DE1474462C - Kryoelektnscher Speicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen neuartigen und verbesserten kryoelektrischen Speicher.

Bei einem bekannten kryoelektrischen Speicher ist auf einer Unterlage oder einem Substrat eine dünne Schicht aus Supraleitermaterial angebracht. X- und Y-Ansteuerleitungen sind über dem Substrat angeordnet, und diejenigen Bereiche der Dünnschicht, die sich unter den Kreuzungspunkten der Ansteuerleitungen befinden, bilden die Speicherstellen oder -elemente. Das Einschreiben von Information in den Speicher erfolgt durch Beschicken jeweils einer bestimmten X-Ansteuerleitung und einer bestimmten Y-Ansteuerleitung mit koinzidenten Schreibströmen. Die durch diese Ströme induzierten Magnetfelder schalten jeweils die entsprechende Speicherstelle in den normalleitenden oder »Normalzustand« (d. h. in den widerstandsbehafteten Zustand), wobei nach Verschwinden der Schreibströme in der betreffenden Speicherzelle Dauerströme zirkulieren. Die Dauerstromwege liegen inder Supraleiterschicht und verlaufen parallel zum Substrat.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen kryoelektrischen Speicher zu-schaffen, der sich verhältnismäßig einfach herstellen läßt, mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit arbeitet und eine hohe Bitpackungsdichte, d. h. eine hohe Speicherkapazität auf engem Raum aufweist.

Weiter soll ein verbessertes wortorganisiertes Speicherwerk geschaffen werden, das selbst bei verhältnismäßig starken Schwankungen der Betriebsdaten der einzelnen Speicherelemente verläßlich arbeitet.

Der erfindungsgemäße kryoelektrische Speicher ist gekennzeichnet durch ein isolierendes Substrat, mehrere im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Substrats angeordnete Supraleiterschleifen und eine Einrichtung zum selektiven Induzieren von Dauerströmen in diesen Schleifen.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer 2 χ 2-Speichermatrix gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eines der Speicherelemente der Anordnung nach Fig. 1,

F i g. 3 der Erläuterung der Arbeitsweise des Speichers nach F i g. 1 dienende Signalverlaufsdiagramme,

F i g. 4 das teilweise in Blockform dargestellte Schaltschema einer 1 χ 2-Speicheranordnung mit dazugehörigen Schaltungen,

F i g. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte per- > spektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speicherelements,

F i g. 6 einen Schnitt einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speicherelements,

Fig."? eine Draufsicht einer 3 χ 3-Speichermatrix mit Speicherelementen nach F i g. 6,

F i g. 8 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speicherelements,

F i g. 9 eine aus einem anderen Winkel gesehene perspektivische Ansicht des Speicherelements nach F ig. 8,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer 2 χ 2-Matrix aus Speicherelementen nach F i g. 8 und 9 und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speichers.

Um der besseren Übersichtlichkeit willen ist die Darstellung in den verschiedenen Figuren der Zeichnung etwas idealisiert. In Wirklichkeit sind die verschiedenen metallischen Schichten als Dünnschichten mit einer Dicke von etwa einigen tausend Angstrom ausgebildet (beispielsweise Werte werden später angegeben). Wegen dieser Dünnschichtausbildung sind ferner die Ränder und Ecken in Wirklichkeit nicht so scharfkantig und rechtwinklig, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Bei der nachstehenden Beschreibung ist ferner vorausgesetzt, daß die Anordnung jeweils auf einer sehr, niedrigen Temperatur von beispielsweise einigen wenigen Graden Kelvin gehalten wird. Die hierfür erforderliehen Maßnahmen sind allgemein bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen erläutert zu werden. Die 2 χ 2-Matrix nach Fi.g. 1 enthält eine Grundplatte oder Grundschicht 10 aus Blei, die von einem isolierenden Substrat 12, beispielsweise einer dünnen Siliciummonoxydschicht, überdeckt ist. Auf dem Substrat sind die Bit- oder Ziffernleitungen 14, 14 a angeordnet. Jede dieser Bitleitungen besteht aus einem Zinnstreifen 16 und einem Bleistreifen 18. Der Bleistreifen ist zum Teil in leitendem Kontakt mit dem Zinnstreifen angeordnet und an anderen Stellen seiner Länge vom Zinnstreifen beabstandet und isoliert. Die derart beabstandeten Teile der Streifenlänge, beispielsweise die Teile 20 und 22 (im folgenden als »Brücken« bezeichnet), bilden mit den Zinnstreifenteilen 34 geschlossene Schleifen oder Wege, in denen Dauerströme induziert werden können. Die Wortleitungen bestehen aus Bleistreifen 24 und 24a. Diese Streifen laufen unter den entsprechenden Brücken durch und sind von diesen sowie von den Zinnstreifen durch die Isolation 26 isoliert. (Statt der hier gezeigten Ausbildung kann auch die alternative Zinnstreifenausbildung nach F i g. 5 verwendet werden.)

