が実施形態１と比較して減少し、記録密度が減少してしまう。
しかしながら、実施形態１に係る磁気メモリ１００では、ｘ軸方向において隣り合う磁性細線１０１に同時に電流を流すことができないのに対し、本実施形態の磁気メモリ２００では、一回の動作で多数の磁性細線１０１における電流方向を制御することが可能である。したがって、本実施形態の磁気メモリ２００は、高速性という点においてより好ましい構成であるといえる。この点について、以下、具体的に説明する。
図５は本実施形態に係る磁気メモリ２００に接続される駆動回路を示す図である。本実施形態に係る磁気メモリ２００に接続される駆動回路１０８は、図５に示すように、配線１０３…の端子１ａ〜１ｄのそれぞれに接続されるスイッチ２ａ〜２ｈが設けられている。そして、スイッチ２ａ・２ｃ・２ｅ・２ｇは、電源のプラス電位（端子）に電気接続されている。また、スイッチ２ｂ・２ｄ・２ｆ・２ｈは、グランド電位と電気接続されている。
図６は、図５におけるＡ−Ａ’断面図を示している。本実施形態に係る磁気メモリ２００におけるトランジスタ１０４は、図６（ａ）に示すように、磁性細線１０１の上面における配線１０２と配線１０３とが交差する位置に配置されている。また、図６（ｂ）に示すように、基板面にトランジスタ１０４を形成し、トレンチ内に導電体を充填した導電体配線１３０により、磁性細線１０１に接続してもよい。また、図６（ｃ）に示すように、磁性細線１０１の上下を、図６（ａ）に示す構成と逆に形成してもよい。
次に、図５を用いて、本実施形態に係る磁気メモリ２００の駆動方法について説明する。
たとえば、スイッチ２ａ・２ｄ・２ｅ・２ｈをオン状態にし、スイッチ２ｂ・２ｃ・２ｆ・２ｇをオフ状態にする。さらに、磁性細線１０１の端に配置されたトランジスタ１０４ｄ〜１０４ｆのすべてをオン状態にすれば、すべての磁性細線１０１ａ〜１０１ｆにおいて、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。そのため、磁性細線１０１ａ〜１０１ｆ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
なお、本実施形態においては、実施形態１と同様に、パーマロイを磁性細線材料に用いるとし、磁壁は電流の流れる方向と逆に動くものとして説明している。磁性細線１０１の磁性材料の種類によっては、電流の流れる方向と同じ方向に磁壁が動く場合もある。
また、スイッチ２ａ・２ｄ・２ｆ・２ｇをオン状態にし、スイッチ２ｂ・２ｃ・２ｅ・２ｈをオフ状態にする。さらに、磁性細線の１０１端に配置されたトランジスタ１０４ｄ〜１０４ｆのすべてをオン状態にすれば、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃにはｘ軸の正方向に電流が流れ、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆにはｘ軸の負方向に電流が流れることになる。これにより、磁性細線１０１ａ〜１０１ｃ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動する一方、磁性細線１０１ｄ〜１０１ｆ中の磁壁は、ｘ軸の正の方向に向かって移動する。
上記においては、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｆのすべてがオン状態の場合について述べたが、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｆを選択的にオフ状態にすることによって、所望の磁性細線にのみ電流を供給し、磁壁を移動することが可能である。
以上のように、所望の集合体１１０に属する磁性細線１０１に流れる電流の方向を制御し、磁壁を移動させることによって、情報の記録もしくは再生を実施形態１に記載の方法を用いて行うことができる。
このように、本実施形態の磁気メモリ２００は、複数の磁性細線１０１ａ〜１０１ｆからなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接し合う複数の磁性細線が配線１０２により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリであって、上記マトリックスにおいて列方向（ｙ方向）に隣接し合う複数の磁性細線１０１ａ〜１０１ｃを並列に接続し、前記電源より電流を供給するための配線１０３…と、配線１０２…と配線１０３…との交点と、上記複数の磁性細線１０１…のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なトランジスタ１０４を備えているものである。
上記構成によれば、トランジスタ１０４のオン／オフ制御を用いて、マトリックス状に並んだ磁性細線１０１の中から、所望の磁性細線１０１に、所望の方向から電流を供給することが可能となる。これにより、各磁性細線１０１の磁壁を独立して移動させることができ、さらに、ランダム・アクセス性が向上し、情報処理速度が上がる。また、磁性細線１０１は、ｙ方向（図５参照）に延びる配線１０３により並列に接続されているので、各端子１ａ〜１ｃ間における配線抵抗は、磁性細線を直列に接続する構成（図１０参照）よりも小さくなる。これにより、消費電力を低減させることが可能となる。
さらに、磁気メモリ２００においては、たとえば磁性細線１０１ａの両端に設けられた配線１０３は、磁性細線１０１ａとマトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接する磁性細線１０１ｄと電源とを接続する配線１０３と異なる。
