JPS6020840B2 - Magnetic flux quantum memory storage cell - Google Patents

Magnetic flux quantum memory storage cell

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JPS6020840B2
JPS6020840B2 JP57081314A JP8131482A JPS6020840B2 JP S6020840 B2 JPS6020840 B2 JP S6020840B2 JP 57081314 A JP57081314 A JP 57081314A JP 8131482 A JP8131482 A JP 8131482A JP S6020840 B2 JPS6020840 B2 JP S6020840B2
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cell
josephson
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格 黒沢
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    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ジョセフソン素子を含む超電導開ループから
成る磁束量子記憶型の単位記憶回路乃至記憶セルの改良
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a magnetic flux quantum memory type unit memory circuit or memory cell consisting of a superconducting open loop including a Josephson element.

従来のこの種の記憶セルは、代表的なものを挙げると第
1図A〜Cに示すものがある。
Typical conventional memory cells of this type include those shown in FIGS. 1A to 1C.

第1図Aのセルではジョセフソン素子3,4を含んで超
電導薄膜線で閉回路2を作り、この閉回略の二点に超電
導線より成る回路電流線1,6を各接続している。
In the cell shown in FIG. 1A, a closed circuit 2 is made of superconducting thin film wires including Josephson elements 3 and 4, and circuit current lines 1 and 6 made of superconducting wires are connected to two points of this closed circuit. .

そして、この閉回路2と夫々誘導結合7a,7bを介し
て第一、第二の制御線5a,5bが設けられている。こ
の制御線のうちの一本はセルアレィにおいてのXの選択
のために必要であり、他の一本はダイアゴナルの選択な
いしは直流バイアスのために必要である。この型の記億
回路ではi)直流バイアスを必要とし周辺回路での電力
消費が大きくなる。0)それを必要としない場合でも、
ダイアゴナルの選択のための制御線を必要とし、周辺回
路が大掛りとなる。
First and second control lines 5a and 5b are provided via inductive couplings 7a and 7b to this closed circuit 2, respectively. One of these control lines is necessary for selecting X in the cell array, and the other one is necessary for selecting diagonal or DC bias. This type of memory circuit requires: (i) DC bias, which increases power consumption in peripheral circuits; 0) Even if you don't need it,
A control line is required to select the diagonal, and the peripheral circuitry becomes large-scale.

iii)駆動鰭流乃至パルスは両極性のものを要する、
等の欠点がある。第1図Bの記憶セルでは、ジョセフソ
ン素子3を含む超電導閉回路2の二点に超電導線より成
る回路電流線1,6を接続し、ジョセフソン素子3に対
しての譲導結合7a.7bを介して、その素子3の臨界
電流を減少せしめる制御線5a,5bを設けている。
iii) The drive fin flow or pulse must be bipolar;
There are drawbacks such as. In the memory cell shown in FIG. 1B, circuit current lines 1 and 6 made of superconducting wires are connected to two points of a superconducting closed circuit 2 including a Josephson element 3, and conductive couplings 7a. Control lines 5a and 5b are provided via line 7b to reduce the critical current of the element 3.

さらに議出しのために、閉回路2に流れる電流によりそ
の臨界電流が減少するような位置に論出し専用のジョセ
フソン素子8を当該読み出し線路5c中に設けている。
9はダンピング抵抗でこの記憶回路の勤特性を調整する
Furthermore, for the purpose of discussion, a Josephson element 8 exclusively used for discussion is provided in the readout line 5c at a position where the critical current is reduced by the current flowing through the closed circuit 2.
A damping resistor 9 adjusts the performance characteristics of this memory circuit.

この型の単位記憶回路では、多数個でメモリセルアレィ
を構成した場合、i)Xに二本、Yに二本、計四本の線
を必須とし煩雑であるひとともに周辺回路も複雑化する
、ii)読出し専用のジョセフソソ素子8の動作余裕度
も狭い、という欠点がある。第1図Cの記憶セルは、非
対称二接合型 SQUID(スキッド;磁束量子汗渉型デバイス)夕と
呼ばれる構成のもので、開回路2の回路電流線略1,6
の各接続点を界に、ジョセフソン素子3を含む左枝回路
とジョセフソン素子4を含む右枝回路の線路ィンダクタ
ンスが大きく異なっており、このィンダクタンスに対し
て一対の制御線5a,5bが各務導結合7a,7bを介
して磁気結合している。
In this type of unit memory circuit, when a memory cell array is configured with a large number of cells, i) two wires for X and two wires for Y, a total of four wires are required, which increases the complexity of the wires and the peripheral circuitry. ii) The operating margin of the read-only Joseph Soso element 8 is also narrow. The memory cell shown in FIG.
The line inductance of the left branch circuit including the Josephson element 3 and the right branch circuit including the Josephson element 4 is significantly different from each other at each connection point, and the pair of control lines 5a and 5b is They are magnetically coupled via conductive couplings 7a and 7b.

