KR101435516B1 - 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 및 그 동작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 및 그 동작방법에 관한 것이다. 개시된 본 발명의 정보저장장치는 다수의 자구 및 그들 사이의 자구벽을 갖는 자성트랙, 상기 자성트랙에 전류를 인가하기 위한 전류 인가수단, 상기 자성트랙에 설치된 다수의 읽기/쓰기수단, 및 상기 각 읽기/쓰기수단에 연결된 것으로서 정보를 임시로 저장하기 위한 저장유닛을 포함한다.

Description

자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 및 그 동작방법{Information storage device using magnetic domain wall movement and method of operating the same}
본 발명은 정보저장장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
정보저장장치중, 전원이 차단되더라도 기록된 정보가 지워지지 않는 비휘발성 정보저장장치는 HDD(hard disk drive)와 비휘발성 RAM(ramdom access memory) 등이 있다.
HDD는 회전하는 부분을 갖는 저장장치로 마모되는 경향이 있고, 동작시 페일(fail)이 발생할 가능성이 크기 때문에 신뢰성이 떨어진다.
비휘발성 RAM으로는 현재 널리 사용되고 있는 플래시 메모리가 대표적이지만, 플래시 메모리는 읽기/쓰기 동작 속도가 느리고 수명이 짧으며 HDD에 비하여 데이터 저장 용량이 매우 적고 생산 비용이 높다는 문제가 있다.
이에, 최근에는 종래의 비휘발성 정보저장장치의 문제점을 극복하기 위한 방법으로서, 자성 물질의 자구벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용하는 새로운 정보저장장치에 관한 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 강자성체를 구성하는 자 기적인 미소영역을 자기 구역(magnetic domain : 이하, 자구라 함)이라 하며, 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분을 자구벽이라 한다. 이러한 자구 및 자구벽은 자성층에 인가되는 전류에 의해 이동될 수 있다.
자구벽 이동 원리를 정보저장장치에 적용한 일례가 미국특허 6,834,005호에 소개되어 있다.
미국특허 6,834,005호에 소개된 정보저장장치(이하, 종래의 정보저장장치)는 기판에 수직한 U자형 자성트랙을 포함한다. 상기 U자형 자성트랙은 저장영역과 그와 유사한 길이의 버퍼영역으로 구분되고, 상기 U자형 자성트랙의 중앙부에 인접하게 쓰기수단과 읽기수단이 구비된다. 상기 U자형 자성트랙 내에 연속적으로 배열된 다수의 자구가 있고, 그들 사이에 자구벽이 존재한다. 상기 자구 및 자구벽을 이동시키면서 상기 쓰기수단 또는 읽기수단을 이용해서 쓰기 또는 읽기를 수행한다.
그러나 종래의 정보저장장치에서 상기 U자형 자성트랙은 NiFe와 같은 연자성(soft magnetic) 물질로 형성되는데, 이러한 연자성 물질 내에 존재하는 자구벽의 두께는 수백 나노미터(nm) 정도로 두껍다. 따라서 종래의 정보저장장치의 기록 밀도를 높이는 것은 용이하지 않다. 또한 연자성층의 자구벽을 이동시키기 위해서는 1012 A/㎡ 정도의 큰 전류가 요구되므로, 종래의 정보저장장치의 소비 전력은 클 수 있다. 게다가, 종래의 정보저장장치는 U자형 자성트랙의 1/2 정도만 정보를 저장하는 유효 저장영역으로 사용하기 때문에, 종래의 기술로는 대용량의 정보저장장치를 구현하기 어렵다.
본 발명은 자구 및 자구벽이 이동되는 원리를 이용하는 정보저장장치 및 그 동작방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 다수의 자구 및 그들 사이의 자구벽을 갖는 자성트랙; 상기 자성트랙에 전류를 인가하기 위한 전류 인가수단; 상기 자성트랙에 설치된 다수의 읽기/쓰기수단; 및 상기 각 읽기/쓰기수단에 연결된 것으로서, 정보를 임시로 저장하기 위한 저장유닛;을 포함하는 정보저장장치를 제공한다.
상기 다수의 읽기/쓰기수단은 등간격으로 구비될 수 있다.
상기 저장유닛은 상기 각 읽기/쓰기수단에 연결된 선택 논리소자; 및 상기 선택 논리소자와 연결된 메모리장치;를 포함할 수 있다.
상기 각 읽기/쓰기수단과 그에 대응하는 상기 저장유닛 사이에 신호 변환소자가 더 구비될 수 있다.
상기 전류 인가수단에 의해 이동되는 상기 자구들의 위치 정보를 관장하는 컨트롤러(controller)가 더 구비될 수 있다.
상기 읽기/쓰기수단은 상기 자성트랙의 하면 및 상면에 형성되고 서로 반대의 자화 방향을 갖는 제1 및 제2 강자성 핀드층(pinned layer); 및 상기 제1 및 제2 강자성 핀드층과 상기 자성트랙 사이 각각에 개재된 제1 및 제2 절연 스페이서;를 포함할 수 있다.
상기 자성트랙은 복수 개로 배열되어 있고, 상기 복수의 자성트랙 각각에 상기 다수의 읽기/쓰기수단이 구비될 수 있다.
상기 각 저장유닛은 적어도 두 개의 상기 자성트랙에 구비된 상기 읽기/쓰기수단에 공통으로 연결될 수 있다.
