DE10144384C1 - Logikbaustein - Google Patents

Abstract

Der Logikbaustein (2) enthält ein magnetfeldsensitives Sensorelement (S1), welches mit einem Lesestrom (i1) zu beaufschlagen ist und dem eine Signalleitung (5) zur induktiven Einkopplung eines Eingangssignals (E) eines Signalstroms (I) zugeordnet ist. Der Baustein (2) weist Mittel zur Umkehr der Stromführungsrichtung (r) des Lesestroms (i1) oder des Signalstroms (I) derart auf, dass ein bezüglich des Eingangssignals (E) invertiertes Ausgangssignal (A) zu erhalten ist. Es können insbesondere mehrere Sensorelemente vorgesehen sein, von denen für mindestens eines die Umkehr der Stromführungsrichtung vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft Bausteine der magnetischen Logik mit mindestens einem magnetfeldsensitiven Sensorelement, welches mit einem Lesestrom in eine vorbestimmten Richtung zu beauf­ schlagen ist und dem eine Signalleitung zugeordnet ist, wobei ein Magnetfeld eines über die Signalleitung geführten Ein­ gangssignals eines Signalstroms induktiv in dem mit dem Lese­ strom beaufschlagten Sensorelement ein Ausgangssignal vorbe­ stimmter Polarität erzeugt. Ein entsprechender Baustein geht aus der Veröffentlichung "Journ. of Appl. Phys.", Vol. 87, No. 9, 1. Mai 2000, Seiten 6674 bis 6679 hervor.

In vielen Anwendungen der Logik werden digitale Signale in­ vertiert benötigt, z. B. zu einer Taktung oder an den Ein- und Ausgängen von logischen Gatterelementen. Dies ist z. B. bei der kombinatorischen Logik der Fall, die programmierbare Bau­ steine (sogenannte Programmable Logic Devices bzw. PLDs) wie insbesondere programmierbare logische Matrixelemente (soge­ nannte Programmable Logic Arrays bzw. PLAs) erfordert. Eine entsprechende PLA-Einrichtung(-Device) hat sowohl eine pro­ grammierbare UND-Matrix als auch eine programmierbare ODER- Matrix. Hierbei wird der Eingang des ersten UND-Matrix mit einem Inverter gepuffert und zum einen direkt der Matrix des Bausteins zur Verfügung gestellt; zum anderen wird dieses Signal erneut invertiert. Der hierfür vorgesehene zweite In­ verter erzeugt ebenfalls ein gepuffertes Ausgangssignal, das mit dem Eingang gleichphasig ist. Entsprechende Bausteine müssen auch als Ausgangstreiber der ODER-Matrix eingesetzt werden, wenn wie z. B. bei einer PLA-Einrichtung die Ausgangs­ signale invertiert und nicht invertiert vorliegen sollen.

Für den Bereich der magnetischen Logik kann als Inverter z. B. ein NOR- oder an NAND-Gatterelement eingesetzt werden, dessen Eingänge zusammengeschaltet sind. Entsprechende Gatter der magnetischen Logik sind aus der eingangs genannten Literatur­ stelle bekannt. Sie enthalten jeweils ein magnetoresistives Schichtensystem mit einer Informationsschicht und einer durch eine nicht-magnetische Zwischenschicht beabstandeten Refe­ renzschicht. Die Schichtensysteme können dabei insbesondere vom sogenannten GMR(Giant MagnetoResistance)-Typ oder in gleicher Weise vom TMR(Tunneling MagnetoResistance)- oder SDT(Spin-Dependent-Tunneling)-Typ sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von die­ sem Stand der Technik Bausteine der programmierbaren magneti­ schen Logik anzugeben, die jeweils als ein Grundbaustein uni­ versell einsetzbar sind.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß in den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gesehen. Dementsprechend sollen der Baustein mit den eingangs genannten Merkmalen Kon­ taktierungspunkte und dessen mindestens ein Sensorelement An­ schlusspunkte aufweisen, deren Verbindung derart programmiert ist, dass mittels einer Umkehr der Stromführungsrichtung des Lesestroms oder des Signalstroms ein Ausgangssignal zu erhal­ ten ist, welches bezüglich des ohne Stromumkehr zu erhalten­ den Ausgangssignals vorbestimmter Polarität invertiert ist.