このセルでは、一対の制御線5a,5bを、セル自体の
動作からは一本にすることもできるが、そのようにして
も、i)駆動電流は両極性である、h)動作余裕度が制
御線電流零を挟んで正負で大きく異なり、特に負側の領
域では極めて狭い、という欠点を拭えない。
In this cell, the pair of control lines 5a and 5b can be made into one from the viewpoint of the operation of the cell itself, but even if this is done, i) the drive current is bipolar, and h) the operating margin is limited. There is a large difference between the positive and negative sides of the zero control line current, and the disadvantage is that the negative side region is particularly narrow.

本発明は、このような在来のメモリセルの実情に鑑てな
されてもので、セル自体の動作には最低の二本の線路し
か要さず、しかも駆動暖流乃至駆動パルスが単極性で良
く、動作余裕度も大きく設計し易いスキッド型記憶セル
を提供せんとするものである。
The present invention was made in view of the actual situation of conventional memory cells, and the cell itself requires at least two lines to operate, and the driving warm current or driving pulse can be unipolar. It is an object of the present invention to provide a skid type memory cell that has a large operating margin and is easy to design.

尚、本書後段に、本発明セルをX行Y列の二次允メモリ
アレイとして組む場合の望ましい構成例も挙げておくが
、そうしたセルアレイでは、XYの一致選択構成の場合
は三線を必要とするが、語選択構成では在釆セルでは達
し得なかったこ線構成、即ち、これ以上は数を減らせな
い線数での構成を探ることができるのである。
In addition, an example of a desirable configuration when the cells of the present invention are assembled as a secondary memory array with X rows and Y columns is also listed later in this document, but in such a cell array, three lines are required in the case of an XY coincidence selection configuration. However, with the word selection configuration, it is possible to search for a line configuration that could not be achieved with the occupied cell, that is, a configuration with a number of lines that cannot be reduced any further.

以下、本発明の記憶セル10の実施例に就き第2図じ非
隆に即して説明する。
Hereinafter, an embodiment of the memory cell 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

第2図Aは本発明セルの基本的概略構成乃至等価回路を
示していて、単一のジョセフソン素子と同様のスイッチ
ング機能を示すジョセフソンスイッチング部13,14
を含む超電導閉ループ12に対し、一方のスイッチング
部13が左側のブランチ乃至枝回路12Lに、他方のス
イッチング部14が右側のブランチ12Rに、各振り分
けられるように、回路電流線路11,16を接続する。
FIG. 2A shows the basic schematic configuration or equivalent circuit of the cell of the present invention, and shows Josephson switching sections 13 and 14 that have the same switching function as a single Josephson element.
The circuit current lines 11 and 16 are connected to the superconducting closed loop 12 including the superconducting closed loop 12 so that one switching section 13 is distributed to the left branch or branch circuit 12L, and the other switching section 14 is distributed to the right branch 12R. .

各ジョセフソンスイツチング部13,14の例えば一方
13は、三接合スキツド等の複数のジョセフソン素子を
含む開回路からできていても良いが、基本動作は同じで
もあり、また簡単でもあるので、ここでは各ジョセフソ
ンスィッチング部13.14は、共に単一のジョセフソ
ン素子であるとして説明する。一方のジョセフソン素子
13に対しては、これに誘導結合してその臨界電流を制
御する制御線I5が配される。
For example, one of the Josephson switching parts 13 and 14 may be made of an open circuit including a plurality of Josephson elements such as a three-junction skid, but the basic operation is the same and simple. Here, each Josephson switching section 13, 14 will be described as a single Josephson element. A control line I5 is arranged for one Josephson element 13 to be inductively coupled thereto and to control its critical current.