これにより、ｙ方向（図４および図５参照）に隣接する磁性細線１０１ａ・１０１ｄを同時に通電させることで、一回の通電動作で多数の磁性細線１０１の電流方向を設定し、磁壁を移動することが可能とされている。したがって、本実施形態の磁気メモリ２００によれば、駆動速度を更に高速にすることができる。
［実施形態３］
図７は、本発明のさらに他の実施形態に係る磁気メモリ３００における主要部の平面図を示している。磁気メモリ３００を構成する各要素については、実施形態１および２において記載したものと同様である。
図７は、本発明のさらに他の実施形態に係る磁気メモリ３００における主要部の平面図を示している。磁気メモリ３００を構成する各要素については、実施形態１および２において記載したものと同様である。
特に、本実施形態に係る磁気メモリ３００は、実施形態１の構成の内、磁性細線１０１に直交するように配置された配線１０３が、図７に示すように、複数個の磁性細線１０１を直列に結んだ磁性細線の集合体１１０（１１０ａ〜１１０ｆ）の間に１本ずつ配設されている。
なお、図７においては、３つの磁性細線１０１により１つの集合体１１０が構成されているものとして記載しているが、集合体を構成する磁性細線の数はこれに限定されるものではなく、少なくとも２つ以上の磁性細線により１つの集合体１１０を形成してもよい。
実施形態１および２においては、１つの磁性細線１０１に対して１つのトランジスタ１０４を配置してきたが、メモリの高容量化、微細化を考慮すると、この１磁性細線−１トランジスタ構成は、コストが高くなり、記録容量の観点においても不利である。
そこで、本実施形態の磁気メモリ３００は、複数の磁性細線１０１を１つの集合体として、この集合体毎にトランジスタを配置し、電流制御を行う構成とされている。これにより、トランジスタ数が削減され、記録密度を向上させることが可能とされている。
そして、本実施形態に係る磁気メモリ３００は、実施形態１で述べたものと同様の配線のスイッチ操作により、電流を供給したい所望の集合体１１０に電流を流し、電流を流した磁性細線の磁壁を移動させることが可能となる。
たとえば、スイッチ２ａ・２ｄをオン状態にし、スイッチ２ｂ・２ｃ・２ｅ・２ｆをオフ状態にする。さらに、集合体１１０の端に配置されたトランジスタ１０４ａ〜１０４ｃをオン状態にすれば、集合体１１０ａ〜１１０ｃに、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。そのため、集合体１１０ａ〜１１０ｃ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
なお、本実施形態においては、実施形態１と同様にパーマロイを磁性細線材料に用いるとし、磁壁が電流の流れる方向と逆に動くとして説明する。磁性細線１０１の磁性材料の種類によっては、電流の流れる方向と同じ方向に動く場合もある。
また、スイッチ２ｃ・２ｆをオン状態にし、スイッチ２ａ・２ｂ・２ｄ・２ｅをオフ状態にする。さらに、集合体１１０の端に配置されたトランジスタ１０４ｄ〜１０４ｆをオン状態にすれば、集合体１１０ｄ〜１１０ｆに、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。そのため、集合体１１０ａ〜１１０ｃ中の磁壁は、ｘ軸の正の方向に向かって移動することになる。
なお、上記の説明においては、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｆすべてがオン状態の場合について述べたが、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｆを選択的にオフ状態にすることによって、所望の集合体にのみに電流を供給し、当該集合体に属する磁性細線の磁壁を移動させることも可能である。
このように、本実施形態の磁気メモリ３００は、複数の磁性細線１０１…からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接し合う複数の磁性細線１０１…が配線１０２により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行うものであって、上記直列に接続された複数の磁性細線１０１を、１つの集合体１１０として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向（ｙ方向）に隣接し合う複数の集合体１１０…を、並列に接続し、前記電源より電流を供給するための配線１０３…と、配線１０２…と配線１０３…との交点と、上記複数の磁性細線１０１…のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なトランジスタ１０４を備えているものである。
上記構成によれば、磁性細線１０１の集合体１１０が、配線１０３により電源に対して並列に接続されている。したがって、本実施形態の磁気メモリ３００によれば、磁性細線による抵抗値を従来のＭＲＴＭよりも低減させることができるので、消費電力を低減させることができる。
さらに、上記構成によれば、各集合体１１０にトランジスタ１０４を設けるので、任意の集合体１１０に含まれる磁性細線１０１の磁壁を個別に移動させることができる。これにより、磁気メモリ３００は、従来のＭＲＴＭよりもランダム・アクセス性が向上されている。
このようにして、本実施形態の磁気メモリ３００によれば、磁性細線１０１に流れる電流の方向を制御し、磁壁を移動させることによって、情報の記録もしくは再生を実施形態１に記載の方法を用いて行うことができる。