Unter einem Baustein wird in diesem Zusammenhang ein ele­ mentartiger Aufbau mit einem Trägerkörper (oder einer sonsti­ gen tragenden Struktur) verstanden, innerhalb dessen, an oder auf dem das mindestens eine Sensorelement angeordnet ist, wo­ bei für dieses und die Signal(strom)leitung Anschlusspunkte vorhanden sind, die mit entsprechenden Anschlusspunkten am Rande des Bausteins zu verbinden sind. Die Verbindung der Le­ se(strom)leitung oder der Signalleitung soll dabei so ausge­ führt sein, dass in dieser Leitung im Bereich des mindestens einen Sensorelementes die Stromrichtung wählbar bzgl. der An­ schlüsse, insbesondere umgekehrt bezüglich der Stromrichtung ist, wie sie am Rand des Bausteins gerichtet ist. Bei dem er­ findungsgemäßen Baustein wird also eine Programmiermöglich­ keit der Stromführungsrichtung über das Sensorelement oder in der Signalleitung im Bereich des Sensorelementes zur Reali­ sierung einer Inverterfunktion herangezogen. Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße Umkehr der Stromführungsrichtung bezüg­ lich einer Ausgangs- oder Grundeinstellung ein polaritätsmä­ ßig konträres, d. h. invertiertes Ausgangssignal. Die mit die­ ser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bausteins verbundenen Vorteile sind also darin zu sehen, dass mit ihm auf besonders einfache Weise eine Inverterfunktion zu erzeugen ist. Der Baustein stellt dabei einen Grundbaustein dar, da seine Sys­ temanschlüsse in vielfältiger Weise mit entsprechenden Grund­ bausteinen der magnetischen Logik, die invertierende oder auch nicht-invertierende Ausgangssignale erzeugen können, zu kombinieren sind. Je nach Verschaltungsart solcher Grundbau­ steine ergeben sich dann verschiedene Logik-Schaltungstypen.

Vorteilhaft kann der Logikbaustein mehrere Sensorelemente aufweisen, von denen für mindestens eines die Umkehr der Stromführungsrichtung vorgesehen ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Logik­ bausteins können an seinen Rändern für das mindestens eine Sensorelement zwei Kontaktierungspunkte der Signalleitung so­ wie zwei Kontaktierungspunkte für den Lesestrom vorgesehen sein. Damit lässt sich in einfacher Weise die gewünschte Stromführungsrichtung über das Sensorelement einstellen. An den Kontaktierungspunkten sind weitere Logikbausteine mit in­ vertierender oder auch nicht invertierender Funktion anzu­ schließen, so dass der erfindungsgemäße Baustein als ein Grundbaustein der magnetischen Logik anzusehen ist.

Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe besteht in einem Baustein der magnetischen Logik mit mehreren magnetfeldsensi­ tiven Sensorelementen, welche jeweils mit einem Lesestrom in einer vorbestimmten Richtung zu beaufschlagen sind und denen eine Signalleitung zugeordnet ist, wobei ein Magnetfeld eines über die Signalleitung geführten Eingangssignals eines Sig­ nalstroms induktiv in dem jeweiligen mit dem Lesestrom beauf­ schlagten Sensorelement ein Ausgangssignal vorbestimmter Po­ larität erzeugt. Hierbei sollen zu Gruppen zusammengefasste, insbesondere baugleiche Sensorelemente vorgesehen sein und soll eine Umkehr der Stromführungsrichtung in der die Sensor­ elemente nacheinander erfassenden Signalleitung beim Übergang von der einen Gruppe zur nächsten erfolgen. Für diesen Bau­ stein ergeben sich dieselben Vorteile wie für den Baustein mit nur einem Sensorelement. Darüber hinaus sind solche Bau­ steine mit zu Gruppen zusammengefassten Sensorelementen platzsparend und mit begrenztem Programmieraufwand zu erstellen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Logikbausteine gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen Unteransprüchen 5 bis 10 hervor.