상기 전류 인가수단은 적어도 두 개의 상기 자성트랙에 공통으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 다수의 자구 및 그들 사이의 자구벽을 갖는 자성트랙, 상기 자성트랙에 전류를 인가하기 위한 전류 인가수단, 상기 자성트랙에 설치된 다수의 읽기/쓰기수단, 및 상기 각 읽기/쓰기수단에 연결된 것으로서, 정보를 임시로 저장하기 위한 저장유닛을 포함하는 정보저장장치의 동작방법에 있어서, 상기 읽기/쓰기수단 및 상기 자성트랙 중 적어도 어느 하나에 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 정보저장장치의 동작방법을 제공한다.
상기 전류는 쓰기전류 또는 읽기전류이거나, 상기 자구 및 자구벽의 이동을 위한 전류일 수 있다.
상기 다수의 읽기/쓰기수단은 N개이고, 등간격으로 구비되며, 상기 다수의 읽기/쓰기수단에 의해 상기 자성트랙은 N+1개 영역으로 분할될 수 있다.
상기 N+1개 영역 중 1번째 내지 N번째 영역의 자구들을 2번째 내지 N+1번째 영역으로 비트 단위로 이동시키면서, 상기 다수의 읽기/쓰기수단을 이용해서 제1 읽기동작 또는 제1 쓰기동작을 수행할 수 있다.
상기 2번째 내지 N+1번째 영역으로 이동된 상기 자구들을 상기 1번째 내지 N 번째 영역으로 비트 단위로 이동시키면서, 상기 다수의 읽기/쓰기수단을 이용해서 제2 읽기동작 또는 제2 쓰기동작을 수행할 수 있다.
상기 제1 및 제2 읽기동작시, 상기 다수의 읽기/쓰기수단으로 읽은 정보를 상기 각 읽기/쓰기수단에 대응하는 상기 저장유닛에 저장할 수 있다.
상기 제1 읽기동작에 의해 상기 저장유닛에 저장된 정보의 순서와, 상기 제2 읽기동작에 의해 상기 저장유닛에 저장된 정보의 순서는 같을 수 있다.
상기 제1 쓰기동작을 수행하기 전, 상기 자성트랙에 기록할 정보를 상기 저장유닛에 저장하는 단계를 더 수행할 수 있고, 상기 저장유닛에 저장된 상기 정보에 대응하는 신호를 상기 읽기/쓰기수단에 전송하여 상기 제1 쓰기동작을 수행할 수 있다.
상기 제2 쓰기동작을 수행하기 전, 상기 자성트랙에 기록할 정보를 상기 저장유닛에 저장하는 단계를 더 수행할 수 있고, 상기 저장유닛에 저장된 상기 정보에 대응하는 신호를 상기 읽기/쓰기수단에 전송하여 상기 제2 쓰기동작을 수행할 수 있다.
상기 저장유닛은 상기 각 읽기/쓰기수단에 연결된 선택 논리소자; 및 상기 선택 논리소자와 연결된 메모리장치;를 포함할 수 있다.
상기 각 읽기/쓰기수단과 그에 대응하는 상기 저장유닛 사이에 신호 변환소자가 더 구비될 수 있다.
상기 전류 인가수단에 의해 이동되는 상기 자구들의 위치 정보를 관장하는 컨트롤러(controller)가 더 구비될 수 있다.
상기 자성트랙이 복수 개로 배열될 수 있고, 상기 복수의 자성트랙 각각에 상기 다수의 읽기/쓰기수단이 구비될 수 있다.
상기 각 저장유닛은 적어도 두 개의 상기 자성트랙에 구비된 상기 읽기/쓰기수단에 공통으로 연결될 수 있다.
상기 전류 인가수단은 적어도 두 개의 상기 자성트랙에 공통으로 연결될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 및 그 동작방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치는 다수의 자구(D) 및 그들 사이의 자구벽(DW)을 갖는 자성트랙(100)을 포함한다. 자성트랙(100)은 강자성 물질, 바람직하게는 경자성(hard magnetic) 물질을 포함하는 트랙일 수 있고, 기판(미도시)과 평행한 트랙으로서 수직 자기이방성(perpendicular magnetic anisotropy)을 가질 수 있다. 예컨대, 자성트랙(100)은 Co 및 Co 합금 중 적어도 하나로 형성된 제1층과, Pt, Ni 및 Pd 중 적어도 하나로 형성된 제2층이 교대로 적 층된 다층구조 트랙이거나, L10 구조를 갖는 FePt층 또는 CoPt층이거나, 희토류 원소(rare-earth element)와 전이금속(transition metal)의 합금층일 수 있다. 이러한 자성트랙(100)의 자기이방성 에너지 밀도(K)는 103≤K≤107 J/㎥ 정도일 수 있다. 경자성 물질로 형성된 트랙(이하, 경자성트랙) 내에 존재하는 자구벽의 폭은 수 내지 수십 나노미터(nm) 정도로 작고, 경자성트랙의 자구벽을 이동시키기 위해 요구되는 전류 밀도(1011A/㎡ 이하)는 연자성트랙의 자구벽을 이동시키기 위해 요구되는 전류 밀도(약 1012A/㎡)보다 작다. 또한, 경자성트랙에 기록된 정보는 연자성트랙에 기록된 정보에 비해 열적 자극에 안정적이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 기록 밀도가 높고 소비 전력이 적으며 신뢰성이 우수한 정보저장장치를 구현할 수 있다.
자성트랙(100)은 전류 인가수단(200)과 연결되어 있다. 전류 인가수단(200)은 펄스 전류를 발생시키는 장치일 수 있고, 자성트랙(100)의 양단 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 전류 인가수단(200)은 자성트랙(100)의 일단에 연결된 제1 전류 인가수단과 자성트랙(100)의 타단에 연결된 제2 전류 인가수단을 포함할 수도 있다. 전류 인가수단(200)을 이용해서 자성트랙(100)에 전류를 인가하여 자구(D) 및 자구벽(DW)을 소정 방향으로 이동시킬 수 있다. 자구(D) 및 자구벽(DW)은 상기 전류와 반대 방향, 즉, 전자의 이동 방향으로 이동한다.