特に、本実施形態の磁気メモリ３００によれば、少なくとも２個以上の磁性細線１０１を直列に結んだ磁性細線の集合体１１０ごとにトランジスタ１０４が設けられている。これにより、トランジスタ１０４の数を削減することができ、コスト削減を実現することができる。
また、本実施形態の磁気メモリ３００においては、たとえば集合体１１０ａの両端に設けられた配線１０３は、集合体１１０ａとマトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接する集合体１１０ｄと電源とを接続する配線１０３と同一である。
上記構成によれば、マトリックスの行方向（ｘ方向）に隣り合う集合体１１０ａ・１１０ｄの間で、電源と接続される配線が共通化されているので、電源と各集合体とを接続する配線の本数を低減させることができる。これにより、単位面積あたりにより多くの磁性細線を形成することができるので、記録密度を向上させることができる。
［実施形態４］
図８は、本発明のさらに他の実施形態に係る磁気メモリ４００における主要部の平面図を示している。磁気メモリ４００を構成する各要素については、実施形態１〜３において記載したものと同様である。
図８は、本発明のさらに他の実施形態に係る磁気メモリ４００における主要部の平面図を示している。磁気メモリ４００を構成する各要素については、実施形態１〜３において記載したものと同様である。
特に、本実施形態に係る磁気メモリ４００においては、互いに隣接しあう３つの磁性細線１０１により構成される集合体１１０ａ〜１１０ｆが、磁性細線１０１に直交するように配置された配線１０３により、電源に対して並列に接続されている。かかる配線１０３の端子１ａ〜１ｄを、各々独立にプラスまたはマイナスに短絡させることにより、すべての配線を同時に通電させることが可能となる。
そして、図８に示すように、磁気メモリ４００に接続される駆動回路１０８には、配線１０３…の端子１ａ〜１ｄのそれぞれに接続されるスイッチ２ａ〜２ｈが設けられている。そして、スイッチ２ａ・２ｃ・２ｅ・２ｇは、電源のプラス電位（端子）に電気接続されている。また、スイッチ２ｂ・２ｄ・２ｆ・２ｈは、グランド電位と電気接続されている。
実施形態３においては、実施形態１と同様の理由により、ｘ軸方向に隣り合う集合体１１０に対して同時に電流を供給することが困難である。これに対し、本実施形態の磁気メモリ４００は、すべての配線１０３を同時に通電し、電流方向を制御することが可能であるという点においてより好ましい構成であるといえる。
すなわち、本実施形態に係る磁気メモリ４００は、実施形態２で述べたものと同様の配線のスイッチ操作により、所望の集合体１１０に電流を供給し、電流を流した磁性細線の磁壁を移動させることが可能となる。
たとえば、スイッチ２ａ・２ｄ・２ｅ・２ｈをオン状態にし、スイッチ２ｂ・２ｃ・２ｆ・２ｇをオフ状態にする。さらに、集合体１１０ａ〜１１０ｆの端に配置されたすべてのトランジスタ１０４ａ〜１０４ｆをオン状態にすれば、集合体１１０ａ〜１１０ｆには、ｘ軸の正方向に電流が流れることになる。これにより、集合体１１０ａ〜１１０ｆ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
なお、本実施形態においては、実施形態１と同様にパーマロイを磁性細線材料に用いるとし、磁壁が電流の流れる方向と逆に動くものとして説明している。磁性細線１０１の磁性材料の種類によっては、電流の流れる方向と同じ方向に動く場合もある。
また、スイッチ２ａ・２ｄ・２ｆ・２ｇをオン状態にし、スイッチ２ｂ・２ｃ・２ｅ・２ｈをオフ状態にする。さらに、集合体１１０の端に配置されたトランジスタ１０４ａ〜１０４ｆすべてをオン状態にすれば、集合体１１０ａ〜１１０ｃにはｘ軸の正方向に電流が流れ、集合体１１０ｄ〜１１０ｆにはｘ軸の負方向に電流が流れることになる。
これにより、集合体１１０ａ〜１１０ｃ中の磁壁は、ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。一方、集合体１１０ｄ〜１１０ｆ中の磁壁は、ｘ軸の正の方向に向かって移動することになる。
上記の説明においては、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｆのすべてがオン状態の場合について述べたが、トランジスタ１０４ａ〜１０４ｆを選択的にオフ状態にすることによって、所望の集合体にのみ電流を供給し、磁壁を移動させることも可能である。
このように、本実施形態の磁気メモリ４００は、複数の磁性細線１０１…からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接し合う複数の磁性細線１０１…が配線１０２により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行うものであって、上記直列に接続された複数の磁性細線１０１を、１つの集合体１１０として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向（ｙ方向）に隣接し合う複数の集合体１１０…を、各並列に接続し、前記電源より電流を供給するための配線１０３…と、配線１０２…と配線１０３…との交点と、上記複数の磁性細線１０１…のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なトランジスタ１０４を備えているものである。
上記構成によれば、磁性細線１０１の集合体１１０が、配線１０３により電源に対して並列に接続されている。したがって、本実施形態の磁気メモリ４００によれば、磁性細線による抵抗値を従来のＭＲＴＭよりも低減させることができるので、消費電力を低減させることができる。