図中、矢印lxで示すように制御線15に制御電流lx
を流すと該素子13の臨界電流値、即ち零電圧状態から
電圧状態への遷移を起こす素子電流値が低減する。ィン
ダクタンス分17,18に並列に抱かされているダンピ
ング抵抗19及びセルに並列に抱かされているダンピン
グ抵抗25はこの記憶セルの動特性を調整するものであ
るが、基本構成の説明には不要である。左ブランチ12
Lのィンダクタンス17と右ブランチ12Rのィンダク
タンス18とは、当該開ループ12への回路電流線路1
1,16の接続点11a,16aの位置により相補的に
変化するが、本発明では制御線15に誘導結合している
ジョセフソン素子13のある方のブランチ12L側のイ
ンダクタンス17をできるだけ4・さくし、閉ループイ
ンダクタンスLは殆ど相手方ブランチ12Rのインダク
タンス18に含まれるようにして非対称性を強くする。
従って、第2図Aの等価回路は更に第2図Bのように葺
き替えることができる。同一符号は勿論第2図A中と同
一の構成子であって、左ブランチのィンダクタンス17
が存在していないものとなっている(素子13自体の等
価ィンダクタンス分は勿論存在するが)。制御線15に
流す制御電流lx=0の時のジョセフソン素子13の臨
界電流lo,(lx=0)は他方のジョセフソン素子1
4の臨界電流lo湯〆上(lo,(lx=0)Z1。
In the figure, as shown by the arrow lx, the control current lx is applied to the control line 15.
Flowing reduces the critical current value of the element 13, that is, the element current value that causes a transition from the zero voltage state to the voltage state. A damping resistor 19 placed in parallel with the inductances 17 and 18 and a damping resistor 25 placed in parallel with the cell adjust the dynamic characteristics of this memory cell, but are unnecessary for explaining the basic configuration. It is. left branch 12
The inductance 17 of L and the inductance 18 of the right branch 12R are the circuit current line 1 to the open loop 12.
In the present invention, the inductance 17 on the branch 12L side, which has the Josephson element 13 inductively coupled to the control line 15, is reduced by 4° as much as possible. , the closed loop inductance L is almost included in the inductance 18 of the counterpart branch 12R to strengthen the asymmetry.
Therefore, the equivalent circuit shown in FIG. 2A can be further modified as shown in FIG. 2B. The same symbols are of course the same components as in FIG. 2A, and the inductance 17 of the left branch
(although of course the equivalent inductance of the element 13 itself does exist). When the control current lx = 0 flowing through the control line 15, the critical current lo, (lx = 0) of the Josephson element 13 is equal to the critical current lo, (lx = 0) of the other Josephson element 1.
Critical current lo of 4 (lo, (lx=0) Z1.

2)であれば良いが、基本的に、また設計の簡単化のた
めlo,(lx=0)=1解=loとし、また、既述し
た閉ループィンダクタンスLとの関係でL1。
2) is fine, but basically, to simplify the design, lo, (lx=0)=1 solution=lo, and L1 in relation to the closed loop inductance L mentioned above.

=0.5〜2■o(■。は一磁束量子)、例えばL1
。=■oに選ぶ。また、制御線電流lx=Xとしたとき
のジョセフソン素子13の低下した臨界電流lo,(l
x:X)におけるL1o,(lx=×)は0.6〜0.
1■。
=0.5~2■o (■. is one magnetic flux quantum), for example, L1
. =■Choose o. Also, when the control line current lx=X, the reduced critical current lo, (l
L1o, (lx=×) in x:X) is 0.6 to 0.
1■.

、例えば1/4■oに選ぶ。尚、以下ではlx(lx=
0)をlx(0),lx(lx=×)をlx(X)と表
す。
, for example, select 1/4■o. In addition, below, lx (lx=
0) is expressed as lx(0), and lx (lx=×) is expressed as lx(X).

ここで、制御電流lxとジョセフソン素子13の臨界電
流1の(x)の関係を第3図Aに示すように穣式的に直
線関係とすると、本セル10の関値曲線はlx,ly座
標上で第3図Bのように判かり易く示すことができる。
Here, if the relationship between the control current lx and the critical current 1 (x) of the Josephson element 13 is a linear relationship as shown in FIG. It can be clearly shown on the coordinates as shown in FIG. 3B.

白丸でプロットした点を結ぶ曲線Toは、第2図A又は
Bにおける閉ループ12内に磁束童子が把えられてし、
ない状態、即ち永久環流電流が流れていない状態の時の
閥値曲線、黒丸でプロットした点を結ぶ曲線T,は閉ル
ープ12内に後述のように時計回りの永久環流電流iが
流れている時、即ちループ内に磁束童子が把えられてい
る時の閥値曲線である。磁束童子の把えられてし、ない
場合を便宜的に論理“0”、逆の場合を論理“1”とし
、図示極性のlyに関して論理“0”で、かつ制御電流
lx:0の時のセル10の臨界電流値をlco(lx=
0)(同じくlco(0)と略)とすると、逆方向の回
路電流一1yに関しての臨界電流値lco(0)はlc
o(0)と原点0に関して対称となり、lo,=0とな
る電流lxの値ふの点とで第一、第二象現内にlx髄に
関して対称な三角形状の閥値曲線Toが具現し、その内
部が論理“0”での軍電圧状態となる。
The curve To connecting the points plotted with white circles indicates that the magnetic flux doji is held within the closed loop 12 in FIG. 2 A or B,
The curve T, which connects the points plotted with black circles, is the curve T when a permanent circulating current i is flowing in the closed loop 12 in a clockwise direction as described below. , that is, the threshold value curve when the magnetic flux doji is held in the loop. For convenience, the case where the magnetic flux doji is grasped or not is set as logic "0", and the opposite case is set as logic "1", and when the illustrated polarity ly is logic "0" and the control current lx is 0. Let the critical current value of the cell 10 be lco(lx=
0) (also abbreviated as lco(0)), the critical current value lco(0) for the reverse circuit current -1y is lc
A triangular threshold curve To that is symmetrical with respect to the lx marrow is realized in the first and second quadrants at the point where o(0) is symmetrical with respect to the origin 0 and the value of the current lx becomes lo, = 0. , its internal state becomes a military voltage state of logic "0".