자성트랙(100)에 다수의 읽기/쓰기수단, 예컨대, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수 단(300a∼300e)이 설치되어 있다. 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)의 구조에 대해서는 후술한다. 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)은 등간격으로 구비되는 것이 바람직하다. 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 의해 자성트랙(100)은 유사한 길이를 갖는 복수의 소영역(이하, 단위영역), 즉, 제1 내지 제6 영역(R1∼R6)으로 나눠질 수 있다. 제1 내지 제6 영역(R1∼R6) 중 끝쪽 영역에 해당되는 제1 또는 제6 영역(R1, R6)은 버퍼영역으로 사용될 수 있고, 나머지영역은 유효 저장영역으로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치에서 버퍼영역의 길이는 상기 단위영역의 길이와 동일할 수 있다. 보다 자세히 설명하면, 만약 제1 내지 제5 영역(R1∼R5)의 자구(D)들에 소정의 정보가 기록된 상태에서 읽기동작을 수행하는 경우, 읽기/쓰기수단(300a∼300e)의 간격, 즉 상기 단위영역의 길이 만큼만 자구(D) 및 자구벽(DW)을 제6 영역(R6) 쪽으로 이동시키면 제1 내지 제5 영역(R1∼R5)의 정보를 모두 읽을 수 있다. 이와 유사하게, 쓰기동작의 경우에도, 상기 단위영역의 길이 만큼만 자구(D) 및 자구벽(DW)을 이동시키면서 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)으로 쓰기동작을 수행하면, 제1 내지 제6 영역(R1∼R6) 중 다섯 개의 영역에 정보를 기록할 수 있다. 도 1에서와 같이, 자성트랙(100)이 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 의해 6등분 되면, 버퍼영역의 길이는 자성트랙(100) 길이의 1/6 정도이다. 종래의 정보저장장치의 버퍼영역이 자성트랙의 물리적 저장 가능 용량의 1/2임을 고려하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치의 버퍼영역은 종래의 정보저장장치의 버퍼영역보다 훨씬 작다. 읽기/쓰기수단(300a∼300e)의 개수를 증가시키면, 버퍼영역의 길이를 더욱 줄일 수 있 다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치는 종래의 정보저장장치에 비해 훨씬 작은 버퍼영역을 가질 수 있고, 따라서 대용량화에 유리하다.
제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 각각 연결된 저장유닛(storage unit)이 구비된다. 상기 저장유닛은 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 각각 연결된 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)를 포함할 수 있고, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)와 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e) 사이에 각각 구비되는 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)를 더 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)는 정보를 임시로 저장하기 위한 장치로서, 예컨대, SRAM(static RAM) 구조를 갖는 캐시메모리(cache memory)일 수 있다. 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)는 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)으로 읽은 정보를 임시로 저장하거나, 자성트랙(100)에 기록할 정보를 임시로 저장하는 장소일 수 있다. 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)는 다수의 메모리 셀(cell)(C)을 가질 수 있는데, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e) 각각의 메모리 셀(C)의 수는 제1 내지 제5 영역(R1∼R5)의 자구(D)의 수와 동일할 수 있다. 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)는 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)로 입력되는 정보 및/또는 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에서 출력되는 정보의 순서를 제어하기 위한 수단일 수 있다. 즉, 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)에 의해 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에서 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)로 입력되는 정보의 순서가 제어될 수 있고, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에서 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)으로 입력되는 정보의 순서 또한 제어될 수 있다. 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)는 일종의 MUX(multiplexer)/DMUX(de multiplexer) 구조를 가질 수 있는데, MUX/DMUX 구조에 대해서는 잘 알려진 바, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)과 그에 대응하는 상기 저장유닛 사이, 바람직하게는, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)과 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e) 사이에 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)가 더 구비될 수 있다. 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)는 반도체 소자 분야에서 잘 알려진 감지 증폭기(sense amplifier)를 포함할 수 있다. 읽기동작시에는, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에서 출력된 전기적 신호, 예컨대, 전류 신호가 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)를 통해 디지털화된 신호, 예컨대, 전압 신호로 변환/증폭된 후, 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)로 전달될 수 있다. 한편 쓰기동작시에는, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에서 출력된 전기적 신호, 예컨대, 전압 신호가 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)를 통해 다른 전기적 신호, 예컨대, 전류 신호로 변환된 후, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)으로 전달될 수 있다.
도 1에는 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)가 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)의 하부, 즉, 제1 강자성층(4a)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)의 하부 및 상부 중 적어도 어느 하나, 즉, 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b) 중 적어도 어느 하나가 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)에 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 정보저장장치는 전류 인가수단(200)에 연결된 컨트롤러(controller)(700)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(700)는 전류 인가수단(200)에 의해 자구(D)들이 어디로 얼마큼 이동했는지에 대한 정보, 즉, 자구(D)들의 위치 정보를 기억하고, 전류 인가수단(200)을 제어하는 기능을 가질 수 있다. 즉, 컨트롤러(700)는 전류 인가수단(200)에서 자성트랙(100)에 인가하는 펄스 전류의 수를 카운팅하는 카운터를 포함할 수 있다. 아울러 컨트롤러(700)는 번지 대응(address mapping) 기능을 더 가질 수 있다. 상기 번지 대응(address mapping) 기능에 대해서는 잘 알려진 바, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 1의 부분 확대도를 참조하면, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)은 자성트랙(100)의 하면 및 상면에 형성된 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b)을 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b)은 서로 반대의 자화 방향을 갖는 고정층(pinned layer)이다. 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b)에 도시된 화살표는 그들 각각의 자화 방향을 나타낸다. 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b)과 자성트랙(100) 사이 각각에는 제1 및 제2 절연 스페이서(2a, 2b)가 개재(interposed)된다. 제1 및 제2 절연 스페이서(2a, 2b)는 산화물층일 수 있고, 그들(2a, 2b)을 통해 전자의 터널링(tunneling)이 발생될 수 있도록 얇은 두께로 형성된다.