さらに、上記構成によれば、各集合体１１０にトランジスタ１０４を設けるので、任意の集合体１１０に含まれる磁性細線１０１の磁壁を個別に移動させることができる。これにより、磁気メモリ４００は、従来のＭＲＴＭよりもランダム・アクセス性が向上されている。
さらに、所望の集合体１１０に属する磁性細線１０１に流れる電流の方向を制御し、磁壁を移動させることによって、情報の記録もしくは再生を実施形態１に記載の方法を用いて行うことができる。
特に、本実施形態の磁気メモリ４００によれば、少なくとも２個以上の磁性細線１０１を直列に結んだ磁性細線の集合体１１０ごとにトランジスタ１０４が設けられている。これにより、トランジスタ１０４の数を削減することができ、コスト削減を実現することができる。
そして、本実施形態の磁気メモリ４００においては、たとえば集合体１１０ａの両端に設けられた配線１０３は、集合体１１０ａとマトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接する集合体１１０ｄと電源とを接続する配線１０３と異なる。
上記構成によれば、マトリックスの行方向（ｘ方向）に隣接し合う集合体１１０ａ・１１０ｄのそれぞれが、異なる配線１０３により独立して電源と接続されている。これにより、本実施形態の磁気メモリ４００は、すべての配線１０３を同時に通電させることによって、一回の動作で集合体１１０の電流方向を設定して、多数の磁性細線１０１の磁壁を移動することが可能となり、駆動速度を更に高速にすることができる。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
また、本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の磁気メモリは、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に直列接続された磁性細線列を複数持つメモリチップとし、磁気情報の記録又は再生時に、直列に接続された上記磁性細線に電流を供給する電源により、上記磁性細線に記録された磁区間に形成される磁壁を電流によって移動させ、磁気情報の記録・再生を行う磁気メモリであって、所望の上記単位セル、もしくは、直列に接続された上記磁性細線列を分割して形成する上記セルの集合体の上記磁性細線のみに電流を供給する手段を設けることにより、所望の上記磁性細線中の磁壁のみを移動させることが可能なように構成されていてもよい。
また、本発明の磁気メモリは、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に直列接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、磁気情報の記録又は再生時に、直列に接続された上記磁性細線に電流を供給する電源により、上記磁性細線に記録された磁区間に形成される磁壁を電流によって移動させ、磁気情報の記録・再生を行う磁気メモリであって、上記セルにおける上記磁性細線の両端に配線を設け、上記配線から電流を供給することにより、直列に接続された上記磁性細線列における特定の上記磁性細線の磁壁のみを移動させることが可能なように構成されていてもよい。
さらに、上記単位セルにおける上記磁性細線の両端に設けられた配線は、上記単位セル間において共有となっていてもよい。
また、本発明の磁気メモリは、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に直列接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、磁気情報の記録又は再生時に、直列に接続された上記磁性細線に電流を供給する電源により、上記磁性細線に記録された磁区間に形成される磁壁を電流によって移動させ、磁気情報の記録・再生を行う磁気メモリであって、直列に接続された上記磁性細線列を分割して形成する上記セルの集合体の両端に配線を設け、上記配線から電流を供給することにより、直列に接続された上記磁性細線列における特定の上記集合体の上記磁性細線の磁壁のみを移動させることが可能なように構成されていてもよい。
さらに、上記単位セルの集合体の両端に設けられた配線は、上記単位セルの集合体間において共有となっていてもよい。
また、本発明の磁気メモリは、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、磁気情報の記録又は再生時に、上記磁性細線に電流を供給する電源により、上記磁性細線に記録された磁区間に形成される磁壁を電流によって移動させ、磁気情報の記録・再生を行う磁気メモリであって、上記単位セルを並列に配線する構成であってもよい。
また、本発明の磁気メモリは、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、磁気情報の記録又は再生時に、上記磁性細線に電流を供給する電源により、上記磁性細線に記録された磁区間に形成される磁壁を電流によって移動させ、磁気情報の記録・再生を行う磁気メモリであって、少なくとも２つ以上の上記単位セルを直列に繋げた上記単位セルの集合体を並列に配線する構成であってもよい。
さらに、上記単位セルの片端に、スイッチング素子を配置してもよい。また、上記単位セル中の上記磁性細線に電流を供給するため、配線各々に駆動回路を備え、流れる電流の向きを設定するように構成してもよい。
