DE1303462B - - Google Patents

Description

gegenüberliegenden Eckbereichen berühren. In einer anderen Ausführungsform, bei der die Treibleiter innerhalb der Magne'tschichten von diesen isoliert parallel verlaufen, bilden die Magnetschichten beiderseits der Treibleiter Überlappungsbereiche, an denen sie miteinander verbunden sind. Während bei der zuerst erwähnten Ausführungsform der geschlossene Flußpfad sich nur über einen relativ schmalen Bereich der Speicherelementenfläche erstreckt, wird bei dei zweiten Ausfuhrungsform ein geschlossener Flußpfad über die gesamte Speicherelementenbreite erhalten. Bei diesen Einrichtungen ist es jedoch nachteilig, daß wegen der zahlreichen Leiter- und Isolierschichten, die zwischen den Magnetschichten angeordnet sind, diese einen verhältnismäßig großen Abstand voneinander aufweisen, der die elektrostatische Kopplung zwischen den Magnetschichten verschlechtert und eine Streufeldausbildung begünstigt.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei magnetischen Dünnschichtspeichern die orthogonal verlaufenden bandförmigen Treibleitungeu aus Magnetmaterial auszubilden, so daß durch Überlappungsbereiche, in denen diese Leitungen streckenweise parallel geführt sind, Speicherelemente gebildet werden. Maßnahmen zur Beseitigung der Kriechschaltgefahr sind bei diesem Speicher nicht vorgesehen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Dünnschichtspeichermatrix anzugeben, bei der einerseits die Speicherelemente von sich aus relativ unempfindlich gegen Kriechschalten sind und andererseits Maßnahmen zur Verminderung der Bitstreufelder vorge sehen sind, so daß insgesamt eine hohe Störsicherheit erzielt wird. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die parallele Vorzugsachsen in Richtung der Wortleitungen aufweisenden Magnetschichten die zugeordnete Bitleitung auf ihrer ganzen Länge allseitig umgeben und zumindest über einen Teil des Umfanges mit dieser in direktem Kontakt stehen und daß der Abstand, den die Magnetschichten zwischen den Überlappungsbereichen voneinander haben, kleiner als ein Zwanzigstel des Abstandes zwischen den Überlappungsbsreichen ist.

Ein derartiger Speicher hat den Vorteil, daß die Bitfelder über die gesamte Länge der Bitleitungen im Magnetmaterial konzentriert werden, wodurch die Ausbildung von ,jtreufeldern stark reduziert wird. Außerdem können die Magnetschichten einen kleinen Abstand voneinander Eufweisen, da innerhalb der Magnetschichten lediglich die Bitleitung und gegebenenfalls die Glättungsschicht angeordnet sind. Hierdurch wird die magnetostatische Kopplung zwischen den Schichten verbessert, und außerdem wird auch die Herstellung des Speichers vereinfacht. Durch die mit den Bitleiturqen in direktem Kontakt stehenden Magnetschichten Hießt ein Teil des Bitstromes, so daß der Querschnitt der Bitleitungen klein gehalten werden kann.

Gemäß einer anderen Lösung der oben erläuterten Aufgabe der Erfindung ist zwischen den Magnetschichten lediglich eine GlülUingsschicht aus Isoliermaterial angeordnet, und die Bittreibleiter werden durch die Magnetschicht selbst gebildet, wozu diese aus einem elektrisch gut leitenden Magnetmaterial, wie beispielsweise Fc₁Al. bestehen und mit den BiI-ircibcrn verbundr-i sind. Diese zweite Lösung ist gemäß der Erfindung sowohl selbständig als auch in Verbindung mit den Merkmalen der erstgenannten Lösung anwendbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. Nachfolgend werden an Hand von Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen magnetischen Dünnschichtspeicher nach vorliegender Erfindung, bei dem nur ein Speicherelement gezeichnet ist,

Fig. la eine vergrößerte Darstellung des Speicherelementes nach F i g. 1,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 von F i g. 1,

F i g. 2 a einen Querschnitt durch eine andere Ausbildung des Speicherelementes nach den Fig. 1, la und 2,

»5 Fig.3 ein Impulsprogramm zur Erläuterung des Betriebs des Speichers nach F i g. 1,

F ■ g. 4 ein magnetischer Matrixspeicher nach vorliegender Erfindung, welche mit Speicherelementen gemäß F i g. 1 aufgebaut ist,

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines magnetischen Dünnschichtspeichers nach der Erfindung, bei dem nur ein Speicherelement gezeichnet

F i g. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in F i g. 5 und F i g. 7 einen Matrixspeicher nach der Erfindung, welcher Speicherelemente gemäß F i g. 5 verwendet.

Die Fig. 1, la und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines magrotischen Dünnschichtspeichers nach vorliegender Erfindung, welcher zum Zwecke der einfachen Erläuterung nur ein einziges Speicherelement 10 aufweist. Das Speicherelement 10 befindet sich auf einem Träger 12, der vorzugsweise aus einer elektrisch leitenden Grundplatte besteht, auf der sich eine erste Isolierschicht 14, beispielsweise aus Siliziummonoxyd, bandet. Auf die Isolierschicht 14 wird muteis geeignete/ Masken in Anwesenheit eines gegebenen Magnetfe'.des ein erster Streifen 16 aus magnetischem Material, z. B. Permalloy, mit einer Dicke von 2000A aufgetragen. Dieser Magnetstreifen bildet die untere Scnicht des aus zwei Schichten zusammengesetzten Speicherelementes 10. Das gegebene Magnetfeld ist zumindest annähernd quer zum Magnetstreifen 16 gerichtet und dient dazu, im Magnetstreifen 16 während seiner Aufbringung eine leichte Achse 8 in Richtung des Magnetfeldes zu erzeugen. Auf den Magnetstreifen 16 wird ein dünner Streifen 18 aus elektrisch leitendem Material aufgebracht, dessen Breite etwas kleiner ist als die Breite der Magnetstreifen 16. Auf den Streifenleiter 18 wird eine