これに対して、第2図B中、仮想線iで示すように、永
久電流iが閉ループ12内を時計回りに流れている“1
”状態では、回路電流lyはジョセフソン素子13に関
しては電流iと打ち消し合う方向となるため、セル10
の臨界電流lco(0)は“0”状態の時のそれlco
(0)より高くなり、逆方向の回路電流一1yに関して
は永久環流電流iと同方向となることにより、その時の
臨界電流lc,(0)は既述の“0”状態の時のそれl
co(0)より絶対値において小さくなる。
On the other hand, as shown by the virtual line i in FIG. 2B, the persistent current i flows clockwise in the closed loop 12.
” state, the circuit current ly is in the direction of canceling the current i for the Josephson element 13, so the cell 10
The critical current lco(0) is that in the “0” state lco
(0), and the circuit current in the opposite direction -1y is in the same direction as the permanent circulating current i, so that the critical current lc, (0) is the same as that in the "0" state described above.
co(0) in absolute value.

結局、.この閥値曲線T,は“0”状態の閥値曲線To
の作る三角形状をly軸の正方向に平行移動させた形と
なり、その内部が論理‘11”の時の零電圧状態となる
。尚、逆方向の回路電流一1yに就いて触れたのは説明
を容易にするためであって、本発明セルは後述の所から
も顕らかなように、第3図Bの第一象現のみ、即ち両軍
流lx,ly共に単極性領域で動作させる(両者とも負
極性の場合も同様である)。
in the end,. This threshold curve T, is the threshold curve To in the “0” state.
The triangular shape created by is translated in parallel to the positive direction of the ly axis, and the inside becomes a zero voltage state when the logic is '11'.In addition, the circuit current in the reverse direction -1y was mentioned as follows. For ease of explanation, the cell of the present invention operates only in the first quadrant of FIG. (The same applies when both have negative polarity).

また、既述したlco(0)等は勿論、計算にて1o,
,1。
In addition to the lco(0) etc. already mentioned, the calculation also calculates 1o,
,1.

2との対応が探れるが、動作説明上は具体的値又は関係
式を必要としないため、これ等値、数式は省略する。
2 can be found, but since specific values or relational expressions are not required to explain the operation, these equivalent values and mathematical expressions will be omitted.

動作に即し説明すると、先づ、葺き込みは制御線5にl
x=Xを加えて、ジョセフソン接合素子13の臨界電流
を第3図Aに示すようにlo・(×)に低下させ、セル
全体の臨界電流lcを第3図Bに示すようにlco(×
)又はlc.(X)に低下させて行う。
To explain the operation, first, for the roofing, connect l to the control line 5.
By adding x=X, the critical current of the Josephson junction element 13 is reduced to lo·(×) as shown in FIG. ×
) or lc. (X).

勿論、lco(X)は論理“0”の時、lc,(X)は
論理“1”の時の、制御電流lx=Xに関する各臨界鰭
流値である。上記状態lx=Xで回路電流線路に電流l
yを流すか否か、即ちly=0とするかly=Yとする
かにより、葺き込まれる情報は“0”か“1”のいづれ
かに選択される。
Of course, lco(X) is the critical fin flow value for the control current lx=X when it is logic "0" and lc,(X) is logic "1". In the above state lx=X, the current l in the circuit current line
The information to be embedded is selected as either "0" or "1" depending on whether or not y is flown, that is, whether ly=0 or ly=Y.

ly=0ならば、閉回路12に永久還流電流が発生しな
いか、或いは消滅し、書き込まれる情報は“0”である
If ly=0, no permanent return current is generated in the closed circuit 12 or disappears, and the written information is "0".

少しく詳しく言うと、以前の状態が論理“0”であれば
、セル10の閥値曲線は第3図B中の曲線Toに従い、
そのため、lx=X,ly=0では何も起こらないが、
以前の状態が論理“1”であって、永久環流電流iが流
れていると、閥値曲0線は第3図B中の曲線T.に従う
ものとなり、従って、lxが×に達する途中で点P,を
越えるため、瞬間的に電圧状態に遷移し(所謂ボルテッ
クス遷移が起き)、ジョセフソン素子13が開き、ly
=0にて永久電流は回路線路に流れ去り、そ夕の後直ち
に、閉ループは零電圧状態に戻る。
To be more specific, if the previous state is logic "0", the threshold curve of cell 10 will follow the curve To in FIG. 3B,
Therefore, nothing happens when lx=X, ly=0, but
If the previous state is logic "1" and a permanent circulating current i is flowing, the threshold curve 0 line is the curve T. in FIG. 3B. Therefore, since lx crosses point P on the way to x, it instantaneously transitions to a voltage state (a so-called vortex transition occurs), Josephson element 13 opens, and ly
At =0, the persistent current flows away into the circuit line, and immediately thereafter the closed loop returns to the zero voltage state.