So sind für jeden erfindungsgemäßen Logikbaustein prinzi­ piell alle magnetfeldsensitiven Sensorelemente geeignet, die auf induktivem Wege eine Signalübertragung bzw. -erzeugung ermöglichen. Vorteilhaft kann das mindestens eine Sensorele­ ment ein Hall-Element sein.

Besonders geeignet ist als das mindestens eine Sensorelement ein magnetoresistives Ein- oder Mehrschichtenelement.

Dabei kann für letzteres Sensorelement vorteilhaft ein Schichtensystem mit erhöhtem magnetoresistiven Effekt vorge­ sehen sein, wobei es insbesondere als XMR-System ausgebildet ist. Entsprechende Schichtensysteme umfassen gemäß einer vor­ teilhaften Ausführungsform mindestens eine Informations­ schicht aus magnetischem Material und mindestens eine durch eine Zwischenschicht aus nicht-magnetischem Material beabstandete Referenzschicht aus magnetischem Material, wobei insbesondere die Informationsschicht aus einem Material be­ stehen kann, das vergleichsweise magnetisch weicher ist als das Material der Referenzschicht. Dabei kann die Referenz­ schicht auch eine Schicht innerhalb eines Referenzschichtsys­ tems sein.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. Dabei zeigen jeweils in stark schematisierender Weise

deren Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Baustein,

deren Fig. 2 eine Verschaltung mehrerer entsprechender Bausteine und

deren Fig. 3 und 4 zwei Stromführungsmöglichkeiten in einem erfindungsgemäßen Baustein.

In den Figuren sind sich entsprechende Teile jeweils mit den­ selben Bezugszeichen versehen.

Wie in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht sein soll, nimmt der allgemein mit 2 bezeichnete Logikbau­ stein nach der Erfindung z. B. eine Fläche seines Trägerkör­ pers 4 mit einer Rechteckform ein. Der Baustein umfasst min­ destens ein an sich bekanntes magnetoresistives Sensorelement S1, das in, an oder auf dem Trägerkörper 4 in an sich bekann­ ter Weise ausgebildet ist. Das Sensorelement S1 enthält ein Ein- oder Mehrschichtensystem, in dem ähnlich wie bei einem Magnetokoppler unter Einfluss eines äußeren Magnetfeldes in­ duktiv ein davon abhängiges Ausgangssignal erzeugt wird. Als Sensorelement ist beispielsweise ein Hall-Element geeignet. Bevorzugt wird als Sensorelement ein magnetoresistives Ein- oder Mehrschichtensystem, wobei nachfolgend ein besonders vorteilhaftes Mehrschichtensystem 3 angenommen sei, das einen erhöhten magnetoresistiven Effekt ΔR/R zeigt. Der magnetore­ sistive Effekt entsprechender Systeme ist gegenüber bekannten magnetoresistiven Einschichtensystemen mit anisotropem magne­ toresistiven Effekt ("AMR"-Effekt) größer und liegt insbeson­ dere oberhalb von 2% bei Raumtemperatur. Das Schichtensystem 3 ist vorzugsweise entweder giant-magnetoresistiv ("GMR") oder tunnel-magnetoresistiv ("TMR") oder kolossal-magneto­ resistiv ("CMR") oder zeigt eine Riesenmagnetoimpedanz bzw. einen Riesenwechselstromwiderstand ("GMI"). Dabei ist es prinzipiell für Bausteine mit mehreren Sensorelementen auch möglich, dass für deren Schichtensysteme unterschiedliche Ty­ pen von magnetoresistiven Mehrschichtensystemen gewählt wer­ den. Die Unterschiede entsprechender Schichtensysteme und de­ ren Aufbau sind z. B. in der Broschüre "XMR-Technologien" - Technologieanalyse: Magnetismus, Bd. 2 - des VDI-Technologie­ zentrums "Physikalische Technologien", Düsseldorf (DE) 1997, Seiten 11 bis 46 dargelegt. Dabei stellt der Begriff "XMR- Technologien" den Oberbegriff des auf den Magnetowiderstands­ effekten AMR, GMR, TMR, CMR und GMI beruhenden technischen Know-hows dar. Bevorzugt ist das Schichtensystem des erfin­ dungsgemäßen Bausteins ein GMR- oder TMR-System, wobei es ei­ nen sogenannten "Spin-Valve"-Aufbau hat.