5" zweite Isolierschicht 20 niedergeschlagen. Daraufhin folgt die Aufbringung eines zweiten Magnetstreifens 22, der beispielsweise aus Permalloy bestehen kann und etwa 2000A dick ist, auf die Isolierschicht 20 und auf die Ränder des ersten Magnetstreifens 16 mittels ei .er Maske in Anwesenheit des gegebenen Magnetfeldes. Diesel zweite Magnetstreifen bildet die obere Hälfte eines Speicherclemcntes 10. Über den zweiten Magnetstreifen 22 wird in einer Richtung, die orthogonal zu der des ersten und zweiten Magnetstreifens 16 und 22 verläuft, eine dritte Schicht 24 von Isoliermaterial niedergeschlagen. Ein zweiler elektrisch leitender Streifen 26 ist auf die dritte Isolierschicht 24 aufgebracht. Fr veiläuft ebenfalls orthogonal zu den Magnetstreifen 16 und 22.

Der zweite leitende Streifen 26 kann als Wortleituna der Speicheranordnung dienen.

Der erste Streifcnlcitcr 18 ist an einem Ende mil einem Schaller 28 und am anderen Ende mit einerr

Schalter 30 verbunden. Der Schalter 28 verbindet den Streifenleiter 18 entweder mit einem Bittreiber 32 oder mit Erdpotential, während der Schalter 30 das andere Ende des Streifcnlciters 18 entweder über einen Abflußwiderstand 34 mit Erdpotential oder mit einer Last 36 verbunden ist, die ein herkömmlicher Abfühlvcrstärker sein kann. Ein Ende des Streifenleilers 26 ist mit einem Worttreiber 38 und das andere Ende über einen Abflußwiderstand 40, der vorzugsweise den Wellenwiderstand des Streifenleiters 26 entspricht, mit Erdpotential verbunden. Die Schalter 28 und 30 werden synchron betätigt, so daß jeweils dann, wenn das eine Ende des Streifenleiters 18 über den Schalter 28 an den Treiber 32 angeschlossen ist, das andere Ende des gleichen Leiters durch den Schalter 30 über den Widerstand 34 mit Erdpotential verbunden ist, und jeweils dann, wenn das andere Ende des Streifenleiters 18 durch den Schalter 30 mit der Last 36 verbunden ist, das eine Ende des gleichen Leiters durch den Schalter 28 an Erdpotential liegt. Durch die Anordnung der Schalter 28 und 30 kann der Streifenleiter 18 als gemeinsame Bit- und Leseleitung benutzt werden. Wenn es erwünscht ist, die Schalter 28 und 30 wegzulassen, kann ein zusätzlicher Leiter ähnlich dem Streifenleiter 18 als Leseleiter vorgesehen werden. Wenn der Träger 12 als Grundplatte dient, wie es die F i g. 1 zeigt, wird er als Rückleiter für die Bit- und Wortleitungen verwendet.

In F i g. 2 a ist ein Querschnitt durch ein Speicherelement gezeigt, das gegenüber dem Speicherelement 10 nach den F i g. 1, la und 2 abgeändert ist. Dieses abgeänderte Speicherelement ist ähnlich dem Speicherelement 10 von Fig. 1. Es unterscheidet sich von diesem jedoch dadurch, daß es keinen Streifenleiter, wie den Streifenleiter 18 des Speicherelementes 10, umfaßt. Das Speicherelement nach Fig. 2a wird verwendet, wenn der elektrische Widerstand des magnetischen Materials der Streifen 16 und 22 niedrig ist. Ein hierfür geeignetes Material mit niedrigern elektrischen Widerstand ist eine Legierung von Eisen und Aluminium oder die Verbindung Fe₃Al. Zwischen den beiden Magnetstreifen 16 und 22 befindet sich lediglich eine Isolierschicht, die der Isolierschicht 20 von F i g. 2 entspricht. Wird das Magnetschichtelement nach F i g. 2 a in der Speicheranordnung nach F i g. 1 verwendet, dann werden die Schalter 28 und 30 direkt an die beiden Enden der miteinander verbundenen Streifen 16 und 22 angeschlossen.

Die Fig. 3 stellt ein Impulsprogramm dar, das zum Betrieb der Speicheranordnung nach den F i g. 1, 1 a und 2 oder 2 a verwendet wird.

Zur Speicherung von Information in das Speicherelement 10 wird ein positiver Stromimpuls 42, wie er in F i g. 3 (a) gezeigt ist, vom Worttreiber 38 auf den Streifenleiter 26 gegeben, um im Speicherelement 10 ein Magnetfeld zu erzeugen, das rechtwinklig zur leichten Achse des Speicherelementes 10 gerichtet ist, d.h. parallel zur harten Achse dieses Speicherelementes verläuft. Außerdem tritt ein positiver Stromimpuls 44 oder ein negativer Stromimpuls 46, wie er in F i g. 3 bis (b) dargestellt ist, vom Bittreiber 32 im Streifenleiter 18 auf, um im Speicherelement 10 ein Magnetfeld entlang der leichten Achse zu liefern. Aus den F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß der Impuls 42 im Streifenleiter 26 ein Maenetfeld im unteren und oberen Magnetstreifen 16 und 22 erzeugt, welches diu Magnetisierung im Speicherelement 10 rechtwinklig zur leichten Achse des Elementes, d. h. in dessen harte Achse ausrichtet. Wenn daher nur ein Magnetfeld durch den Wortstromimpuls 42 im Speicherelement 10 erzeugt wird, zeigt die Magnetisierung des Elementes weder ein »0«- noch ein »!«-Informationsbit. Wenn jedoch ein Strom sowohl durch den Streifenleiter 26 als auch durch den Streifenleiter 18 fließt, wird die Magnetisierung im Speicherelement 10 in eine Richtung eingestellt, die einen Winkel zur harten Richtung bildet. Die Magnetisierung kann auf der einen oder auf der anderen Seite aus der Richtung der harten Achse ausgelenkt werden in Abhängigkeit davon, ob ein positiver Impuls 44 oder ein negativer Impuls 46 durch den Streifenleiter 18 fließt. Zum Schreiben einer »1« in das Speicherelement 10 wird vom Worttreiber 38 auf den Streifenleiter 26 ein positiver Stromimpuls 42 und in Überlappung dazu ein positiver Stromimpuls 44 vom Bittreiber 32 zum Streifenleiter 18 geliefert. Der Impuls 42 klingt vor Beendigung des Bitstromimpulses 44 ab. Solange nur der Stromimpuls 42 anliegt, wird die Magnetisierung im oberen und unteren Magnetstreifen 16 und 22 des Speicherclementes 10 rechtwinklig zum Streifenleiter 26 ausgerichtet.