이하에서는, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 읽기/쓰기수단(300a∼300e)을 이용한 쓰기 원리를 설명한다.
도 2a를 참조하면, 제1 강자성층(4a)에서 제2 강자성층(4b)으로 전자가 이동하는 경우, 즉, 도면의 A에서 B 방향으로 전자가 이동하는 경우, 제1 강자성층(4a) 의 자화 방향과 동일한 자화 방향(이하, 제1 방향)(M1)을 갖는 전자들(E1)이 자성트랙(100)으로 이동한다. 이러한 전자들(E1)이 자성트랙(100)을 제1 방향(M1)으로 자화시키는 역할을 한다. 이것을 스핀 전이 토크(spin transfer torque) 효과라 부를 수 있다.
한편, 제2 강자성층(4b) 부분에서는, 제2 강자성층(4b)의 자화 방향과 동일한 자화 방향(이하, 제2 방향)(M2)을 갖는 전자들은 제2 강자성층(4b)을 통해 빠져나가지만, 제2 강자성층(4b)의 자화 방향과 반대의 자화 방향을 갖는 전자들(E2)은 제2 강자성층(4b)을 통해 빠져나가지 못하고 자성트랙(100)으로 되돌아와 쌓이게 된다. 이러한 전자들(E2)이 자성트랙(100)을 제1 방향(M1)으로 자화시키는 역할을 한다. 이것을 스핀 축적(spin accumulation) 효과라 부를 수 있다.
이와 같이, 스핀 전이 토크(spin transfer torque) 효과 및 스핀 축적(spin accumulation) 효과에 의해 자성트랙(100)에 제1 데이터가 기록될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제2 강자성층(4b)에서 제1 강자성층(4a)으로 전자가 이동하는 경우, 즉, 도면의 B에서 A 방향으로 전자가 이동하는 경우, 제2 방향(M2)으로 자화된 전자들(E3)이 자성트랙(100)으로 이동한다. 이러한 전자들(E3)이 수평자성층(L1)을 제2 방향(M2)으로 자화시키는 역할을 한다. 한편, 제1 강자성층(4a) 부분에서는, 제1 방향(M1)으로 자화된 전자들은 제1 강자성층(4a)을 통해 빠져나가지만, 제2 방향(M2)으로 자화된 전자들(E4)은 제1 강자성층(4a)을 통해 빠져나가지 못하고 자성트랙(100)으로 되돌아와 쌓이게 된다. 이러한 전자들(E4)이 자성트랙(100)을 제2 방향(M2)으로 자화시키는 역할을 한다. 이에 따라, 자성트랙(100)에 제2 데이터가 기록될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 정보저장장치에서는 자성트랙(100) 하부 및 상면에 서로 반대 방향으로 자화된 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b)이 있기 때문에, 스핀 전이 토크(spin transfer torque) 효과 및 스핀 축적(spin accumulation) 효과에 의한 기록이 이루어진다. 그러므로 하나의 강자성 핀드층을 사용하는 경우에 비해 쓰기 전류 밀도가 감소된다. 이러한 쓰기 원리를 이용해서 자구(D) 및 자구벽(DW)을 비트 단위로 이동시키면서 자성트랙(100)에 소정의 데이터를 기록할 수 있다.
한편, 읽기/쓰기수단(300a∼300e)을 이용한 읽기 원리를 간략히 설명하면 다음과 같다. 도 1에서 제1 읽기/쓰기수단(300a)의 제1 강자성층(4a)과 제2 강자성층(4b) 중 어느 하나와 자성트랙(100)의 일단과 타단 중 어느 하나 사이의 전기 저항을 측정한다. 제1 읽기/쓰기수단(300)이 형성된 자성트랙(100)에 기록된 정보에 따라 상기 전기 저항이 달라진다. 따라서, 상기 전기 저항을 측정함으로써 제1 읽기/쓰기수단(300a)이 형성된 자성트랙(100)에 기록된 정보를 판별할 수 있다. 이러한 읽기 원리를 이용해서 자구(D) 및 자구벽(DW)을 비트 단위로 이동시키면서 자성트랙(100)에 기록된 정보를 재생할 수 있다. 제1 강자성층(4a)과 제2 강자성층(4b) 중 어느 하나와 자성트랙(100)의 일단과 타단 중 어느 하나 사이의 전기 저항을 측정하는 대신에, 제1 강자성층(4a)과 제2 강자성층(4b) 사이의 전기 저항을 측정하여, 자성트랙(100)에 기록된 정보를 판별할 수도 있다. 이 경우, 상기 정보의 판별, 즉, 읽기를 위해서 인가하는 전류는 전술한 쓰기 동작에서 사용하는 전류보다 작으므로, 읽기 동작시 자성트랙(100)에 기록된 정보는 유지될 수 있다. 제2 내지 제5 읽기/쓰기수단(300b∼300e)의 읽기 원리도 이와 같을 수 있다. 부가해서, 자구(D) 및 자구벽(DW) 이동을 위해 자성트랙(100)에 전류를 흘려줄 때, 제1 및 제2 절연 스페이서(2a, 2b)가 전기적 베리어(barrier)로 작용하므로, 자구벽 이동을 위한 전류는 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b)으로 누설되지 않을 수 있다. 여기서 개시한 읽기/쓰기수단(300a∼300e)의 구조 및 원리는 일례에 불과하며, 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정보저장장치는 도 1의 자성트랙(100)과 등가한 복수의 자성트랙을 포함할 수 있다. 상기 복수의 자성트랙 각각에 도 1의 다수의 읽기/쓰기수단(300a∼300e)이 구비될 수 있고, 상기 복수의 자성트랙에 도 1의 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e), 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e) 및 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)가 공통으로 연결될 수 있다. 그 일례가 도 3에 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 읽기/쓰기수단(300)을 구비한 복수의 자성트랙(100)이 서로 평행하게 배열되어 있다. 복수의 자성트랙(100)은 X축 방향으로 연장된 라인 형태일 수 있고, 다수의 읽기/쓰기수단(300)은 X축 및 Y축 방향으로 각각 다수의 열 및 행을 이루도록 규칙적으로 배열될 수 있다. 여기서, 상기 열 및 행은 각각 8개 및 5개이지만, 그 개수는 달라질 수 있다.