Die Arbeitsweise des Speichers nach F i g. 1 und 2 soll an Hand der Fig. 3 erläutert werden. Dabei soll vorausgesetzt werden, daß anfänglich keine Zirkulationsoder Umlaufströme im Speicher vorhanden sind. Wenn jetzt eine Bitleitung, beispielsweise die Leitung 14 mit einem Bitstromimpuls I_D, beschickt wird, so fließt dieser Strom wegen der Anwesenheit der Bleigrundschicht hauptsächlich auf der Unterseite des Zinnstreifens 16. Das von diesem Strom induzierte Magnetfeld konzentriert sich im Bereich zwischen dem Zinnstreifen und der Bleigrundschicht. In der Praxis wählt man die Bitstromamplitude kleiner als den »kritischen Strom« des Zinnstreifens, so daß das Zinn im supraleitenden Zustand verbleibt.

Um ein Bit in eine Speicherstelle, beispielsweise die Stelle bei der Brücke 20 in F i g. 1, einzuschreiben, wird gleichzeitig mit dem Bitstromimpuls 32 ein Wortstromimpuls 30 (F i g. 3) in den entsprechenden Wortleiter 24 eingegeben. Die Amplitude des Wortstromimpulses ist so gewählt, daß das Gesamtmagnetfeld, das aus den gleichzeitigen Strömen l_w und /„ resultiert, ausreicht, den Teil 34 des Zinnstreifens normalleitend zu machen, jedoch nicht ausreicht, die Brücke 20 in den normalleitenden Zustand zu schalten.

Da die Brücke 20 supraleitend und der Zinnstreifen jetzt normalleitend ist, steuert der Strom I₀ im

⁶S wesentlichen gänzlich in die Brücke 20. Dies ist in F i g. 3 deutlicher veranschaulicht, wo I_Di der den Zinnstreifen durchfließende Strom und I_Dj der die Brücke 20 durchfließende Strom ist. Der normal-

leitende Zinnstreifentejl 34 ist in F i g. 1 und 2 schematisch durch Pünktchen angedeutet.

Zum Zeitpunkt f,, nachdem der Zinnstreifenteil 34. wie oben erläutert, in den normalleitenden Zustand geschaltet worden ist, wird der Schreibstromimpuls 30 beendet. Aus Gründen der Erhaltung der Energie hat dieser Vorgang im wesentlichen keinen Einfluß auf die zuvor hergestellte Stromverteilung, obwohl der Zinnstreifenteil 34 wieder in den supraleitenden Zustand zurückkehrt. Es bleibt daher, wie man aus F i g. 3 sehen kann, während des Intervalls von t_z bis f₃ der Strom /_Hl annähernd Null, während der Strom /_H seinen vorherigen Wert beibehält. Als nächstes wird zum Zeitpunkt f₃ der Bitstrom I₀ beendet. Dadurch wird in der Schleife 20, 34 ein Dauerstrom hergestellt. Dies wird deutlicher aus Fig. 3, wo man sehen kann, daß während des Intervalls von f₃ bis i₄ der Strom I_l)2 in der einen Richtung durch den Brückenteil 20 fließt, während der entsprechende Strom J_Dl (dargestellt bei 40) in der entgegengesetzten Richtung durch den Teil 34 fließt.