Wenn danach in Überlappung mit dem Impuls 42 ein positiver Bitimpuls 44 erzeugt wird, dreht sich die Magnetisierung irr. Uhrzeigersinn im oberen Mpgnetstreifen 22 und im entgegengesetzten Uhrzeigersinn im unteren Magnetstreifen 16 in Richtung der leichten Achse des Speicherelementes 10. Wenn der Impuls 42 beendet wird, stellt sich die Magnetisierung in der oberen Schicht 22 in Richtung der leichten Achse nach rechts ein, wie es in F i g. 1 a dargestellt ist, während sie sich in der unteren Schicht 16 in Richtung der leichten Achse nach links ausrichtet, d.h. vektoriell gesehen antiparallel in bezug auf die Magnetisierung im oberen Magnetstreifen 22. Die Speicherung eines »O«-Bits erfolgt in ähnlicher Weise, mit der Ausnahme, daß auf dem Streifenleiter 18 an Stelle eines positiven Impulses 44 ein negativer Impuls 46 vom Bittreiber 32 erzeugt wird. Dieser negative Impuls 46 erzeugt im Speicherelement 10 ein Magnetfeld, das die Magnetisierung in der oberen Schicht 22 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn und die Magnetisierung der unteren Magnetschicht 16 im Uhrzeigersinn zur leichten Achse hin verdreht. Wenn im Speicherelement 10 eine »0«-Information gespeichert ist, sind somit die Magnetisierungsrichtungen ic den Magnetstreifen 16 und 22 entgegengesetzt der Magnetisierungen in diesen Schichten bei Speiche rung eines »1«-Bits. Die Entnahme der im Speicherelement 10 gespeicherten Information wird durch du Verbindung der Last 36 mit dem Streifenleiter If und durch die Übertragung eines Wortstromimpulse: 42 (F i g. 3) über die Wortleitung 26 ausgeführt. Di< in F i g. 3 bei (c) gezeigten Ausgangsimpulse sind bi polar, d. h. sie weisen eine positive Spannung 48 zu Darstellung eines gelesenen »!«-Informationsbit und eine negative Spannung 50 zur Darstellung eine gelesenen »0«-lnformationsbits auf.

Durch die Ausbildung eines Speicherelcinentes das sich aus einer oberen und einer unteren Magnet schicht zusammensetzt, die nur durch einen einzelne Bandleiter und eine dünne Isolationsschicht vonein ander getrennt sind, tritt eine magnetostatisch Kopplung auf, die eine Demagnetisierung verursa