Das vorteilhaft zu verwendende Schichtensystem 3 umfasst min­ destens eine magnetische Referenzschicht 3a und eine auch als Detektions- oder Speicherschicht bezeichnete magnetische In­ formationsschicht 3b, zwischen denen sich eine Zwischen­ schicht 3c aus nicht-magnetischem Material befindet. Dabei soll vorzugsweise die Referenzschicht 3a im Vergleich zu der Informationsschicht 3b magnetisch härter sein. Damit ist zu erreichen, dass durch ein äußeres Magnetfeld in der Informa­ tionsschicht die Magnetisierungsrichtung weitgehend frei ein­ zustellen ist, während sie in der Referenzschicht unverändert bleibt. Für die Informationsschicht 3b und die Referenz­ schicht 3a kommen die hierfür bekannten ferromagnetischen Ma­ terialien aus dem Stoffsystem Fe-Ni-Co in elementarer oder Legierungsform in Frage. Das nicht-magnetische Material der Zwischenschichten 3c hängt vom vorgesehenen XMR-Typ ab und kann metallisch (z. B. Cu für einen GMR-Typ) oder kann halb­ leitend oder isolierend (z. B. Al₂O₃ für einen TMR-Typ) sein.

In an sich bekannter Weise kann statt einer einzelnen Refe­ renzschicht 3a auch ein gegenüber der magnetisch weicheren Informationsschicht 3b insgesamt magnetisch härteres Refe­ renzschichtsystem vorgesehen werden. Ein entsprechendes Refe­ renzschichtsystem enthält neben einer magnetischen Referenz­ schicht noch mindestens eine weitere Schicht und kann insbe­ sondere als ein sogenannter künstlicher Antiferromagnet (vgl. die WO 94/15223 A) ausgebildet sein kann. Auch ein Referenz­ schichtsystem in Form einer Doppelschicht mit einem natürli­ chen Antiferromagneten ist ebenso gut verwendbar.

Wie ferner durch gepfeilte Linien an dem Schichtensystem 3 veranschaulicht sein soll, ist in dessen Referenzschicht 3a eine feste Magnetisierung M eingeprägt. Dabei soll die Magne­ tisierung M in eine vorbestimmte Richtung weisen.

Mit dem Schichtensystem ist eine Standardzelle auszubilden, wobei die verschiedene Verschaltungsmöglichkeiten seines Schichtensystems Gegenstand der nicht-vorveröffentlichten DE-Anmeldung mit dem Titel "Standardzellenanordnung für ein magnetoresistives Bauelement" vom gleichen Anmeldetage mit dem Aktenzeichen 101 44 385.4 sind.

Für ein in das Sensorelement S1 induktiv einzuspeisendes Ein­ gangssignal E führt über dieses elektrisch isoliert eine Sig­ nalleitung 5. Zu einer Führung des entsprechenden Signal­ stroms I in dieser Leitung über das Sensorelement S1 hinweg sind in der Nähe des Sensorelementes elektrische Anschluss­ punkte 7a und 7b vorgesehen. Darüber hinaus ist das Schich­ tensystem 3 des Sensorelementes S1 mit Systemanschlüssen 10a und 10b versehen. An diesen Anschlüssen ist ein über das Schichtensystem 3 zu führender Lesestrom i1 einzuspeisen so­ wie ein diesem Strom überlagertes Ausgangssignal A des Schichtensystems abzugreifen. Die erforderliche Lese(strom)leitung ist allgemein mit 6 bezeichnet.

Wie ferner aus Fig. 1 zu entnehmen ist, sind an den Rändern des Bausteins 2 für die einzelnen zu dem Sensorelement S1 führenden elektrischen Leitungen Kontaktierungspunkte vorge­ sehen. So ist die Signalleitung 5 an gegenüberliegenden Kon­ taktierungspunkten 8a und 8b anzuschließen, von denen aus die Leitung direkt zu den Anschlusspunkten 7a bzw. 7b führt. Für die beiden Systemanschlüsse 10a und 10b des Schichtensystems 3 sind gegenüberliegende Kontaktierungspunkte 11a und 11b vorgesehen.