また、本発明の磁気メモリの配線方法は、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に直列接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、磁気情報の記録又は再生時に、直列に接続された上記磁性細線に電流を供給する電源により、上記磁性細線に記録された磁区間に形成される磁壁を電流によって移動させ、磁気情報の記録・再生を行う磁気メモリの配線方法であって、上記単位セル、もしくは、直列に接続された上記磁性細線列を分割して形成する上記セルの集合体の片端にスイッチング素子を配置し、上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体の両端に配線を設け、配線端部を磁性細線に電流を供給するための駆動回路に接続する方法であってもよい。
また、本発明の磁気メモリの配線方法は、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、磁気情報の記録又は再生時に、上記磁性細線に電流を供給する電源により、上記磁性細線に記録された磁区間に形成される磁壁を電流によって移動させ、磁気情報の記録・再生を行う磁気メモリの配線方法であって、上記単位セル、もしくは、少なくとも２つ以上の上記単位セルを直列に繋げた上記単位セルの集合体の片端にスイッチング素子を配置し、上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体を並列に接続し、配線端部を磁性細線に電流を供給するための駆動回路に接続する方法であってもよい。
また、本発明の磁気メモリの駆動方法は、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に直列接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、上記単位セル、もしくは、直列に接続された上記磁性細線列を分割して形成する上記セルの集合体の片端にスイッチング素子を配置し、上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体の両端に配線を設け、配線端部を磁性細線に電流を供給するための駆動回路に接続する磁気メモリの駆動方法であって、上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体の片端に配置されたスイッチング素子のオン/オフおよび上記駆動回路によって上記配線の端部を、電源のプラス電位に接続するか、グランド電位に接続するか、または開放状態するかの切り替えを行うことによって、上記配線間に印加する電圧を適宜組み合わせ、所望の上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体に流れる電流を制御し、対応する上記磁性細線中の磁壁を移動させる方法であってもよい。
また、本発明の磁気メモリの駆動方法は、記録媒体である磁性細線と、上記磁性細線に記録/再生を行うための記録/再生素子とから単位セルが構成され、上記単位セル中の上記磁性細線が電気的に接続された記録媒体単位を複数持つメモリチップとし、上記単位セル、もしくは、少なくとも２つ以上の上記単位セルを直列に繋げた上記単位セルの集合体の片端にスイッチング素子を配置し、上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体を並列に接続し、配線端部を磁性細線に電流を供給するための駆動回路に接続する磁気メモリの駆動方法であって、上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体の片端に配置されたスイッチング素子のオン/オフおよび上記駆動回路によって上記配線の端部を、電源のプラス電位に接続するか、グランド電位に接続するか、または開放状態するかの切り替えを行うことによって、上記配線間に印加する電圧を適宜組み合わせ、所望の上記単位セル、もしくは、上記単位セルの集合体に流れる電流を制御し、対応する上記磁性細線中の磁壁を移動させる方法であってもよい。
本発明によれば、ランダム・アクセス性に優れ、なおかつ低消費電力を実現し得る磁気メモリを提供することが可能となる。特に、本発明は、ユニバーサルメモリとしての応用が期待されているＭＲＴＭのランダム・アクセス性を向上させ、消費電力を低減するのに好適である。
１００，２００，３００，４００ 磁気メモリ
１０１，１０１ａ〜１０１ｆ 磁性細線
１０２ 配線（直列接続配線）
１０３ 配線（並列接続配線）
１０４ トランジスタ（スイッチング素子）
１０８ 駆動回路
１１０，１１０ａ〜１１０ｆ 集合体
１０１，１０１ａ〜１０１ｆ 磁性細線
１０２ 配線（直列接続配線）
１０３ 配線（並列接続配線）
１０４ トランジスタ（スイッチング素子）
１０８ 駆動回路
１１０，１１０ａ〜１１０ｆ 集合体
Claims (11)
- 複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリであって、
上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の磁性細線を並列に接続し、前記電源より電流を供給するための並列接続配線と、
上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の磁性細線のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なスイッチング素子と、を備えていることを特徴とする磁気メモリ。 - 上記複数の磁性細線における任意の磁性細線に設けられた並列接続配線が、当該磁性細線と上記マトリックスの行方向に隣接する磁性細線に設けられた並列接続配線と同一であることを特徴とする請求項１に記載の磁気メモリ。