Information kann aus dem Speicher nach Fig. 1 dadurch herausgelesen werden, daß man bei Abwesenheit eines Bitstromimpulses in der Bitleitung einen Lesestromimpuls (dargestellt bei 42 in Fi g. 3) in eine Wortleitung schickt. Die Eingabe eines Lesestr,omimpulses, z. B. 42, bewirkt, daß ein vollständiges Informationswort gleichzeitig aus dem Speicher herausgelesen wird. Wenn eine Speicherstelle einen Dauerstrom speichert, bewirkt das durch den Stromimpuls42 induzierte Magnetfeld, daß der Zinnstreifenteil dieser Speicherstelle in den normalleitenden Zustand schaltet. Dieser Vorgang ist in Fig. 3 als Unterbrechung des Stromes I_Dl und als entsprechende Unterbrechung des Stromes I_Ü2 während des Intervalls von i₄ bis f₅ dargestellt. Wenn der Zinnstreifen in den normalleitenden Zustand geschähet ist, ist die Brücke 20 immer noch supraleitend und der darin fließende Strom sucht nach einem Weg, über den er abfließen kann, rn dieser Hinsicht verhält sich die Brücke 20 wie ein Speicherelement, beispielsweise eine Induktivität, die, wenn der Stromfluß in ihr gebremst wird. Energie in dem Sinne, daß der Strom weiterzufließen bestrebt ist, erzeugt. Als Stromentladungsweg dient der widerstandsbehaftete Zinnstreifenteil 34, und der diesen Teil durchfließende Strom bewirkt, daß sich am Zinnstreifenteil 34 eine Spannung entwickelt. Diese Spannung entspricht der Lesespannung 44 in F i g. 3. Die -Lesespannung ist an zwei Ausgangsklemmen, z. B. den Klemmen 46 in F i g. 4, verfügbar und kann durch einen an diese Klemmen angeschalteten Leseverstärker (nicht gezeigt) wahrgenommen werden.

F i g. 3 zeigt, daß ein Spannungsimpuls auch dann an den Klemmen 46 erscheint, wenn der Zinnstreifen anfänglich' in den normalleitenden Zustand geschaltet worden ist (zum Zeitpunkt r,). Da dieser Impuls jedoch die entgegengesetzte Polarität hat wie der Impuls 44, kann er von diesem durch entsprechende Vorspannung des Leseverstärkers leicht unterschieden werden.

Der Lesevorgang bei dem erfindungsgemäßen Speicher ist löschend. Das heißt, bei Beendigung des Lesens ist der umlaufende Dauerstrom nicht mehr anwesend. Dies ist in Fig. 3 durch die Abwesenheit der Ströme /_Hl und /„, während des Intervalls von J₄ bis f₆ angedeutet.

F i g. 3 veranschaulicht auch das Einschreiben des Bits »0« in den Speicher. Die Speicherung einer »0« entspricht einem nicht vorhandenen Zirkulationsstrom in der betreffenden Speicherstelle. Ein Bitstromimpuls 32a wird in eine der Bitleitungen eingegeben, während die entsprechende Schreibleitung keinen Strom erhält. Als Folge davon nimmt der Zinnstreifenteil 34 im wesentlichen den gesamten Bitstrom /„ auf und wird nicht in den normalleitenden Zustand gebracht. Es wird daher, wenn der Bitstromimpuls 32« abklingt, auch der Strom /„ beendet, und in der betreffenden Speicherstelle wird kein Dauerstrom induziert, da während dieses Vorgangs kein Schalten in den normalleitenden Zustand stattgefunden hat.