Wird nun, wie in Fig. 1 angedeutet ist, auf die Signallei­ tung 5 ein logisches Eingangssignal E, das z. B. eine logische "1" bedeutet, gegeben, so führt dieses Signal in der Informa­ tionsschicht 3b des Schichtensystems 3 zu einer vorbestimmten Magnetisierung, die einen davon abhängenden Wert des magneto­ resistiven Effektes an dem Schichtensystem zur Folge hat. Der Abgriff dieses Wertes stellt dann das Ausgangssignal dar. Die Polarität dieses Ausgangssignals hängt dabei unter anderem von der vorgegebenen Richtung der Magnetisierung M in der Re­ ferenzschicht 3a des Schichtensystems 3 ab. Die entsprechende Programmierung bzw. Ausrichtung der Magnetisierungen M in der Referenzschicht 3a des Schichtensystems 3 kann in an sich be­ kannter Weise vorgenommen werden. So ist z. B. eine Program­ mierung durch hinreichend hohe Ströme möglich, die an den Eingangsanschlüssen 8a, 8b bzw. 7a, 7b der Signalleitung 5 eingespeist werden können (vgl. z. B. "IEEE Trans. Magn.", Vol. 32, No. 2, März 1996, Seiten 366 bis 371). Bei Verwen­ dung einer Doppelschicht mit natürlichem Antiferromagneten als Referenz kann die Einprägung der Magnetisierungsrichtung auch durch Ionenbestrahlung erfolgen (vgl. z. B. "Phys. Rev. B", Vol. 63, 1. Februar 2001, 060409(R)-1 bis -4).

Unter Zugrundelegung einer in eine vorbestimmte Richtung wei­ senden Magnetisierung M in der Referenzschicht 3a sei nach­ folgend als eine (nicht-erfindungsgemäße) Grundeinstellung angenommen:

• - Einspeisung des Lesestroms i1 mit in der Fig. 1 an dem Kontaktierungspunk 11a angegebener Stromführungs­ richtung an dem Rand des Bausteins 2;
• - direkte Verbindung des Systemanschlusses 10a des Schichtensystems S1 mit dem Kontaktierungspunkt 11a;
• - Abnahme des an dem Schichtensystem zu gewinnenden Ausgangssignals an dem gegenüberliegenden Systeman­ schluss 10b;
• - direkte Verbindung des Systemanschlusses 10b mit dem Kontaktierungspunkt 11b am Rand des Bausteins 2.

Bei dieser Grundeinstellung soll dann das Ausgangssignal am Bausteinrand gegenüber dem Eingangssignal E nicht-invertiert sein. Wie jedoch aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, soll das Schichtensystem 3 aber mit einem gegenüber der vorbeschriebe­ nen Grundeinstellung in entgegengesetzter Richtung r geführ­ ten Lesestrom i1 beaufschlagt werden, so dass dann erfin­ dungsgemäß an dem Kontaktierungspunkt 11b ein gegenüber dem Eingangssignal E invertiertes Signal A abzugreifen ist. Wegen der Stromführungsrichtung r1 muss folglich der Lesestrom in den Systemanschluss 10b unter Ausbildung einer Leiterschleife L1 der Leseleitung 6 eingespeist und an dem Systemausgang 10a unter Bildung einer weiteren Leiterschleife L2 der Leitung 6 abgenommen werden. Als erfindungsgemäße Umkehrmittel ist also die Verlegung der Stromeinspeisung des Lesestroms i1 in das Schichtensystem S1 von dessen Systemanschluss 10a an dessen räumlich gegenüberliegenden Systemanschluss 10b und demgemäß die Stromableitung nicht vom Systemanschluss 10b sondern vom Systemanschluss 10a zu sehen. Das Tauschen der entsprechenden Verbindungsleitungen (L1 bzw. L2) kann dabei fest eingerich­ tet, beispielsweise verdrahtet sein. Stattdessen kann aber auch eine Einstellbarkeit (Programmierbarkeit) vorgesehen werden.