- 上記複数の磁性細線における任意の磁性細線に設けられた並列接続配線が、当該磁性細線と上記マトリックスの行方向に隣接する磁性細線に設けられた並列接続配線と異なることを特徴とする請求項１に記載の磁気メモリ。
- 複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリであって、
上記直列に接続された複数の磁性細線を、１つの集合体として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の集合体を並列に接続し、前記電源より電流を供給するための並列接続配線と、
上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の集合体のそれぞれとの間に、上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることが可能なスイッチング素子と、を備えていることを特徴とする磁気メモリ。 - 上記複数の集合体における任意の集合体に設けられた並列接続配線が、当該集合体と上記マトリックスの行方向に隣接する集合体に設けられた並列接続配線と同一であることを特徴とする請求項４に記載の磁気メモリ。
- 上記複数の集合体における任意の集合体に設けられた並列接続配線が、当該集合体と上記マトリックスの行方向に隣接する集合体に設けられた並列接続配線と異なることを特徴とする請求項４に記載の磁気メモリ。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の磁気メモリの駆動回路であって、
上記電源から上記磁性細線に供給される電流の向きを変更可能であることを特徴とする駆動回路。 - 複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの配線方法であって、
上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の磁性細線を、並列接続配線により並列に接続し、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流を供給し、
上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の磁性細線のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることを特徴とする磁気メモリの配線方法。 - 複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの配線方法であって、
上記直列に接続された複数の磁性細線を、１つの集合体として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の集合体を、並列接続配線により並列に接続し、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流を供給し、
上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の集合体のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替えることを特徴とする磁気メモリの配線方法。 - 複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、駆動回路を介して電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの駆動方法であって、
上記磁気メモリは、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の磁性細線が、並列接続配線により並列に接続され、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流が供給されるものであり、
上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の磁性細線のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替え、さらに、上記駆動回路によって上記磁壁を移動させる電流の方向を切り替えることで、上記磁気メモリを駆動することを特徴とする磁気メモリの駆動方法。 - 複数の磁性細線からなるマトリックス構造を有し、当該マトリックスの行方向に隣接し合う複数の磁性細線が直列接続配線により直列に接続されており、当該複数の磁性細線のそれぞれに形成された複数の磁区を仕切る磁壁を、駆動回路を介して電源から供給される電流により移動させることで、情報の記録または再生を行う磁気メモリの駆動方法であって、
上記磁気メモリは、上記直列に接続された複数の磁性細線を、１つの集合体として見なした場合、上記マトリックスにおいて列方向に隣接し合う複数の集合体を、並列接続配線により並列に接続し、前記電源より当該並列接続配線を介して上記磁性細線に電流を供給し、
上記直列接続配線と上記並列接続配線との交点と、上記複数の集合体のそれぞれとの間に、スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子により上記磁性細線のそれぞれに流れる上記磁壁を移動させる電流のオン／オフを切り替え、さらに、上記駆動回路によって上記磁壁を移動させる電流の方向を切り替えることで、上記磁気メモリを駆動することを特徴とする磁気メモリの駆動方法。
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