복수의 자성트랙(100)의 양단이 전류 인가수단(200)에 공통으로 연결되어 있다. 복수의 자성트랙(100)과 전류 인가수단(200) 사이에 스위칭 소자(650)가 더 구 비되는 것이 바람직하다. 스위칭 소자(650)는 로우 디코더(row decoder)라 부를 수 있고, DMUX 구조를 가질 수 있다. 스위칭 소자(650)를 이용해서, 복수의 자성트랙(100) 중 자구벽(DW) 이동을 위한 전류를 인가할 자성트랙을 선택할 수 있다. 다시 말해, 스위칭 소자(650)에 소정의 주소 신호(address signal)를 입력하여, 자구벽(DW) 이동을 위한 전류를 인가할 자성트랙을 선택할 수 있다. 도 3에는 스위칭 소자(650)가 복수의 자성트랙(100)의 좌측에 구비된 것으로 도시되어 있지만, 좌측이 아닌 우측에 구비될 수 있고, 좌측 및 우측에 각각 구비될 수도 있다.
전류 인가수단(200)에 연결된 컨트롤러(700)가 존재한다. 컨트롤러(700)는 복수의 자성트랙(100) 각각에서 자구(D)들이 어디로 얼마나 이동했는지에 대한 정보를 기억하면서, 전류 인가수단(200)을 제어할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 컨트롤러(700)는 스위칭 소자(650)와 연결되어 있을 수 있고, 스위칭 소자(650)에 상기 주소 신호를 입력하는 역할을 수행할 수 있다.
다수의 읽기/쓰기수단(300) 중에서 Y축 방향으로 동일 행 내에 존재하는 읽기/쓰기수단들 끼리 묶어 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단 그룹(G1∼G5)이라고 하면, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단 그룹(G1∼G5)들은 각각 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 공통으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단 그룹(G1∼G5) 각각과 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e) 사이에는 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)와 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)가 구비될 수 있다. 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e), 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e) 및 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)는 소형인데다 복수의 자성트랙(100)에 공통 으로 연결되고, 주변회로 영역에 존재하기 때문에, 정보저장장치 전체의 기록 밀도에는 거의 영향을 미치지 않을 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제1 내지 제5 신호 변환소자(600a∼600e)와 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단 그룹(G1∼G5) 사이에 다른 스위칭 소자가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 다른 스위칭 소자를 이용해서 복수의 자성트랙(100) 중에서 읽기 또는 쓰기동작을 수행할 자성트랙을 선택할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치의 동작방법을 설명하도록 한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보저장장치의 읽기방법을 보여준다. 본 실시예에서는 도 1의 구조가 이용된다.
도 4a를 참조하면, 제1 내지 제5 영역(R1∼R5)의 자구(D)들에 제1 내지 제40 데이터(1∼40)가 기록된 상태에서, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 읽기 전류를 인가하여 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)이 형성된 자성트랙(100)의 데이터, 즉, 제8, 제16, 제24, 제32 및 제40 데이터(8, 16, 24, 32, 40)를 읽는다. 이때, 상기 읽기 전류는 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e) 각각의 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b) 사이에 인가되거나, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)과 자성트랙(100) 사이에 인가될 수 있다. 읽혀진 데이터들(8, 16, 24, 32, 40)은 각각 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)의 메모리 셀(C)에 저장될 수 있다. 이때, 읽혀진 데이터들(8, 16, 24, 32, 40)이 저장될 메모리 셀(C)은 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 읽혀진 데이터들(8, 16, 24, 32, 40)은 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e) 각각의 가장 우측 메모리 셀(C)에 저장될 수 있다. 참조번호 8', 16', 24', 32' 및 40'은 각각 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장된 데이터로서, 자성트랙(100)에서 읽혀진 데이터들(8, 16, 24, 32, 40)에 대응한다.
도 4b를 참조하면, 전류 인가수단(200)으로 자성트랙(100)에 펄스 전류(I1)를 인가하여 자성트랙(100) 내에서 자구(D) 및 자구벽(DW)을 제6 영역(R6) 쪽으로 1 비트만큼 이동시킨다. 이에 따라, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)이 구비된 자성트랙(100)에 제7, 제15, 제23, 제31 및 제39 데이터(7, 15, 23, 31, 39)가 위치하게 된다.