Die einzelnen Verbindungsleiterbahnen L1 und L2 des Schal­ tungslayout nach Fig. 1, die die Systemanschlüsse 10a und 10b des Sensorelementes mit den mit den zugehörenden Kontak­ tierungspunkten 11b bzw. 11a am Rande des Bausteins 2 verbin­ den, können aus Isolationsgründen in unterschiedlichen Ebenen verlaufen. Dabei erfolgt die Führung einer Leiterbahn von ei­ ner Ebene in die andere Ebene vorzugsweise über Kontaktlö­ cher, die an den jeweiligen Verbindungsstellen (10a, 10b, 11a, 11b) vorhanden sind und in der Figur durch kleine Kreise angedeutet sein sollen. Entsprechendes gilt auch für die Sig­ nalleitung 5 und ihre Verbindungsleitungen zwischen den Kon­ taktierungspunkten 8a bzw. 8b mit den Anschlusspunkten 7a bzw. 7b.

Gemäß dem vorstehend anhand von Fig. 1 erläuterten Ausfüh­ rungsbeispiel wurde davon ausgegangen, dass die Invertierung des Ausgangssignals A gegenüber dem Eingangssignal E durch eine Umkehr der Richtung des Lesestroms i1 durch das Sensor­ element S1 vorgenommen wird. In entsprechender Weise kann je­ doch eine Invertierung des Ausgangssignals auch dadurch er­ reicht werden, dass man die Richtung des Signalstroms gegen­ über der Ausführungsform nach Fig. 1 umkehrt. Für die ent­ sprechende Signalleitung ergibt sich dann im Bereich des Bau­ steins eine schleifenförmige Gestalt, die im Wesentlichen den Schleifenformen L1 und L2 der Leseleitung 6 nach Fig. 1 ent­ spricht.

Eine besonders einfache Form der Leitungsführung der Signal­ leitung ergibt sich, wenn man innerhalb eines erfindungsgemä­ ßen Logikbausteins mehrere Gruppen von nebeneinander angeord­ neten, baugleichen Sensorelementen vorsieht, wobei innerhalb jeder Gruppe eine gleiche Stromführungsrichtung in der Sig­ nalleitung über den einzelnen Sensorelementen gegeben ist, jedoch von einer Gruppe zur anderen Gruppe die Stromführungs­ richtung umkehrt wird. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Dort ist ein Logikbaustein 12 mit acht insbe­ sondere baugleichen Sensorelementen S1 bis S8 veranschau­ licht, die bezüglich einer Signalleitung 15 hintereinander angeordnet sind. Dabei gehören je vier Elemente einer Gruppe G1 bzw. G2 an, wobei die Gruppen zwei parallele Reihen oder Zeilen bilden. Die ersten vier parallel nebeneinander ange­ ordneten Elemente Sl und S4 der ersten Gruppe G1 werden von einem Signalstrom I mit einem Eingangssignal E in der Signal­ leitung 15 nacheinander in einer ersten Richtung r1 des Stroms erfasst. Sie erzeugen jeweils ein Ausgangssignal A1, das beispielsweise bezüglich des Eingangssignals E nicht- invertiert ist. Durch Umkehr der Stromführungsrichtung bzw. Umkehr der Signalleitung 15 über den Sensorelementen S5 bis S8 der zweiten Gruppe G2 wird dann in diesen Sensorelementen aufgrund der Tatsache, dass dort die Stromführungsrichtung r2 in der Signalleitung 15 umgekehrt gegenüber der Richtung r1 ist, ein invertiertes (OUT-)Signal A2 erzeugt. Bei einer ent­ sprechenden Anordnung wird so erheblicher Platz und Program­ mieraufwand eingespart. Der Einsatzbereich ist überall dort, wo Signale belastbar verteilt werden müssen, z. B. in PLA-Ein­ richtungen.

Für den Eingang der Signalleitung 15 des Bausteins 12 wird vorteilhaft nur ein Stromtreiber benötigt, der einen Program­ mierstrom zur Verfügung stellt. Unter dieser Leiterbahn 15 sind die einzelnen Sensorelemente, insbesondere vom XMR-Typ, mit denen die Information weiterverarbeitet wird, in der obe­ ren Zeile der Gruppe G1 angeordnet. Die OUT-Kontakte der ein­ zelnen Elemente werden z. B., insbesondere im Falle einer PLA- Einrichtung, mit einer AND-Programmiermatrix verbunden oder sind bereits die programmierbaren Verknüpfungen. Da die Stromrichtung sich am Rand des Bausteins (von r1 nach r2) um­ kehrt, werden die identischen Sensorelemente in der unteren Zeile (Gruppe G2) genau entgegengesetzt programmiert. Sie tragen damit die invertierte Information im Vergleich zu der Gruppe G1 in der oberen Zeile.