この時、技早、ループ内には永久環流電流のない状態と
なる。制御電流lx=Xにおいて、回路電流ly=Yを
加えると、誓き込まれる情報は“1”である。
At this time, there is no permanent circulating current in the loop. When the circuit current ly=Y is added to the control current lx=X, the information to be inferred is "1".

OYの値は1の(×)ミYSIo,(X)+loの範囲
に選ぶ。これは第3図B中ではlco(×)ミYSic
,(X)と表すことができる。この時は曲線Lを点Po
(X)で越え、“1”状態へ遷移する。この時の遷移も
、ダンピング抵抗19,25を通タ切に選ぶことにより
ボルテックス遷移とすることができる。制御鰭流lxを
零に戻した後、lyを零に戻すようにして永久環流電流
を残すことにより、書き込み動作は終了する。
The value of OY is selected in the range of 1 (×)miYSIo, (X)+lo. This is lco(×)miYSic in Figure 3B.
, (X). At this time, curve L is point Po
(X) and transitions to the "1" state. The transition at this time can also be made into a vortex transition by selecting the damping resistors 19 and 25 to be mutually exclusive. After returning the control fin current lx to zero, the write operation is completed by returning ly to zero, leaving a permanent circulating current.

0 読み出し動作は、書き込み時とは逆に、先づ回路電
流線路に電流ly=Yを流す。
0 In the read operation, a current ly=Y is first passed through the circuit current line, contrary to the write operation.

続いて制御線15に電流lx=Xを流すと、閉回路12
に永久環流電流が流れている“1”状態では、第3図B
中の曲線T,を越えないため、線路1 1,16間に蟹
圧は発生しないが、開回路12に永久環流鰭流が流れて
いない“0”状態では、第3図8中の曲線Toを点Po
で越えて、線路1 1,16間に電圧が発生する(所謂
電圧遷移が越きる)。このような動作を可能とするため
にはダンピング抵抗19及び25の値を適切に選ぶ。議
出し動作で線路11,16間に電圧が発生しない場合は
、lxを先に零に戻し続いてlyを零に戻し読出し動作
を終了する。線路11,16間に電圧が発生した場合は
lyを先に零に戻し続いてlxを零に戻し議出し動作を
終了する。こうすると夫々前者は“1”の書込み状態、
後者は“0”の書込み状態を経て、lx:ly=0の定
常状態に戻る。以上で、本発明セルの基本的実施例の動
作を説明したが、上述した目的は十分に達せられている
ことが分かる。また動作余裕度は本来的に大きいが、例
えば第3図B中の両曲線中の点Po(X)とPo(X)
とを一致させるように設計すれば最も大きくなる。とこ
ろで、本発明セルは、結果としては非破壊読み出しを得
られるが、上記した所では、議出し内容に従って操作手
順を変えているので、破壊論出し一再讐込みの操作とな
っている。
Next, when current lx=X is passed through the control line 15, the closed circuit 12
In the “1” state where a permanent circulating current flows through the
Since the curve T in the middle is not exceeded, no crab pressure is generated between the lines 1 and 16. However, in the "0" state where no permanent circulation fin flow is flowing in the open circuit 12, the curve T in Fig. 3 is not exceeded. Point Po
When the voltage is exceeded, a voltage is generated between the lines 11 and 16 (a so-called voltage transition is exceeded). In order to enable such an operation, the values of the damping resistors 19 and 25 are appropriately selected. If no voltage is generated between the lines 11 and 16 during the readout operation, lx is first returned to zero, and then ly is returned to zero to complete the readout operation. If a voltage is generated between the lines 11 and 16, ly is first returned to zero, and then lx is returned to zero to complete the starting operation. In this way, the former will be in the write state of “1”, respectively.
The latter goes through the write state of "0" and returns to the steady state of lx:ly=0. The operation of the basic embodiment of the cell of the present invention has been described above, and it can be seen that the above-mentioned purpose has been fully achieved. Furthermore, although the operating margin is inherently large, for example, the points Po(X) and Po(X) in both curves in Figure 3B
It will be the largest if designed to match. By the way, although the cell of the present invention can obtain non-destructive readout as a result, in the above-mentioned case, the operation procedure is changed according to the contents of the discussion, so the operation is a process of devising destruction and then trying again.