도 4c를 참조하면, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)으로 제7, 제15, 제23, 제31 및 제39 데이터(7, 15, 23, 31, 39)를 읽어, 읽혀진 데이터들(7, 15, 23, 31, 39)을 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장한다. 이때, 읽혀진 데이터들(7, 15, 23, 31, 39)은 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)의 우측에서 두 번째 메모리 셀(C)에 저장될 수 있다. 참조번호 7', 15', 23', 31' 및 39'는 각각 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장된 데이터로서, 읽혀진 데이터들(7, 15, 23, 31, 39)에 대응한다.
다음, 도 4b 및 도 4c를 참조하여 설명한 바와 같은 자구벽 이동 및 읽기 동작을 반복 수행한다. 그 결과는 도 4d와 같을 수 있다. 도 4d를 참조하면, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)이 구비된 자성트랙(100)에 각각 제1, 제9, 제17, 제25 및 제33 데이터(1, 9, 17, 25, 33)가 위치하고, 제1 내지 제5 메모리장 치(400a∼400e) 각각에 제1 내지 제8 데이터(1'∼8'), 제9 내지 제16 데이터(9'∼16'), 제17 내지 제24 데이터(17'∼24'), 제25 내지 제32 데이터(25'∼32') 및 제33 내지 제40 데이터(33'∼40')가 좌측부터 순서대로 저장되어 있다. 이때, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장된 제1 내지 제40 데이터(1'∼40')는 자성트랙(100)에 저장된 제1 내지 제40 데이터(1∼40)에 각각 대응된다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보저장장치의 읽기방법을 보여준다.
도 5a를 참조하면, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장된 데이터가 없다는 것을 제외한 나머지가 도 4d와 동일한 구조가 마련되어 있다. 도 5a의 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에는 소정의 데이터들이 저장된 상태일 수도 있다.
도 5b를 참조하면, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 읽기 전류를 인가하여 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)이 형성된 자성트랙(100)의 데이터, 즉, 제1, 제9, 제17, 제25 및 제33 데이터(1, 9, 17, 25, 33)를 읽는다. 읽혀진 데이터들(1, 9, 17, 25, 33)은 각각 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)의 메모리 셀(C)에 저장될 수 있다. 이때, 읽혀진 데이터들(1, 9, 17, 25, 33)은 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e) 각각의 가장 좌측 메모리 셀(C)에 저장될 수 있다. 참조번호 1', 9', 17', 25' 및 33'은 각각 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장된 데이터로서, 자성트랙(100)에서 읽혀진 데이터들(1, 9, 17, 25, 33)에 대응한다.
도 5c를 참조하면, 전류 인가수단(200)으로 자성트랙(100)에 펄스 전류(I1')를 인가하여 자성트랙(100) 내에서 자구(D) 및 자구벽(DW)을 제1 영역(R1) 쪽으로 1 비트만큼 이동시킨다. 이에 따라, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)이 구비된 자성트랙(100)에 제2, 제10, 제18, 제26 및 제34 데이터(2, 10, 18, 26, 34)가 위치하게 된다.
도 5d를 참조하면, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)으로 제2, 제10, 제18, 제26 및 제34 데이터(2, 10, 18, 26, 34)를 읽어, 읽혀진 데이터들(2, 10, 18, 26, 34)을 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장한다. 이때, 읽혀진 데이터들(2, 10, 18, 26, 34)은 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)의 좌측에서 두 번째 메모리 셀(C)에 저장될 수 있다. 참조번호 2', 10', 18', 26' 및 34'는 각각 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장된 데이터로서, 자성트랙(100)에서 읽혀진 데이터들(2, 10, 18, 26, 34)에 대응한다.
다음, 도 5c 및 도 5d를 참조하여 설명한 바와 같은 자구벽 이동 및 읽기 동작을 반복 수행한다. 그 결과는 도 5e와 같을 수 있다. 도 5e를 참조하면, 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)이 구비된 자성트랙(100)에 각각 제8, 제16, 제24, 제32 및 제40 데이터(8, 16, 24, 32, 40)가 위치하고, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e) 각각에 제1 내지 제8 데이터(1'∼8'), 제9 내지 제16 데이터(9'∼16'), 제17 내지 제24 데이터(17'∼24'), 제25 내지 제32 데이터(25'∼32') 및 제33 내지 제40 데이터(33'∼40')가 좌측부터 순서대로 저장되어 있다. 이러한 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)의 상태는 도 4d의 그것과 동일하다.
도 4a 내지 도 4d에서와 같이 자구(D) 및 자구벽(DW)을 제6 영역(R6)으로 이동시키면서 읽기동작을 수행하든, 도 5a 내지 도 5e에서와 같이 자구(D) 및 자구벽(DW)을 제1 영역(R1)으로 이동시키면서 읽기동작을 수행하든, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장되는 데이터(1'∼40')의 순서는 같을 수 있다. 이는 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)에 의해 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장되는 데이터(1'∼40')의 순서가 제어될 수 있기 때문이다. 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 저장된 데이터(1'∼40')는 섹터(sector) 단위로 다른 장치(미도시), 예컨대, 중앙처리장치(central processing unit)(CPU)로 출력될 수 있다.