Damit lässt sich die Eingangsmatrix einer PLA-Einrichtung sehr elegant ausführen. Im Layout auf dem Chip des Bausteins 12 können noch weitere Varianten dieser Anordnung vorteilhaft kombiniert werden:

• - Anordnung der Elemente in der oberen (nicht-invertierenden Zeile) der Gruppe G1 und der unteren (invertierenden) Rei­ he der Gruppe G2 auf Lücke;
• - Ausnutzung einer Maskenprogrammierung, um einzelne Elemen­ te weglassen zu können;
• - Erzeugung eines passiven, d. h. unabhängig vom Eingangssig­ nal erzeugten Ausgangssignal durch eine Parallel- oder Reihenschaltung der invertierenden Elemente.

Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Verdrahtungskonzepte für erfindungsgemäße Logikbausteine, wie sie insbesondere für so­ genannte rotierende Schaltprozesse einsetzbar sind. Für der­ artige Schaltprozesse (sogenanntes "Asteroidschalten") sind zwei sich kreuzende Leitungen vorzusehen. Für den Fall einer Invertierung wird der Strom in einer dieser Leitungen umge­ kehrt. Als eine Art Standardzelle oder Standardbaustein kann man beispielsweise zwei XMR-Sensorelemente in den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen von erfindungsgemä­ ßen Logikbausteinen 22 bzw. 23 anordnen. Dabei sind in der Darstellung der Figuren die zum Auslesen der XMR-Sensorele­ mente S11 und S12 erforderlichen Leseleitungen weggelassen. Zusätzlich zu diesen Leseleitungen weisen die Bausteine 22 und 23 Hilfsstromleitungen 26 bzw. 29 auf. Diese Hilfsstrom­ leitungen verlaufen im Bereich der Sensorelemente senkrecht zu den diesen Elementen zugeordneten Signalstromleitungen 25 bzw. 28, wobei im Allgemeinen an jedem Element die Signal­ stromleitung auf dessen einer Seite und die Hilfsstromleitung auf der gegenüberliegenden Seite liegen:
Entweder wird gemäß Fig. 3 der Eingang der Signalleitung 25 invertiert nach Art der Ausführungsform der Fig. 2 bezüglich der dort gezeigten Sensorelemente S4 und S5. Die zwei hinter­ einander liegenden, beispielsweise gleich ausgebildeten und gleich ausgerichteten Sensorelemente S11 und S12 des Bau­ steins 22 sind dann bezüglich eines Hilfsstromes i in der Hilfsstromleitung 26 hintereinander angeordnet. Der Begriff "Hilfsstrom" soll dabei gleichbedeutend verschiedene Fälle abdecken:

• - Strom zur Unterstützung des rotierenden Schaltens (gepulst oder permanent);
• - Ausbildung eines weiteren Eingangs, mit dem die Standard­ zelle programmiert werden kann (Invertierfunktion oder "1"-Funktion);
• - statische Magnetfelder von Zusatzschichten, die ebenfalls programmiert werden können.

Statt der Umkehr der Stromführungsrichtung in der Signallei­ tung 25 des in Fig. 3 angedeuteten Logikbausteins 22 ist selbstverständlich stattdessen auch eine Stromumkehr in der Hilfsstromleitung 26 für den Hilfsstrom i möglich, um ein In­ vertierung des Ausgangssignals zu erhalten. D. h., unter einer Stromumkehr in einer Leseleitung ist bei erfindungsgemäßen Bausteinen auch eine entsprechende Stromumkehr in einer zuge­ ordneten Hilfsstromleitung zu verstehen. Diese Alternative zu der Ausführungsform nach Fig. 3 ist bei dem in Fig. 4 ange­ deuteten Logikbaustein 23 realisiert. Über dessen beide ins­ besondere gleich ausgebildeten Sensorelemente S11 und S12 führt die Signalleitung 28 derart, dass das von ihr hervorge­ rufene Eingangssignal für beide Elemente gleich ist. Im Be­ reich des Baustein erfolgt jedoch eine Umkehr der Hilfsstrom­ leitung 29, so dass dann die beiden Elemente den Magnetfel­ dern von entgegengesetzt gerichteten Hilfsströmen ausgesetzt werden.