Der zweite Lesezyklus ist das Intervall von f₈ bis f₉ in Fig. 3. Ein Lesestromimpuls42a wird in einen Wortleiter geschickt. Da jedoch die betreffende Speicherstelle keinen Dauerstrom speichert, bewirkt der Leseimpuls kein Abfließen irgendeines gespeicherten Stromes. Es wird daher zum Zeitpunkt f₈ keine Lesespannung induziert. Das NichtVorhandensein einer Lesespannung entspricht der Speicherung einer

Während bei der hier gezeigten und vorstehend erörterten Ausführungsform der Erfindung die Speicherung einer »1« durch das Vorhandensein eines Zirkulationsstromes und die Speicherung einer »0« durch das NichtVorhandensein eines Zirkulationsstromes dargestellt wird, kann der Speicher auch auf andere Weise betrieben werden. Beispielsweise kann die Speicherung einer »0« statt dessen durch einen Dauerstrom verkörpert werden, der in der entgegengesetzten Richtung zirkuliert wie derjenige Strom, welcher der Speicherung einer »1« entspricht. Ein Zirkulationsstrom in der entgegengesetzten Richtung kann dadurch induziert werden, daß man die Polarität der Bit- und Schreibimpulse umkehrt, d. h., daß man diese Impulse negativ statt positiv macht. Das Herauslesen eines solchen Zirkulationsstromes entgegengesetzter Polarität bewirkt die Erzeugung einer Lesespannung von der Lesespannung 44 entgegengesetzter Polarität. Vorzugsweise wird der Leseverstärker (nicht gezeigt) während der Leseintervalle durch einen entsprechenden Abtastimpuls eingetastet und während der übrigen Zeit ausgetastet, um eine Unterscheidung von während der Schreibintervalle an der Klemme 46 erscheinenden Spannungen zu ermöglichen, wie es der üblichen Praxis entspricht.

F i g. 4 zeigt einen Teil der zu einem Speicher nach Art der F i g. 1 gehörigen Schaltungen. Um die Zeichnung einfach zu halten, ist nur ein 1 χ 2-Speicher gezeigt. Die Blöcke 50 und 50a sind die Quellen für die Wortströme I_w, und der Block 52 ist die Quelle des Bitstromes I₀. Die Speicherzellen sind bei 20, 34 und 22, 34a gezeigt. Die Ausgangslesespannung ist an den Speicherzellen verfügbar. Für jede Leitung kann eine eigene Wortstromquelle, wie gezeigt, vorgesehen sein. Vorzugsweise verwendet man jedoch eine einzige Wortstromquelle und eine Wählpyramide, beispielsweise aus Kryotrons, um den Wortstrom in die jeweils gewünschte Wortleitung zu steuern.

Typische Abmessungen für die Speicherzellen beispielsweise im Speicher nach Fig. 1 sind wie folgt:

Schichtdicken:

1000 bis 3000 Ä.
Brückenlänge L:
0,00254 cm bis 2,54 cm (0,001 bis 1,0ZoIl).

Brückenhöhe //:

5(MM) bis 150(HH) A (eine Anzahl von verschiedenen Speichern wurden mit unteischiedlichen Brückenhöhen betrieben)

Lesesignalamplitude: s

10 his 5(HH) Mikrovolt.

Fine Speicherzelle mit // = 128 (HM) Λ und L = 0.508 cm (0.2 Zt)II) lieferte eine Ausgangslesespannung von ungefähr KHH) Mikrovolt.

F i g. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer erlindungsgemäßen Speicherzelle. Diese Ausführungsform enthält, ähnlich wie die bereits beschriebene Anordnung, eine Grundschicht oder Grundplatte 60 aus Blei, die von einem isolierenden is Substrat 62 überdeckt ist. Auf dem Substrat ist eine Bit leitung 64 angeordnet. Diese Leitung ist bei 66 als Brücke ausgebildet. Unter der Brücke 66 befindet sich ein Zinnstreifenstück 68 in supraleitendem Kontakt mit der Bitlcitung bei 70 und 72. (Man kann auch die Ausbildung nach F i g. I und 2. wo der Zinnstreifen unter einem größeren Teil des Bleistreifens verläuft, verwenden.) Die Isolation zwischen der Brücke 66 und dem Streifen 68 ist bei 74 gezeigt. Die Wortleitung 76 liegt jedoch statt zwischen der ^s Brücke 66 und dem Zinnstreifen 68 über der Brücke und ist durch einen Isolieistreifcn 78 isoliert.