한편, 정보의 기록을 위해서는, 제1 내지 제5 메모리장치(400a∼400e)에 일련의 데이터를 미리 저장한 후, 자구(D) 및 자구벽(DW)을 비트 단위로 이동시키면서, 상기 일련의 데이터에 대응하는 신호(즉, 쓰기전류)를 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 전송하여 쓰기동작을 수행할 수 있다. 이러한 방법으로, 자성트랙(100)에 소정의 신규 정보, 즉, 상기 일련의 데이터에 대응하는 정보를 기록할 수 있다. 이러한 쓰기동작시에도, 상기 일련의 데이터를 제1 내지 제5 읽기/쓰기수단(300a∼300e)에 전송하는 순서는 제1 내지 제5 선택 논리소자(500a∼500e)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 자구(D) 및 자구벽(DW)을 제1 영역(R1)에서 제6 영역(R6) 쪽으로 이동시키면서 쓰기동작을 수행하든, 제6 영역(R6)에서 제1 영역(R1) 쪽으로 이동시키면서 쓰기동작을 수행하든 상관없이 자성트랙(100)에 기록되는 정보의 순서는 임의로 제어될 수 있다.
도 3과 같은 구조에서도 위와 같은 읽기방법 및 쓰기방법이 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 도 3의 다수의 자성트랙(100) 중 선택된 적어도 하나의 자성트랙(100)에 대해서 도 4a 내지 도 5e를 참조하여 설명한 읽기방법 및 전술한 쓰기방법이 적용 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치는 다수의 읽기/쓰기수단(300a∼300e, 300)을 갖기 때문에 종래의 정보저장장치보다 월등히 작은 버퍼영역을 갖는다. 예컨대, 자성트랙(100)의 80% 이상을 유효한 저장영역으로 이용될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치는 종래의 정보저장장치보다 매우 큰 저장용량 및 기록밀도를 가질 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치에서는 다수의 읽기/쓰기수단(300a∼300e, 300)에 의한 동시 읽기, 쓰기 및 소거가 가능하므로, 동작 속도가 크게 향상될 수 있다.
부가해서, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장장치에서는 자성트랙(100)을 경자성 물질로 형성할 수 있으므로, 소비 전력을 줄일 수 있고, 기록밀도를 높일 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 3의 구조는 다양하게 변형될 수 있고, 그 구성요소도 다양화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 자성트랙(100)은 수직 자기이방성이 아닌 수평 자기이방성을 가질 수 있고, 읽기/쓰기수단(300a∼300e, 300)의 제1 및 제2 강자성층(4a, 4b)도 수평 자기이방성을 가질 수 있으며, 읽기/쓰기수단(300a∼300e, 300)의 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 바에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치를 보여주는 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보저장장치에 구비될 수 있는 읽기/쓰기수단의 쓰기방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치를 보여주는 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보저장장치의 동작방법을 보여주는 사시도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보저장장치의 동작방법을 보여주는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
2a, 2b : 절연 스페이서 4a, 4b : 강자성층
100 : 자성트랙 200 : 전류 인가수단
300, 300a∼300e : 읽기/쓰기수단 400a∼400e : 메모리장치
500a∼500e : 선택 논리소자 600a∼600e : 신호 변환소자
650 : 스위칭 소자 700 : 컨트롤러
C : 메모리 셀 D : 자구
1∼40, 1'∼40' : 데이터 DW : 자구벽
E1∼E4 : 전자 G1∼G5 : 읽기/쓰기수단 그룹
I1, I1' : 펄스 전류 M1, M2 : 제1 및 제2 방향
R1∼R6 : 제1 내지 제6 영역

Claims (24)

  1. 다수의 자구 및 상기 다수의 자구 사이에 자구벽을 갖는 자성트랙;
    상기 자성트랙에 전류를 인가하기 위한 전류 인가수단;
    상기 자성트랙에 설치된 다수의 읽기/쓰기수단;
    상기 자성트랙과 이격하여 상기 다수의 읽기/쓰기수단 각각에 연결된 것으로서, 정보를 임시로 저장하기 위한 저장유닛; 및
    상기 다수의 읽기/쓰기수단 각각과 그에 대응하는 상기 저장유닛 사이에 구비된 신호 변환소자;를 포함하는 정보저장장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 읽기/쓰기수단은 등간격으로 구비된 정보저장장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 저장유닛은,
    상기 다수의 읽기/쓰기수단 중 하나에 연결된 선택 논리소자; 및
    상기 선택 논리소자와 연결된 메모리장치;를 포함하는 정보저장장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 인가수단에 의해 이동되는 상기 자구들의 위치 정보를 관장하는 컨트롤러(controller)를 더 포함하는 정보저장장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성트랙은 복수 개로 배열되어 있고,
    상기 복수의 자성트랙 각각에 상기 다수의 읽기/쓰기수단이 구비되며,
    선택적으로, 상기 저장유닛은 적어도 두 개의 상기 자성트랙에 구비된 상기 읽기/쓰기수단에 공통으로 연결되고,
    선택적으로, 상기 전류 인가수단은 적어도 두 개의 상기 자성트랙에 공통으로 연결된 정보저장장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 다수의 자구 및 상기 다수의 자구 사이에 자구벽을 갖는 자성트랙, 상기 자성트랙에 전류를 인가하기 위한 전류 인가수단, 상기 자성트랙에 설치된 다수의 읽기/쓰기수단, 상기 자성트랙과 이격하여 상기 다수의 읽기/쓰기수단 각각에 연결된 것으로서, 정보를 임시로 저장하기 위한 저장유닛, 및 상기 다수의 읽기/쓰기수단 각각과 그에 대응하는 상기 저장유닛 사이에 구비된 신호 변환소자를 포함하는 정보저장장치의 동작방법에 있어서,
    상기 읽기/쓰기수단 및 상기 자성트랙 중 적어도 어느 하나에 전류를 인가하는 단계;를 포함하고,
    상기 전류는 쓰기전류, 읽기전류 및 상기 자구/자구벽의 이동을 위한 이동전류 중 하나인 정보저장장치의 동작방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 읽기/쓰기수단은 N개이고, 등간격으로 구비되며,
    상기 다수의 읽기/쓰기수단에 의해 상기 자성트랙은 N+1개 영역으로 분할되고,
    상기 N+1개 영역 중 1번째 내지 N번째 영역의 자구들을 2번째 내지 N+1번째 영역으로 비트 단위로 이동시키면서, 상기 다수의 읽기/쓰기수단을 이용해서 제1 읽기동작 또는 제1 쓰기동작을 수행하고,
    선택적으로, 상기 2번째 내지 N+1번째 영역으로 이동된 상기 자구들을 상기 1번째 내지 N번째 영역으로 비트 단위로 이동시키면서, 상기 다수의 읽기/쓰기수단을 이용해서 제2 읽기동작 또는 제2 쓰기동작을 수행하는 정보저장장치의 동작방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 읽기동작시, 상기 다수의 읽기/쓰기수단으로 읽은 정보를 상기 다수의 읽기/쓰기수단 각각에 대응하는 상기 저장유닛에 저장하고,
    상기 제1 읽기동작에 의해 상기 저장유닛에 저장된 정보의 순서와 상기 제2 읽기동작에 의해 상기 저장유닛에 저장된 정보의 순서는 서로 동일한 정보저장장치의 동작방법.