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chendc Stör-Magnetfelder in den Magnetstreifen 16 dieser Effekt durch eine Wandkrümmung oder -ver- und 22 des Spcicherelementes 10 im wesentlichen cli- biegung an den Kanten des Magnetschichtelementes miniert. Um diese Bedingung zu erreichen, ist es not- parallel zu dessen leichter Achse,
wendig, daß der Abstand zwischen den beiden Ma- Das Speicherelement 10 wird im wesentlichen nur gnr'streifen 16 und 22 kleiner als ein Zwanzigstel der 5 durch Auftragung eines ersten magnetischen Strei-Breite des Spcicherelementes in Richtung seiner fens auf einen Träger, durch die Aufbringung eines leichten Achse ist, wobei die durch die Breite des leitenden Streifens auf den ersten Magnetstreifen, Strcifenleiters 26 definierte Ausdehnung des wobei die Breite des leitenden Streifens etwas kleiner Speicherelementes in seiner harten Achse zumindest ist als die Breite des Magnetstreifens, durcl·. die Aufso groß ist wie die Breite des Speicherelementes. Fer- io bringung eines zweiten Magnetstreifens über dem leiner werden durch die Ausdehnung der Magnetstrci- tenden Streifen in der gleichen Richtung, in der der fen 16 und 22 zu beiden Seiten über die Breite des erste Magnetstreifen und der leitende Streifen verlau-Streifenleiters 18 hinaus und durch die Verbindung fen, und durch Aufbringung eines zweiten leitenden oder Kontaktgabe beider Magnetschichten entlang Streifens hergestellt, der orthogonal in bezug auf die der Überlappungsberciche zu beiden Seiten des Lei- 15 Magnetstreifen verläuft und dessen Breite die Länge ters 18 im wesentlichen demagnetisierte Randbe- des Speicherelementes bestimmt. Der effektive reiche 11 (Fig. 1 a) im Speicherelement gebildet, die Speicherbereich eines Speicherelementes 10 ist somit die Funktion eines Ankers für die Domänengrenz- durch die Breite der beiden Streifenleiter 18 und 26 wände haben, welche sich in den Magnetstreifen 16 bestimmt. Eine Abweichung der Richtung des Strei- und 22 quer über die Streifenbreite zwischen den de- ao fenleiters 26 vom rechten Winkel zum Stufenleiter magnetisieren Bereichen 11 einstellen. 18 von wenigen Grad ist ohne Einfluß auf die Form Die Demagnietisierung in den Randbereichen der des Speicherelementes 10. Bei der Fabrikation der beiden Magnetstreifen 16 und 22, an denen sich Speicherelemente ist daher eine hohe Präzision in der beide Schichten überlappen, kann in folgender Weise Anordnung der Streifenleiter 26 in bezuj* auf die erklärt werden. Infolge der starken Austauschkopp- as Bandleiter 18 zur Herstellung gleichförmiger lung an jedem Punkt der überlappenden Bereiche 11 Speicherelemente nicht erforderlich. Um ;'.wei oder is* die Magnetisierung in den oberen und unteren mehr Streifen unterschiedlicher Breite, wie z. B. den Magnetstreifen 16 und 22 parallel anstatt antiparal- Magnetstreifen 16 und den Streifenleiter 18, unter IeI. Da jedoch die Magnetisierung ar. zwei aneinan- Verwendung einer einzelnen Maske in inner Bederliegenden Punkten entgegengesetzt gerichtet sein 30 dampfungseinrichtung herzustellen, ist es lediglich kann, wird in den Überlappungsbereichen 11 effektiv notwendig, für die verschiedenen Materialquellen unein Demagnetisierungszustand erzeugt. Andererseits terschiedliche Strahlwinkel einzustellen. In der sind die Abschnitte zwischen den beiden Uberlap- Speicheranordnung nach den Fig. 1,1 a und 2 wird pungsbereichen in den oberen und unteren Magnet- während einer Schreiboperation eine Ausgangsspanstreifen 16 und 22, die an dieser Stelle durch den 35 nung in dem als Leseleitung dienenden Stufenleiter Streifen 18 voneinander getrennt sind, antiparallel 18 von etwa 10 mV erzeugt, wenn ein Wortstrom I_w magnetisiert und zeigen Randdomänen von nur etwa von 0,5 Ampere und ein Bitstrom l_b von 0,010 Ameinem Zehntel der Größe, wie sie in einzelnen Ma- pere in die Streifenleiter 26 und 18 geliefert wird und gnetschichten beobachtet worden sind. Es wurden wenn jeder der Magnetstreifen 16 und 22 de; Magnet-Domänen von einem μ Durchmesser festgestellt. Dies 40 schichtelementes eine Ausdehnung von O₁.'5 mm · weist auf eine beträchtliche Auslöschung der de- lmm-2000 A aufweist und eine Anisotropiefeldmagnetisierenden Felder durch den geringen Abstand, stärke H_k von etwa 4 Oersted sowie eine Koerzitivbeispielsweise weniger als zwei μ, zwischen den bei- kraft von etwa 3 Oersted aufweist,
den Magnetstreifen 16 und 22 mit antiparalleler Ma- Der Streifenleiter 18, der aus einem Material begnetisierung. Es ist zu bemerken, daß die Auslö- 45 steht, dessen Widerstand annähernd zehnmal kleiner schung trotz der Unwirksamkeit der Überlappungs- ist als der Widerstand der Magnetstreifen 15 und 22. bereiche 11 erzeugt wird, die eine leichte Achse ent- muß nicht vollständig von Isolationsmater al umgesprechend den leichten Achsen der Schichten 16 und ben sein. Es wurde gefunden, daß es ausreicht, wenn 22 aufweisen und so den magnetischen Kreis schlie- zwischen dem ersten Streifenleiter 18 und dem zweißen. Die Überlappungsbereiche 11 sind relativ im- 50 ten Magnetstreifen 22 eine Isolierschicht 20 angeordmun gegen Störfelder, da der Bitstrom bestrebt ist, net wird, die in erster Linie dazu dient, dem oberer die oberen und unteren Teile einer Domänenwand in Magnetstreifen 22 eine glattere Unterlage zu bieten den Überlappungsbereichen, in entgegengesetzte Vorausgehend wurde für die Magnetstreifen Vi Richtungen zu bewegen und daher die entstehenden und 16 eine Dicke von 2000 A vorgeschlagen. Die er entgegengesetzt gerichteten Kräfte sich gegenseitig 55 findungsgemäße Anordnung ist jedoch nicht an eins auslöschen. Außerdem hängt die Eigenschaft der solche Materialdicke gebunden; es können für dif Magnetschicht, insbesondere die Umschaltfeldstärke, Magnetschichten auch dünnere und in gewissem Um· von der Schichtdicke und dem Schichtzustand ab. fange auch dickere Magnetschichten verwendet wer Eine höhere Koerzitivkraft kann üblicherweise für den.

die Randbereiche erhalten werden. Die Domänen- 60 Da Magnetmaterial, wie beispielsweise Permalloy

wände in den zentralen Bereichen der Magnetstreifen keinen sehr hohen Widerstand besitzt, kann ein Tei

16 und 22, in denen ein Informationsbit gespeichert des Bitstromes anstatt durch den Streifenleiter 1}

ist, dehnen sich entweder direkt bis in die Uberlap- durch das Magnetmaterial der Magnetstreifen 16 um

pungsbereiche 11 aus oder diffundieren in diese Be- 22 fließen. Wenn der Widerstand des Magnetmate

reiche durch einen Rräuselvorgang hinein. In beiden 65 rials der Streifen 16 und 22 niedrig ist, wie beispiels

Fällen dienen die Überlappungsbereiche 11 als An- weise bei einer Legierung von Eisen und Aluminiun

ker für die Domänenwände und verhindern ihre wei- oder bei Fe₃Al, kann der Streifenleiter 18 weggelas

tere Bewegung. In breiten Magnetstreifen zeigt sich sen werden. Es ergibt sich dann eine Struktur, wie sl·

die Fig. 2a zeigt. Die Bitstromimpulsc 44 oder 46 (F i g. 3) fließen dann ausschließlich durch die Magnetstreifen 16 und 22 und stellen in diesen Magnetfelder ein, die von Streifen zu Streifen antiparallel verlaufen und zur Speicherung von binärer Information in ^Azx vorausgehend in Verbindung mit den F i g. 1, 1 a und 2 erläuterten Weise dienen.