Claims (10)

1. Baustein der magnetischen Logik mit mindestens einem mag­ netfeldsensitiven Sensorelement, welches mit einem Lesestrom in einer vorbestimmten Richtung zu beaufschlagen ist und dem eine Signalleitung zugeordnet ist, wobei ein Magnetfeld eines über die Signalleitung geführten Eingangssignals eines Sig­ nalstroms induktiv in dem mit dem Lesestrom beaufschlagten Sensorelement ein Ausgangssignal vorbestimmter Polarität er­ zeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustein (2, 12, 22, 23) Kontaktierungspunkte (8a, 8b; 11a, 11b) und dessen mindestens ein Sensorelement (S1 bis S8; S11, S12) Anschlusspunkte (7a, 7b, 10a, 10b) aufweist, deren Verbindung derart programmierbar ist, dass mittels einer Umkehr der Stromführungsrichtung (r) des Lesestroms (i1) oder des Sig­ nalstroms (I) ein Ausgangssignal (A) zu erhalten ist, welches bezüglich des ohne Stromumkehr zu erhaltenden Ausgangssignals vorbestimmter Polarität invertiert ist.

2. Logikbaustein nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch mehrere Sensorelemente (S1 bis S8; S11, S12), von denen für mindestens eines die Umkehr der Stromführungs­ richtung vorgesehen ist.

3. Logikbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an seinen Rändern für das mindestens eine Sensorelement (S1) zwei Kontaktierungs­ punkte (8a, 8b) der Signalleitung (5) sowie zwei Kontaktie­ rungspunkte (11a, 11b) für eine Leitung (6) des Lesestroms (i1) vorgesehen sind.

4. Baustein der magnetischen Logik mit mehreren magnetfeld­ sensitiven Sensorelementen, welche jeweils mit einem Lese­ strom in einer vorbestimmten Richtung zu beaufschlagen sind und denen eine Signalleitung zugeordnet ist, wobei ein Mag­ netfeld eines über die Signalleitung geführten Eingangssig­ nals eines Signalstroms induktiv in dem jeweiligen mit dem Lesestrom beaufschlagten Sensorelement ein Ausgangssignal vorbestimmter Polarität erzeugt, und wobei zu Gruppen (G1, G2) zusammengefasste, insbesondere baugleiche Sensorelemente (S1 bis S8) vorgesehen sind und eine Umkehr der Stromfüh­ rungsrichtung (r1, r2) in der die Sensorelemente nacheinander erfassenden Signalleitung (15) beim Übergang von der einen Gruppe (G1) zur nächsten (G2) erfolgt.

5. Logikbaustein nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das min­ destens eine Sensorelement ein Hall-Element ist.

6. Logikbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass das mindes­ tens eine Sensorelement (S1 bis S8; S11, S12) ein magneto­ resistives Ein- oder Mehrschichtenelement ist.

7. Logikbaustein nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das mindestens eine Sensor­ element (S1 bis S8; S11, S12) mit einem Schichtensystem (3) mit erhöhtem magnetoresistiven Effekt gebildet ist.

8. Logikbaustein nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das mindestens eine Schich­ tensystem (3) als XMR-System ausgebildet ist.

9. Logikbaustein nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass das magneto­ resistive Schichtensystem (3) des mindestens einen Sensorele­ mentes (S1 bis S8; S11, S12) mindestens eine Informations­ schicht (3b) aus magnetischem Material und mindestens eine durch eine Zwischenschicht (3c) aus nicht-magnetischem Mate­ rial beabstandete Referenzschicht (3a) aus magnetischem Mate­ rial aufweist, wobei die Informationsschicht (3b) aus einem Material besteht, das vergleichsweise magnetisch weicher ist als das Material der Referenzschicht (3a).

10. Logikbaustein nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Referenzschicht (3a) ei­ ne Schicht innerhalb eines Referenzschichtsystems ist.