  16. 삭제
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 쓰기동작 또는 제2 쓰기동작을 수행하기 전, 상기 자성트랙에 기록할 정보를 상기 저장유닛에 저장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 저장유닛에 저장된 상기 정보에 대응하는 신호를 상기 읽기/쓰기수단에 전송하여 상기 제1 쓰기동작 또는 제2 쓰기동작을 수행하는 정보저장장치의 동작방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100829576B1 (ko) * 2006-11-06 2008-05-14 삼성전자주식회사 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법
KR101431761B1 (ko) * 2008-06-24 2014-08-21 삼성전자주식회사 정보저장장치 및 그의 동작방법
US8102691B2 (en) * 2008-06-24 2012-01-24 Seagate Technology Llc Magnetic tracks with domain wall storage anchors
US7881104B2 (en) * 2008-08-08 2011-02-01 Seagate Technology Llc Magnetic memory with separate read and write paths
US7876595B2 (en) * 2008-09-19 2011-01-25 Seagate Technology Llc Magnetic shift register as counter and data storage device
US20100085659A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Information storage devices using magnetic domain wall motion
US8406029B2 (en) * 2009-02-17 2013-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Identification of data positions in magnetic packet memory storage devices, memory systems including such devices, and methods of controlling such devices
US8279667B2 (en) * 2009-05-08 2012-10-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated circuit memory systems and program methods thereof including a magnetic track memory array using magnetic domain wall movement
US8374052B2 (en) * 2009-05-08 2013-02-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Information storage devices using magnetic domain wall movement and methods of operating the same
KR101698931B1 (ko) * 2010-02-05 2017-01-24 삼성전자 주식회사 자성트랙 및 이를 포함하는 정보저장장치
JP5658704B2 (ja) * 2012-03-13 2015-01-28 株式会社東芝 シフトレジスタ型メモリおよびその駆動方法
JP5615310B2 (ja) * 2012-03-16 2014-10-29 株式会社東芝 磁気メモリ
CN104575581B (zh) * 2013-10-21 2017-10-10 华为技术有限公司 一种存储单元、存储器及存储单元控制方法
US20160064060A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-03 Nanyang Technological University Method of forming a magnetic domain wall in a nanowire

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100695171B1 (ko) * 2006-02-23 2007-03-14 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 이동을 이용하는 자기 메모리 장치
KR100785026B1 (ko) * 2006-10-27 2007-12-12 삼성전자주식회사 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6834005B1 (en) 2003-06-10 2004-12-21 International Business Machines Corporation Shiftable magnetic shift register and method of using the same
US6898132B2 (en) * 2003-06-10 2005-05-24 International Business Machines Corporation System and method for writing to a magnetic shift register
US6970379B2 (en) * 2003-10-14 2005-11-29 International Business Machines Corporation System and method for storing data in an unpatterned, continuous magnetic layer
KR100754394B1 (ko) * 2006-01-26 2007-08-31 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 드래깅을 이용하는 자성소자 유닛 및 그작동 방법
KR100718153B1 (ko) * 2006-02-17 2007-05-14 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 이동을 이용한 자기메모리
KR100754397B1 (ko) * 2006-02-22 2007-08-31 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 이동을 이용한 자기메모리
JP4969981B2 (ja) * 2006-10-03 2012-07-04 株式会社東芝 磁気記憶装置
US7514271B2 (en) * 2007-03-30 2009-04-07 International Business Machines Corporation Method of forming high density planar magnetic domain wall memory
KR101288477B1 (ko) * 2007-08-10 2013-07-26 삼성전자주식회사 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치
KR101323719B1 (ko) * 2007-10-12 2013-10-30 삼성전자주식회사 자성층, 자성층의 형성방법, 자성층을 포함하는정보저장장치 및 정보저장장치의 제조방법
KR20090090160A (ko) * 2008-02-20 2009-08-25 삼성전자주식회사 자구벽 이동을 이용한 정보저장장치 및 그 동작방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100695171B1 (ko) * 2006-02-23 2007-03-14 삼성전자주식회사 마그네틱 도메인 이동을 이용하는 자기 메모리 장치
KR100785026B1 (ko) * 2006-10-27 2007-12-12 삼성전자주식회사 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장 장치 및 그의 동작 방법

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