そこで、本発明セルをアレイに組み、この操作を読出し
内容を判断せずに自動的に行なわせ、非破壊論出しとす
るための望ましい構成に就いても述べておく。第4図は
その構成法の一例で16ビットの場合を示したものであ
る。C,.〜C44は各々、第2図A.8の単位の記憶
回路乃至セル10である。15−・.15‐2,15‐
3.15‐4は、各々、第2図示の制御線15に相当す
る。
Therefore, a desirable configuration for assembling the cells of the present invention into an array, automatically performing this operation without determining the read contents, and achieving non-destructive logic will also be described. FIG. 4 shows an example of the configuration method in the case of 16 bits. C,. -C44 are shown in FIG. 2A. 8 units of memory circuits or cells 10. 15-. 15-2,15-
3.15-4 respectively correspond to the control line 15 shown in the second diagram.

同じY行に含まれるセルC,.〜C小CM〜C地 C,
3〜C蝋,C,4〜C凶は夫々第2図の回路電流線11
,16を通じて直列に接続され、各行当たりの回路電流
線路1 1−,,16−・:11‐4,16‐4を構成
している。各行中の回路電流線路には、各直列セルと直
列に、リセツト用ジョセフソン素子20が入り、これ等
と並列にセット用ジョセフソン素子21が入っている。
リセット用ジョセフソン素子20−,〜20‐4には、
一連に選択的にこれ等素子を電圧状態に遷移させる入力
線23が沿い、セット用のそれ21−,〜21‐4には
各行当たりのセット用入力線24二,〜24‐4が配さ
れている。そして、ダンピング抵抗25′が各素子20
,21に並列に加えられている。各行当たり、二つのセ
ット、リセット用ジョセフソン繁子21,20(サフィ
ツクスは各行を特定しない場合は省略)と各行当たり四
つの本発明セル10とを一つの閉ループと考えると、回
路電流線路11.16に直流的な供給電流を流すと、こ
の開ループにはインダクタンスがあるため、その供給亀
流の殆ど全ては各セット用ジョセフソン素子21に流れ
込む。
Cells C, ., included in the same Y row. ~C Small CM~C Ground C,
3~C wire, C, and 4~C wire are the circuit current lines 11 in Fig. 2, respectively.
, 16, and constitute circuit current lines 11-, 16-: 11-4, 16-4 for each row. In the circuit current line in each row, a reset Josephson element 20 is inserted in series with each series cell, and a set Josephson element 21 is inserted in parallel therewith.
The reset Josephson elements 20-, ~20-4 include
An input line 23 for selectively transitioning these elements to a voltage state runs along the line, and set input lines 24-2 and 24-4 for each row are arranged in the set lines 21- and 21-4. ing. Then, a damping resistor 25' is connected to each element 20.
, 21 in parallel. Considering two sets of Josephson Shigeko 21, 20 for reset per each row (suffixes are omitted unless specifying each row) and four cells 10 of the present invention per row as one closed loop, the circuit current line 11.16 When a DC supply current is passed through the open loop, almost all of the supply current flows into the Josephson element 21 for each set because there is an inductance in this open loop.

ここで、以下第5図も参照して、セット用入力線24に
セット信号乃至セットパルスを加えてジョセフソン素子
21を電圧状態に遷移させると、供給電流は一連になっ
たセル群10…へ流れ込み、この電流は第2,3図に即
して説明した各セル当たりの回路電流lyとなる。
Here, referring also to FIG. 5 below, when a set signal or a set pulse is applied to the set input line 24 to cause the Josephson element 21 to transition to a voltage state, the supplied current flows to the series of cells 10... This current flows into the circuit current ly for each cell as explained with reference to FIGS.

このようになると、その後はセット用ジョセフソン素子
21はやがて自動的に雫電圧状態に戻る。ここで、今、
例えば制御線15‐2が選択されたとすると、それに違
うなる記憶回路C2,〜C24が選択され、lx,ly
により第3図で説明した各動作が行なわれる。
When this happens, the setting Josephson element 21 will automatically return to the drop voltage state. here, now,
For example, if control line 15-2 is selected, different memory circuits C2, to C24 are selected, and lx, ly
Accordingly, each operation explained in FIG. 3 is performed.

それ以外の選択されていない記憶回路には変化は起らな
い。lyを零に戻すには、リセット用ジョセフソン素子
20の入力線23にパルス状のりセット信号を加える。
するとジョセフソン素子20は電圧状態になって、回路
電流lyが零になり、再び、供給電硫はセット用ジョセ
フソン素子21の方にバイパスされるようになる。回路
電流lyが零になるに伴い、リセット用ジョセフソン素
子20は自動的に零電圧状態に戻り、初期状態となる。
次に、非破壊議出し動作は以下のように行なわれる。
No change occurs in other unselected memory circuits. To return ly to zero, a pulsed reset signal is applied to the input line 23 of the reset Josephson element 20.
Then, the Josephson element 20 becomes a voltage state, the circuit current ly becomes zero, and the supply voltage is again bypassed to the setting Josephson element 21. As the circuit current ly becomes zero, the resetting Josephson element 20 automatically returns to the zero voltage state and becomes the initial state.
Next, the non-destructive motion is performed as follows.