Die Arbeitsweise der Speicheranordnung bei Verwendung von Speicherelementen der in Fig.2a dargestellten Art ist ähnlich der vorausgehend in Verbindung mit den in Fig. I₁ la und 2 beschriebenen Arbeitsweise. Eine Speicheranordnung, welche Speicherelemente gemäß F i g. 2 a verwendet, hat den zusätzlichen Herstellungsvorteil, daß der Aufbringungsvorgang des Streifenleiters 18 wegfallen kann.

In Fig.4 ist eine nach vorliegender Erfindung ausgebildete Speicheranordnung dargestellt, die eine Matrix mit einer Anzahl Speicherelemente 10.1 bis 10.9 aufweist. Die Speichermatrix ist wortorganisiert und besitzt eine Anzahl horizontal verlaufende Wortleitungen 26.1, 26.2 und 26.3 sowie eine Anzahl vertikal verlaufende Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3. Die Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3 sind zwischen ersten Magnetschichtstreifen 16.1, 16.2 und 16.3 und zweiten Magnetschichtstreifen 22.1, 7.2.2 und 22.3 angeordnet. Zwischen den Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3 und den zweiten Magnetschichtstreifen 22.1, 22.2 und 22.3 sind Isolaticnsschichten 20.1, 20.2 und 20.3 angeordnet. Über den zweiten Magnetächichtstrcitcn 22.1, 22.2 und 22.3 hefinden sich orthogonal zu diesen verlaufende Isolationsstreifen 24.1, 24.2 und 24.3, auf denen sich die Wortleitungen 26.1, 26.2 und 26.3 befinden. Alle diese Leitungen werden von einem leitenden Träger 12' getragen, der mit einer Isolationsschicht 14' in der in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 vorausgehend beschriebenen Weise versehen ist. Die orthogonal zueinander verlaufenden streifenförmigen Schichten bilden in der beschrieben;n Weise MagnctEchichtelemente

10.1 bis 10.9.

Die Wortleitungen 26.1, 26.2 und 26.3 sind an einem Ende mit einer Wortauswahl- und Treiberschaltung 52 und am anderen Ende über Abschlußwiderstände 40.1, 40.2 und 40.3 mit Erdpotential verbunden. Die Wortauswahl- und Treiberschaltung 52 führt eine Adressenauswahl für eine bestimmte der Wortleitungen 26.1, 26.2 oder 26.3 durch und erzeugt Impulse auf der ausgewählten Wortleitung entsprechend dem Wortlreiber 38 der Anordnung nach Fig. 1. Die Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3, die zwischen den unteren und oberen Magnetschichten der Speicherelemente 10.1, 10.4 und 10.7; 10.2, 10.5, und 10.8; 10.3, 10.6 und 10.9 verlaufen, sind zum Zwecke der Bitauswahl einerseits über Schalter 28.1,

28.2 und 28.3 wahlweise mit einer Bitauswahl- und Treiberschaltung 54 oder Erdpotential verbunden und am anderen Ende über Schalter 30.1, 30.2 und

30.3 wahlweise mit je einer Last 36.1, 36.2 und 36.3 oder über Abschlußwiderstände 34.1, 34.2 und 34.3 mit Erdpotential verbunden. Die Schaltung 54 dient zur Bitadressierung und zur Impulserzeugung entsprechend dem Bittreiber der Anordnung nach Fig. 1, während jeder der Schalter 28.1, 28.2 und 28.3 dem Schalter 28 und jeder der Schalter 30.1,

30.2 und 30.3 dem Schalter 30 von F i g. 1 entspricht. Die Domänenstruktur der ersten und zweiten Magnetstreifen 16.1, 16.2, 16.3 und 22.1, 22.2 und

22.3 zwischen den einzelnen Magnetschichtelemen-

tcn 10.1 bis 10.9 ist durch die Operation der Speicheranordnung nicht bestimmt. Es können jedoch demagnctisiertc Zustände zwischen den einzelnen Speicherelementen 10.1 bis 10.9 ohne Streufeld z. B. dadurch erhalten werden, daß Einschnitte oder Schlitze 56 in den Magnetstreifen zwischen ihren überlappten Randbercichen in Längsrichtung der Leiter angebracht werden.
Während der Operation der Speicheranordnung

ία nach F i g. 4, wenn» I«- und »0«-lnformationsbits in die Speicherelemente einer Wortleitung, z. B. in die Speicherelemente 10.4, 10.5 und 10.6 der Wortleitung 26.2 eingeschrieben werden, wird die Wortauswahl- und Treiberschaltung 52 betätigt, um einen Strom entsprechend dem Stromimpuls 42 von Fig. 3 durch die Wortleitung 26.2 zu leiten. Ebenso wird die Bitauswahl- und Treiberschaltung 54 betätigt, um einen Strom durch die Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3 zu liefern, der sich zeitlich mit dem Impuls auf der Worlleitung 26.2 überlappt, wie es in Fig.3 für die Bitimpulse 44 und 46 dargestellt ist. Die Polarität der Impulse auf den Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3 entspricht den in die Speicherelemente 10.4, 10.5 und 10.6 einzuschreibenden Bits in der Weise, wie es