Die Arbeitsweise des Speichers nach F i g. 5 ist der des Speichers nach Fig. 1 analog. Und zwar wird durch gleichzeitige F.ingabe eines Bitstromes /„ w und eines Wortstromes /„ (32 bzw. 30 in I·" i g. 3) Information in den Speicher eingeschrieben. Das resultierende Magnetfeld ist ausreichend stark, um den unter der Brücke 66 befindlichen Zinnstreifen 68 in den normalleitenden Zustand zu bringen, reicht jedoch nicht aus. die Brücke 66 normalleitend zu machen. Der Bitstrom /„ steuert daraufhin in die Brücke 66. Nach Aufhören des Bitstromes I₁, und des Wortslromcs /„ verbleibt in der Schleife 66. 68 ein zirkulierender Strom.

Das Herauslesen der im Speicher nach Fig. 5 gespeicherten Information geschieht ebenfalls in analoger Weise wie bei dem Speicher nach F i g. 1 und braucht daher hier nicht noch einmal erläutert zu werden. ■»>

Bei den bisher beschriebenen Speichern handelt es sich um sogenannte »wortoiganisierte« Speicher, bei denen jeweils eine Anzahl von Bits gleichzeitig in den Speicher eingeschrieben und-entsprechend ein Wort, d. h. eine Anzahl von Bits, parallel aus dem Speicher so herausgelesen werden.

F i g. 6 und 7 zeigen einen bitorganisierten Speicher. In Fig. 6 sind ein isolierendes Substrat 80 auf der Blcigrundplatte 82 und eine Bitleitung 84 aus Blei auf dem Substrat angeordnet. Diese Leitung hat wie ss bei den bereits beschriebenen Speichern die Form eines Streifens mit einem Bruckenteil 86. Ein Zinnstreifen 88 ist an seinen beiden Lndcn mit dem Bleistreifen verbunden und von dem Brückenteil 86 durch die Isolation 90 beabstandei. Λ*- und V-Leiter in Form <*> von Bleistreifen 92 bzw. 94 sind unter der Brücke 86 angeordnet und voneinander sowie von der Brücke 86 und dem Zinnstreifen 88 isoliert.

F i g. 7 zeigt eine 3 χ 3-Matrix von Speicherelementen der vorstehend beschriebenen Art. Die dem Leiter 92 ♦*? entsprechenden Λ-Leiter sind mit .V₁. .V, und V, bezeichnet. Die dem Leiter 94 entsprechenden !-Leiter sind mit V₁ bis K bezeichnet. Die dem Bleistreifen 84 entsprechenden Streifen sind mit 84</. 84/) und 84< bezeichnet. Diese Streifen sind untereinander verbunden, so daß sie einen durchlaufenden, sämtliche Speicherstellen verkettenden Leiter bilden. Die Brükkenteile sind mit 86« bis 86/ bezeichnet.

Die Arbeitsweise des Speichers nach F i g. 7 isl der der bereits beschriebenen Speicher ähnlich. Lin Bitstrom /_;, wild in einen bestimmten der Bleistreifen. beispielsweise 84«. geschickt. Gleichzeitig werden einem bestimmten Λ'-Leiter und einem bestimmten V-Leiter. beispielsweise A', und V₂. sogenannte »I IaIhwähl«-Stromimpulse zugeleitet. Das Magnetfeld, das in der von allen drei Strömen durchflosscnen Speicherstelle, nämlich der Stelle 86</ induziert wird, hat eine ausreichende Stärke, um den Zinnstreifen unter der Brücke 86</ normalleitend zu machen. Danach, wenn die Λ'- und V-Ansteuerströme und der Bitstrom /„ abgeklungen sind, verbleibt in der Speicherstelle 86</ ein Dauerstrom. Dieser Strom zirkuliert in einer Schleife entsprechend den Teilen 86. 88 in F i g. h.