セット用ジョセフソン素子21の入力線24にパルス状
のセット信号を加え、閉回路に回路電流ly=Yを流す
。仮に制御線15‐2が選択されたとして、15‐2に
制御電流lx=Xを流すと、記憶回路C2,〜C24が
議出し動作に入る。セルC2,について述べるものとし
て、このセルC2,が“1”状態とであったとすると、
前述のように、このセルには電圧は発生せず、電流ly
=Yは流れたま)である。一定時間後に×選択電流lx
を零にして、しかる後にパルス状のりセット信号をリセ
ツト用ジョセフソン素子20の入力線23に加えて電流
lyを零に戻す。一方、セルC2,が“0”状態であっ
たとすると、このセルには電圧が発生し、その蝿圧によ
り回路電流lyはセット用ジョセフソン素子の方へ追い
返されるため、やがて電流lyは零になり、それと同時
にC2,は受電圧状態に戻る。この時点までlx=Xが
流れており、この時点以降でlx=0をなるように1×
=×が流れている時間を決める。こうすると先にlyが
零に戻り、続いてlxが零に戻ったことになりC2,は
“0”状態のま)で、銃出し前の状態に保ち得る。その
後、入力線23にリセット信号が加わっても電流lyは
既に零であるので何の変化も起こらない。こうして同じ
手順の議出し操作で、議出し前と議出し後の記憶回路の
状態が変わらない議出し動作(即ち非破壊議出し動作)
が得られる。論理“0”と“1”の検出は第5図中、時
刻Aにて電流lyが流れているかいないかを検出すれば
よい。以上の構成は制御線の一本が選択されるとそれに
蓬らなる全記憶回路が選択される語選択構成で説明した
が、本発明セルの制御線15を二本とするだけで、一致
選択構成とすることもできる。
A pulse-like set signal is applied to the input line 24 of the Josephson element 21 for setting, and a circuit current ly=Y is caused to flow in the closed circuit. Assuming that the control line 15-2 is selected and a control current lx=X is applied to the control line 15-2, the memory circuits C2, to C24 enter the setting operation. To describe cell C2, if this cell C2 is in the "1" state,
As mentioned earlier, no voltage is developed in this cell, and the current ly
= Y is flowing). After a certain period of time × selection current lx
is set to zero, and then a pulsed reset signal is applied to the input line 23 of the reset Josephson element 20 to return the current ly to zero. On the other hand, if cell C2 is in the "0" state, a voltage is generated in this cell, and the circuit current ly is driven back toward the setting Josephson element, so the current ly eventually becomes zero. At the same time, C2 returns to the voltage receiving state. Until this point, lx=X is flowing, and after this point, lx=0 is 1×
= Determine the time that × is flowing. In this case, ly returns to zero first, and then lx returns to zero, so C2 remains in the "0" state), and can be maintained in the state before the gun was ejected. Thereafter, even if a reset signal is applied to the input line 23, no change occurs because the current ly is already zero. In this way, even with the same procedure of motion, the state of the memory circuit before and after motion does not change (i.e., non-destructive motion)
is obtained. The logic "0" and "1" can be detected by detecting whether the current ly is flowing or not at time A in FIG. The above configuration has been explained using a word selection configuration in which when one control line is selected, all the corresponding memory circuits are selected. It can also be configured.

第6図はそうした構成例に好適な単位記憶回路乃至記憶
セルとしての本発明第二実施例の等価回路乃至は概略構
成を示しており、第一実施例と異なる点は、一方のブラ
ンチ12Lのジョセフソンスィッチング部13(これは
既述と同様に単一の素子でも良いし、スキッド型開回路
であっても良いがここでは単一素子と簡単化する)に誘
導結合した制御線15を一対の線路15a,15bで構
成したことだけである。即ち、第一実施例に合わせて説
明すれば、一方の制御線15aに流す制御電流lxと他
方の制御線15bに流す制御電流ly′とが同時に加わ
った時に、当該ジョセフソン素子13の臨界電流値1の
がL1の(lx+ly);0.6〜0.1■oを満たす
ようにする。
FIG. 6 shows an equivalent circuit or a schematic configuration of the second embodiment of the present invention as a unit memory circuit or memory cell suitable for such a configuration example, and the difference from the first embodiment is that one branch 12L. A pair of control lines 15 are inductively coupled to the Josephson switching unit 13 (this may be a single element as described above, or may be a skid type open circuit, but here it is simplified as a single element). The only difference is that it is constructed of lines 15a and 15b. That is, to describe the first embodiment, when the control current lx flowing through one control line 15a and the control current ly' flowing through the other control line 15b are applied simultaneously, the critical current of the Josephson element 13 The value 1 is made to satisfy (lx+ly) of L1; 0.6 to 0.1 ■o.