as vorausgehend für die Einspeicherung einer binären »1« und »0« bei der Anordnung nach Fig. 1,1a und 2 beschrieben worden ist. Soll in den Speicherelementen 10.4, 10.5 und 10.6 gespeicherte Information ausgelesen werden, so wird die Wortauswah!- und Treiberschaltung 52 betätigt, um einen Strom durch die Wortleitung 26.2 zu leiten, der die Magnetisierung in den Speicherelementen 10.4, 10.5 und 10.6 in die Richtung der harten Magnetisierungsachse orientiert, Wenn eine zerstörende Leseopera-

tion erwünscht ist, dann besitzt dieser Strom eine Amplitude, die ausreicht, um die Magnetisierung vollständig in die harte Richtung zu bewegen. Soll dagegen ein zerstörungsfreies Lesen erfolgen, so besitzt der Abfragestrom auf der Vortleitung 26.2 eine Amplitude, die für eine vollständige Ausrichtung der Magnetisierung in beiden Magnetschichten der Speicherelemente 10.4, 10.5 und 10.6 in die Richtung der harten Magnetisierungsachse nicht ausreicht. Die Ausgangssignale zur Anzeige der in den Speicherelementen 10.4, 10.5 und 10.6 gespeicherten Informationen erscheinen auf den Bitleitungen 18.1.

18.2 und 18.3. Sie sind bipolar, wie vorausgehend in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben und gelangen unter Mitwirkung der Schalter 28.1, 28.2, 28.3 und 30.1, 30.2, 30.3 zu der jeweils zugeordneten Las 36.1, 36.2 und 36.3, die als herkömmlicher Lesever stärker ausgebildet sein kann. Die Informationsein speicherung und Informationsentnahme für di( Speicherelemente 10.1, 10.2 und 10.3 sowie 10.7 10.8 und 10.9, die mit den Wortleitungen 26.1 um

26.3 verbunden sind, erfolgt durch entsprechendi Betätigung der Wortauswahl- und Treiberschaltun; 52 sowie der Bitauswahl- und Treiberschaltung 54 ii der gleichen Weise, wie es vorausgehend für die de

Wortleitung 26.2 zugeordneten Speicherelement 10.4,10.5 und 10.6 beschrieben worden ist.

Aus Fig.4 ist ersichtlich, daß ein nicht ausgc wähltes Speicherelement dem vollen Bitfeld un einem Streufeld von der benachbarten Wortleituns sofern diese ausgewählt worden kt, ausgesetzt is Unter dem Einfluß solcher wiederhoa auftretende Störfelder findet eine Domänenwandbewegung stat die in bekannten Dünns^nichtspeicheranordnunge

zur Zerstörung der gespeicherten Information führen würde. Bei der Anordnung nach vorliegender Erfindung werden jedoch von Magnetmateiial umgebene Bitleitungcn verwendet, wodurch das Bitfeld in dem Magnetmaterial konzentriert wird, so daß induktive Kopplungen und Streufelder zwischen den Bitleitungen stark reduziert werden. Außerdem sorgt ein kleiner Abstand zwischen den Bitlcitungen und der leitenden Grundplatte für eine niedrige Impedanz, so daß eine kapazitive Nebenkopplung reduziert wird. Weiterhin wird als Folgt der hohen magnetostatischen Kopplung und der demagnetisierten Überlappungsbereiche in den Speicherelementen eine große Unempfindlichkeit gegen Halbauswahl- und Streufelder erhalten.

Die F i g. 5 und 6 zeigen ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für eine Speicheranordnung nach d.r Erfindung. Diese Anordnung ist in ihrem Aufbau ähnlich der Anordnung, wie sie in den Fig. 1 und2 dargestellt ist. In ihrer Funktion sich entsprechende und gleich ausgebildete Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, während in ihrer Funktion sich entsprechende, aber in der Form abgeänderte Teile durch ein Apostroph-Zeichen hinter dem jeweiligen Bezugszcichen gekennzeichnet sind.

Bei dieser Anordnung ist auf der mit einer Isolierschicht 14 versehenen Grundplatte 12 ebenfalls ein unterer Magnetstreifen 16 angebracht, über dem sich ein bandförmiger leitender Streifen 18 befindet, der von einer Isolationsschicht 20 überdeckt ist. Der Magnetstreifen 16 ist etwas breiter als der Streifenleitcr 18 mit der Isolationsschicht 20. In Abweichung von der Anordnung nach Fig. 1 und2 verläuft hier jedoch der obere Magnetstreifen 22' nicht in der gleichen Richtung wie der untere Magnetstreifen 16 und die Streifen 18 und 20, sondern rechtwinklig zu den Streifen 16, 18 und 20. Die Breite des Magnetstreifens 22' bestimmt die Länge des Speicherelementes 10'. Oberhalb des Magnetstreifens 22' befindet sich analog zur Anordnung nach F i g. 1 eine Isolationsschicht 24 sowie ein bandförmiger Leiter 26, welche beide in der gleichen Richtung verlaufen wie der Magnetstreifen 22'.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach den F i g. 5 und 6 ist gleich der Wirkungsweise der An-Ordnung nach den F i g. 1 und 2. Dadurch, daß die Geometrie des Speicherelementes 10' durch die sich kreuzenden Magnetstreifen 16 und 22' bestimmt wird, ist eine bessere Entkopplung von in Richtung des Bandleiters 18 benachbarten Speicherelementen 10' gewährleistet.