Das Ablesen des Speichers nach I·" i g. 7 kann in ähnlicher Weise wie bereits beschrieben, jedoch unter Verwendung von Koinzidenzströmen erfolgen. Um beispielsweise die Speichel stelle 86i/ abzulesen, muß man einen Halbwählstromimpuls in die Leitung A\ und gleichzeitig einen Halbwiihlstromimpuls in die Leitung Y₂ schicken. Das Lesesignal kann \on der Lescleitung 84«. 84/j. 84( z. B. an Ausgangsklemmen 85.87 abgenommen weiden.

I·" i g. 8 und 9 zeigen eine andere Ausführungsform der erlindungsgemäßen Speicherzelle. Hier ist ein isolierendes Substrat 100 auf einer Suprnleitcr-Grundplatte 102 angeordnet. F.in Zinnstreifen 104 mit einem darüber angeordneten Bleistreifen 106 befindet sich auf dem Substrat. Der Bleistreifen ist mit einem Brückenteil A ausgebildet. Der Steuerstreifen für die Brücke .-1 ist bei 108 gezeigt.

Mit der ersten Brücke ist eine /weite Brücke verkettet oder verkoppelt. Diese /weite Brückenanordnung besteht aus einem Zinnstreifen 110 und einem darüberliegcndcn Bleistreifen 112. Der Zinnstreifen läuft unter der Brücke A durch und ist von dieser sowie vom Bleistreifen 106 durch eine Isolation 114 isoliert. Diese Isolation setzt sich hinter der Brücke A als Isolation 116 fort und isoliert den Bleistreifen 106 vom Zinnstreifen 110 über deren gesamte Länge. Der Bleistreifen 112 greift als Brücke ö über die Brücke .4 und ist von dieser durch die Isolationsschicht 118 isoliert. Die Brücke A kann, wie gezeigt. einen etwas verengten Querschnitt haben, um den Verstärkungsgrad der Anordnung in noch zu erläuternder Weise zu verbessern.

Wie man deutlicher aus der 2 χ 2-Anordnung nach F i g. 10 sieht, verkettet die Leitung 110.112 sämtliche Speicherstcllen des Speichers. Diese Leitung ist in etwa der Leseleitung herkömmlicher Speicher analog.

Im Betrieb des Speichers nach F i g. K) wird zunächst ein Strom Z₁ in einen Zinnstreifen. z. B. 104-1. geschickt. Wie bei den bereits beschriebenen Anordnungen läuft wegen der Anwesenheit der Grundplatte dieser Strom hauptsächlich auf der Unterseite des Zinnstreifens. Nunmehr wird ein Stromimpuls. /. B. /y,. in einen Bleistreifen. 1. B. 108-2. geschickt. Dieser Strom ist in seiner Amplitude so bemessen, daß die Stärke des von ihm induzierten Magnetfeldes ausreicht, einen Teil des Zinnstreifens 104-1 unter der Brücke A₁₁ normalleitend /u machen. Der Strom /, steuert daraufhin durch die Brücke ! \Ve»en des

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verengten Querschnittes der Brücke A_n ist die die Brücke A durchsetzende Stromdichte verhältnismäßig groß und ist das von diesem Strom induzierte Magnetfeld verhältnismäßig stark.

Wenn jetzt ein Strom /„ in den Zinnstreifen 110 geschickt wird, so steuert dieser Strom hauptsächlich in die Brücke B_n. Der Strom versucht zunächst, durch den Teil des Zinnstreifens 110 unter B_1x zu Hießen. Das von dem den Zinnstreifeh 110 durchfließenden Strom und dem die Brücke A₂₁ durchfließenden Strom induzierte Gesamtmagnetfeld ist jedoch ausreichend stark, um den Teil des Streifens 110 unter der Brücke A₂₁ normallcitend zu machen.