これを用いて第4図同様の16ビット構成を孫つたのが
第7図示のメモリ空間である。
Using this, the memory space shown in FIG. 7 is derived from the 16-bit configuration similar to FIG. 4.

ダンピング抵抗等は省略し、第4図中と同一符号は同一
乃至同様な綾成子を示している。一対の制御線の中、一
方の制御線15a−,〜15a‐4は先の実施例の制御
線15と同様にX選択回路からの選択的な電流lxを流
すもので、他方の制御線15b−,〜15b‐4は各行
のセル群と並行し、Y選択回路からの選択電流ly′を
受ける。
Damping resistors and the like are omitted, and the same reference numerals as in FIG. 4 indicate the same or similar Ayaseko. Among the pair of control lines, one control line 15a-, ~15a-4 is for flowing a selective current lx from the X selection circuit, similar to the control line 15 in the previous embodiment, and the other control line 15b -, ~15b-4 are parallel to the cell groups in each row and receive selection current ly' from the Y selection circuit.

この制御線15bとセット用ジョセフソン素子210の
入力線24とは各行当たり、網にして選択する。動作に
就いてはlxとly′とで選択されたセルCに就いて、
lxとly′をまとめて先のlxと考えれば、上述した
先の実施例の説明がそのまま当て鉄まる。以上、詳記の
ように、本発明の記憶セルによれば、駆動電流が単極性
で、動作余裕度も大きく、かつその設計もし易い、信頼
性の高いスキツド型記憶セルが提供でき、しかも、使途
によってはメモリアレイを組んでも技低限の二本の線路
による駆動が可能な構成を内在し、三線式としても在来
例のような欠点を伴わないというように、その効果大な
るものがある。
The control line 15b and the input line 24 of the setting Josephson element 210 are selected in a mesh for each row. Regarding the operation, for cell C selected by lx and ly',
If lx and ly' are collectively considered as lx, the explanation of the previous embodiment can be applied as is. As described in detail above, according to the memory cell of the present invention, it is possible to provide a highly reliable skid type memory cell in which the drive current is unipolar, the operating margin is large, and the design is easy. Depending on the application, it has a structure that allows it to be driven by two wires even if a memory array is assembled, and even if it is a three-wire system, it does not have the drawbacks of conventional methods. be.

【図面の簡単な説明】 第1図は、従来のジョセフソン記憶セルの各概略の構成
図、第2図は本発明の基本的実施例の各概略の構成図、
第3図は、本発明セルの動作の説明図、第4図は第一の
実施例の応用例の概略構成図、第5図は第4図示応用例
における動作の説明図、第6図は、本発明セルのダニ実
施例の概略構成図、第7図は第二実施例の応用例の概略
構成図、である。 図中、10は全体としての磁束量子記憶型記憶セル、1
1,16は回路電流線路、12は開ループ、13,14
はジョセフソンスイッチング部、夕15は制御線、18
はィンダクタンス、である。 第1図第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of a conventional Josephson memory cell, FIG. 2 is a schematic block diagram of a basic embodiment of the present invention,
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the cell of the present invention, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an applied example of the first embodiment, FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation in the applied example shown in the fourth embodiment, and FIG. FIG. 7 is a schematic diagram of an applied example of the second embodiment of the cell according to the present invention. In the figure, 10 is the magnetic flux quantum memory type memory cell as a whole, 1
1, 16 are circuit current lines, 12 is an open loop, 13, 14
15 is the Josephson switching section, 15 is the control line, 18
is the inductance. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 超電導閉ループ中に二つのジヨセフソンスイツチン
グ部を設け、該二つのジヨセフソンスイツチング部を左
右の枝回路に振り分けるように回路電流線路を接続し、
両枝回路のインダクタンス分を異ならせると共に、イン
ダクタンス分の相対的に小さな枝回路中の上記ジヨセフ
ソンスイツチング部に対してその臨界電流を制御する制
御線を誘導結合させたことを特徴とする磁束量子記憶型
記憶セル。
1. Two Josephson switching sections are provided in the superconducting closed loop, and circuit current lines are connected so as to distribute the two Josephson switching sections into left and right branch circuits,
The two branch circuits have different inductances, and a control line for controlling the critical current is inductively coupled to the Josephson switching section in the branch circuit with a relatively small inductance. Magnetic flux quantum memory storage cell.
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