Obgleich der untere Magnetstreüen 16 direkt auf die Isolationsschicht 14 aufgebracht wird und danach erst die Aufbringung des Streifenleiters 18, der Isolationsschicht 20 und des oberen Magnetsfreifens 22' folgt, kann die Anordnung auch in umgekehrter Folge aufgebaut werden, indem zuerst der in Querrichtung verlaufende Magnetstreifen 22' als untere Magnetschicht auf die Isolationsschicht 14 aufgebracht wird und daraufhin die Aufbringung des rechtwinklig zum Magnetstreifen 22' verlaufenden Bandleiters 18 und der Isolationsschicht 20 folgt. Den Abschluß bildet hierbei die in Längsrichtung, also in Richtung des Bandleiters 18 verlaufende obere Magnetschicht, die etwas breiter ausgebildet ist als der Streifenleiter 18 und die Isolationsschicht 20. Die Anordnung kann ferner so gewählt werden, daß die Magnetstreifen 16 und 22' des Speicherelementes 10' ein Rechteck bilden, dessen Längsausdehnung parallel zur harten Achse des Speicherelementes 10' verläuft. Durch eine solche Ausbildung wird das Dcmagnetisicrungsfeld während der Lescoperation des Speicheielcmentes 10' herabgesetzt.

In F i g. 7 ist eine Matrix-Speicheranordnung dargestellt, die Speicherelemente 10.1' bis 10.9' "erwendet, die entsprechend dem Speicherelement 10' nach F i g. 5 und 6 ausgebildet sind. Der Matrixspeicher ist ähnlich dem Matrixspeicher von F i g. 4 aufgebaut. Auch hier sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und lediglich die abgeänderten Teile weisen hinter ihrem Bezugszeichen ein Apostroph-Zeichen auf. Die Speicheranordnung ist wortorganisiert und besitzt eine Anzahl in Zeilenrichtung verlaufende Wortleitungen 26.1, 26.2 und 26.3 sowie eine ebensolche Anzahl in Spaltenrichtung verlaufende Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3. Die Bitleitungen 18.1, 18.2 und 18.3 sind auf ersten streifenförmigen Magnetschichten 16.1, 16.2 und 16.3 angebracht, die in der gleichen Richtung verlaufen wie die Bitleitungen. Über den Bitleitungen und den auf diesen befindlichen Isolationsschichten 20 sind die oberen streifenförmigen Magnetschichten 22.Γ, 22.2' und 22.3' angeordnet, die orthogonal zu den unteren Magnetschichten 16.1, 16.2 und 16.3 verlaufen Über den Magnetschichten 22.1', 22.2' und 22.3' befinden sich die Isolationsschichten 24 und die Wortleitungen 26.1, 26.2 und 26.3, die beide in der gleichen Richtung verlaufen wie die letztgenannten Magnetschichten. All diese Schichten werden von einer leitenden Trägerplatte 12' getragen, die mit einer Isolationsschicht 14' versehen ist. An den Kreuzungsstellen zwischen den unteren Magnetschichten 16.1, 16.2 und 16.3 und den oberen Magnetschichten 22.1', 22.2' und 22.3' werden somit Speicherelemente 10.Γ bis 10.9' der in Verbindung mit F i g. 5 und 6 beschriebenen Art gebildet.

Wenn der Widerstand der streifenförmigen Magnetschichten 22.1', 22.2' und 22.3' niedrig ist, können diese Streifen zwischen den einzelnen Speicherelementen mit Einschnitten 56 versehen werden, um ihre Impedanz zu erhöhen und dadurch eine Isolierung zu den in Zeilenrichtung benachbarten Speicherelementen zu erreichen. Der gleiche Zweck kann auch erreicht werden, wenn die oberen M' 'netschichten 22.1', 22.2' und 22.3' nicht als durchgehende Streifen, sondern als diskrete Schichtabschnitte ausgebildet werden.

Die Arbeitsweise der Speicheranordnung nacr Fig.7 für das Einspeichern und das Auslesen vor Informationen entspricht der vorausgehend beschriebenen Arbeitsweise der Speicheranordnun; nach F i g. 4.

Obwohl die vorliegende Erfindung nur in Verbin dung mit einer zweidimensionalen magnetischei Dünnschicht-Speichermatrix erläutert wurde, ist sii in gleichem Maße bei dreidimensionalen Speichen anwendbar. Sie ist ferner nicht auf die Venvendun; von leitenden Trägerplatten oder auf eine bestimmt Betriebsart für das Speichern oder Lesen von Infor mationen beschränkt. Des weiteren können die ma gnetischen Speicherschichten aus beliebigen geeignc ten Materialien hergestellt werden, obgleich Pennal loy oder eine Eisen-Aluminium-Legierung als bevoi zugte Materialien dargestellt worden sind. Als Matt rial für die leitenden Schichten kann wahlweise Si ber, Kupfer, Aluminium oder Gold Verwendung findei

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

lh schicht so bemessen ist, daß der Abstand, den die Patentansprüche: Magnetschichten zwischen den Überlappungsbereichen voneinander haben, kleiner als ein Zwan-

1. Dünnschichtspeichermatrix mit Speicherele- zigstel des Abstandes zwischen den Überlapmenten, die aus je zwei übereinander angeordne- 5 pungsbereichen ist.

ten, einen geschlossenen Flußpfad gestattenden

Magnetschichten bestehen, die an ihren Rändern

in schmalen Überlappungsbereichen miteinander

verbunden sind, mit Bittreibleitungen, die inner- Die Erfindung bezieht sich auf eine Dünnschichthalb der Magnetschichten parallel zu den Über- io Speichermatrix mit Speicherelementen, die aus je lappungsbereichen verlaufen, und mit Worttreib- zwei übereinander angeordneten, einen geschlosseleitungen, die außerhalb der Magnetschichten or- nen Rußpfad gestattenden Magnetschichten bestethogonal zu den Bittreibleitungen verlaufen, da- hen, die an ihren Rändern in schmalen Überlapdurch gekennzeichnet, daß die parallele pungsbereichen miteinander verbunden sind, mit Bit-Vorzugsachsen in Richtung der Wortleitungen 15 treibleitungen, die innerhalb der Magnetschichten aufweisenden Magnetschichten die zugeordnete parallel zu den Uberlappungsbereichen verlaufen, Bitleitung auf ihrer ganzen Länge allseitig umge- und mit Worttreibleitungen, die außerhalb der Maben und zumindest über einen Teil des Umfanges gnetschichten orthogonal zu den Bittreibleitungen mit dieser in direktem Kontakt stehen und daß verlaufen.