Um den Speicherzyklus, d. h. den Einschreibvorgang /u vervollständigen, müssen die verschiedenen Ströme in bestimmter Reihenfolge zum Verschwinden gebracht werden. Als erstes verschwindet der Strom /,·,. Dadurch wird der Stromfluß durch die Brücke A₁₁ beendet. Da der Strom /_v, immer noch anwesend ist, befindet sich der Teil des Zinnstreifens 104-1 unterhalb der Brücke A₁₁ noch im normalleitenden Zustand, so daß auch'liier kein Strom durchfließt. Nunmehr verschwindet der Strom /_A-₂, so daß der Zinnstreifen 104-1 in den supraleitenden Zustand zurückkehren kann. Da jedoch zu dem Zeitpunkt, da der Streifen 104-1 wieder supraleitend wird, in der Brücke .-1_:I kein Strom anwesend ist, wird in der Schleife .-!,,. 104-1 kein Dauerstrom gespeichert. In der Brücke B_n fließt immer noch der Strom /„. Dieser Strom verschwindet jetzt, wodurch in der Brücke B₁₁ ein Dauerstrom hergestellt wird.

Das Ablesen einer Speicherstelle kann dadurch erfolgen, daß man koinzidentc Ströme /_v und l_y eingibt. Wenn beispielsweise (s. Fig. 10) ein Strom /_Α·₂ gleichzeitig mit einem Strom /,-, eingegeben wird, so wird der Zinnteil der Leitung 110 unter der Brücke /f_:! normalleitend gemacht. Dadurch wird an der Brücke B_n eine Lesespannung induziert. Diese Lesespannung kann mittels eines an die Lesespannungsausgangsklenimcn 201 des Speichers angeschalteten l.cscverstürkcrs(nicht gezeigt) wahrgenommen werden.

F i g. 11 zeigt eine Abwandlung des Speichers nach F i g. 10. In F i g. 11 ist jede Wortleitung, z. B. 210. in mehrere Wortspcicherstellen unterteilt. Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel hat jedes Wort drei Bits.

Im Speicher nach F i g. 11 besteht jede Wortleitung 210 aus einem oberen Bleistreifen 212 und einem unteren Zinnstreifen 214. Die Streifen sind durch beabstandetc Bleiteile 216 miteinander verbunden.

Die Wortleitungen werden von mehreren Bitleitungen, z. B. 218. 220 und 222, gekreuzt. Diese Leitungen bestehen über den größten Teil ihrer Länge aus Blei, haben jedoch unter den Brücken B jeweils Zinnteilc, z. B. 224. 226 usw. Zusätzlich zu den Bitleitungen verläuft unter jeder Brücke A des Speichers eine Ansteuerleitung aus Blei. z. B. 228.

Im Betrieb des Speichers nach F i g. Il wird zunächst ein Wortstrom, z. B. /,,. durch eine der Wortleitungen geschickt. Dieser Strom fließt anfänglich auf dem Zinnstreifen 214. Sodann wird ein X-Strom durch eine der Ansteuerleitungen, z. B. 228. geschickt. Dieser Strom bewirkt, daß ein unmittelbar an die Ansteuerlcitung angrenzender Teil des Zinnstreifens 214 normajleitend gemacht wird. Daraufhin steuert der Strom in der Leitung 214 durch den Bleiteil 216 in die Bleibrücke .4,,. Nunmehr können Bitströme. 7. B. /„. und /,,. in die Leiter 218 bzw. 222 geschickt werden. Diese Ströme steuern in die Brücken B₁₁ bzw. B_M, da der die Brücke A_n durchfließende Strom die Zinnstreifcntcilc 224,224« und224b normalleitend gemacht hat.