der Abstand, den die Magnetschichten zwischen 20 Es sind bereits Magnetschichtspekher bekanntgeden Überlappungsbereichen voneinander haben, worden, bei denen jedes Speicherelement zwei überkleiner als ein Zwanzigstel des Abstandes zwi- einander befindliche Magnetschichten aufweist, die sehen den Überlappungsbereichen ist. parallel verlaufende Vorzugsachsen besitzen und von

2. Magnetischer Dünnschichtspeicher mit denen die eine e's Speicherschicht und die andere als Speicherelementen, die aus je zwei übereinander 25 Leseschicht dient. Bei einer Wertentnahme aus einer angeordneten, einen geschlossenen Flußpfad ge- derartigen Speicherzelle wird nur die Leseschicht in stattenden Magnetschichten bestehen, die an ih- ihrem Magnetisierungszustand zur Erzeugung eines /en Rändeln in schmalen Überlappungsbereichen Lesesignals verändert. Nach beendetem Lesevorgang miteinander verbunden sind, mit Bittreibleitun- wirkt das Magr.stfeld der Speicherschicht rücksteigen, die parallel zu den uberlappungsbereichen 30 lend auf die Leseschicht, so daß eine zerstörungsfreie verlaufen, und mit WorUreiWeitungen, die außer- Entnahme möglich ist.

halb der Magnetschichten orthogonal zu den Bei diesen und bei anderen Dünnschichtspeichern, Treibleitungen verlaufen, dadurch gekennzeich- die pro Speicherelement nur eine einzige Magnetnet, daß zwischen den Magnetschichten lediglich schicht benutzen, hat sich als Nachteil die starke Aneine Glättungsschicht (20) aus Isoliermaterial an- 35 fälligkeit für ein Kriechschalten gezeigt. Wenn derargeordnet ist und daß die Bittreibleiter durch die tige Speicherelemente in einer Matrix mit Koinzi-Magnetschichten selbst gebildet werden, wozu denzauswahl Verwendung finden, tritt bei Speicherdiese uus einem elektrisch gut leitenden Magnet- elementen, die wiederholt einem Halbauswahl-Mamaterial, wie beispielsweise Fe₃Al, bestehen and gnetfeld ausgesetzt werden, ein kriechendes Ummit den Bittreibern verbunden sind. 40 schalten ein, das zu einer Zerstörung der gespeicher-

3. Speichermatrix nach Anspruch 1, dadurch ten Informationen führt. Es handelt sich dabei um gekennzeichnet, daß die als Grundlage für die Domänenwandverschiebungen, die auch durch äuobere Magnetschicht dienende Oberfläche der ßere Störfelder hervorgerufen werden können. Derar-Bitleitungen von einer als Glättungsschicht ver- tige Störfelder können beispielsweise durch benachwendeten Isolierschicht (20) bedeckt ist. 45 barte Treibleitungen, wie beispielsweise ein starkes

4. Speichermatrix nach Anspruch 1 und 3, da- Magnetfeld erzeugende Wortleitungen, hervorgerufen durch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfä- werden. Letzterer Umstand macht sich besonders bei higkeit der Magnetschichten um etwa das Zehn- der Herstellung großer Speichermatrizen störend befache geringer ist als die Leitfähigkeit der Bitlei- merkbar, da hier im Interesse einer kurzen Leiterfühtungen. 50 rung die einzelnen Magnetschichtelemente relativ

5. Speichermatrix nach Anbruch 2, dadurch nahe nebeneinander angeordnet sind,
gekennzeichnet, daß die Magnetschichten an ih- Es bestehen Vorschläge, das Kriechschalten durch ren Enden mit Umschaltern (28, 30) verbunden geeignete Dimensionierung der Treiberströme oder sind und über diese wahlweise als Bittreib- oder der Magnetschichten zu beseitigen. Hierbei ist die Leseleiter verwendbar sind. 55 Einhaltung genauer Toleranzbedingungen notwendig,

6. Speichermatrix nach einem der Ansprüche 1 so daß sich der Aufwand für die Herstellung der bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den oberen Dünnschichtanordnungen star! vergrößert,
und/oder unteren Magnetschichten zwischen be- Es ist ferner bekannt, bei magnetischen Doppelnachbarten Speicherelementen (z.B. 10.1. 10.4, schiclitspeicherelementen zwischen den beiden Ma-10.7) Einschnitte oder Schlitze (56) in Längsrich- 60 gnetschichten einen, vorzugsweise aber mehrere Leitung vorgesehen sind. ter anzuordnen, die in ihrer Breite so bemessen sind,

7. Speichermatrix nach einem der Ansprüche I daß sich die Magnetschichten an gegenüberliegenden bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Rändern berühren. Es entsteht auf diese Weise ein Mag.iClschichten auf einer mit einer Isolier- geschlossener Flußpfad. Eine bekannte Anwendung schicht (14) versehenen leitenden Trägerplatte 65 dieses Prinzips auf Matrixspeicher sieht vor, oberfl!) angeordnet sind, halb und unterhalb eines Kreuzungspunktes zweier

H. Speichermatrix nach Anspruch 2. dadurch orthogonal verlaufender Bandleiter quadratische Ma-

gekennzcichnct. daß die Dicke der Glättnngs- gnetschichten anzuordnen, die sich in zwei diagonal