Die verschiedenen Ströme werden nunmehr in der folgenden Reihenfolge zum Verschwinden gebracht: Als erstes verschwindet der Strom Iy₂, als nächster verschwindet der Strom /,-_|t und dann verschwinden die Ströme 1_υ. Bei Verschwinden der Ströme /_D( und /,, weiden in den Schleifen B_n, 224 und B₃₁, 224f? zirkulierende Dauerströme hergestellt. Diese Zirkulationsströme entsprechen der Speicherung einer »1«. In der Schleife B_n, 224a wird kein Zirkulationsstrom hergestellt, da in die Bitleitung 220 kein Strom I_Ü2 eingegeben worden ist. Die Schleife 224a, B₂J speiehert somit eine »0«.

Der Speicher kann durch Eingabe von koinzidenten Leseströmen, z. B. /_X| und Iy₂, abgelesen werden. Diese Ströme machen die Zinnstreifenteile 224, 224a und 224b normalleitend, und an den Klemmen 230 und 232 erscheinen entsprechende Ausgangslesesignale.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. KryoelektrischerSpeicher,gekennzeichnet durch ein isolierendes Substrat, mehrere im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Substrats angeordnete Supraleitcrschleifen und eine Einrichtung zum selektiven Induzieren von Dauerströmen in diesen Schleifen.

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Substrat auf einer Supraleiter-Grundschicht angeordnet ist.

3. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schleifen aus einem ersten auf dem Substrat liegenden Stromweg aus Material mit verhältnismäßig niedriger kritischer Feldstärke sowie einem zweiten auf dem ersten Stromweg liegenden Stromweg aus Material mit verhältnismäßig hoher kritischer Feldstärke besteht und daß eine Einrichtung zur selektiven Eingabe von Strömen in den ersten Stromweg sowie eine Einrichtung zum selektiven Anlegen eines Magnetfeldes an den ersten und den zweiten Stromweg vorgesehen sind.

4. Speicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum selektiven Wahrnehmen der Anwesenheit von Dauerströmen in den Schleifen.

5. Speicher nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum selektiven Herstellen von Dauerströmen in den Schleifen aus einem mit Strom beschickbaren, die Schleifen durchsetzenden und von diesen isolierten Supraleiterclcment besteht.

6. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Supraleiterschleife jeweils aus zwei parallelen, übereinanderliegenden Stromwegen besteht, von denen der erste ein erheblich stärkeres Magnetfeld als der zweite benötigt, um in den normalleitenden Zustand zu schalten, wobei die Schleife mit einem Strom beschickbar ist, der anfänglich hauptsächlich durch den ersten Weg fließt, und wobei an die Schleife ein Magnetfeld anlegbar ist, dessen Stärke ausreicht, den ersten Weg normalleitend zu machen, so daß der Strom in den zweiten Weg

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steuert, derart, daß bei Verschwinden des Magnetfeldes und des angelegten Stromes in der Schleife ein zirkulierender Dauerstrom induziert wird.

7. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schleifen aus einem ersten auf dem Substrat angeordneten Supraleiterstreifen und einem zweiten auf der vom Substrat abgewandten Seite des ersten Supraleiterstreifens angeordneten Supraleiterstreifen, der mit dem ersten Streifen in zwei beabstandeten Bereichen seiner Länge verbunden und in dem dazwischen befindlichen Bereich vom ersten Streifen unter Bildung einer geschlossenen Schleife mit diesem isoliert ist, besteht, wobei der zweite Streifen ein erheblich stärkeres Magnetfeld als der erste Streifen benötigt, um in den normalleitenden Zustand zu schalten, und daß ein dritter Supraleiterstreifen im Winkel zum ersten und zum zweiten Streifen und isoliert von diesen in deren Nähe in dem Bereich, wo sie voneinander isoliert sind, angeordnet ist.

8. Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Streifen aus einem anderen Material besteht als der erste Streifen.

9. Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Streifen mit einem Strom beschickt werden, der nicht ausreicht, den ersten Streifen normalleitend zu machen, so daß der Strom hauptsächlich den ersten Streifen durchfließt, und daß der dritte Streifen mit einem Strom beschickt wird, derein Magnetfeld induziert, dessen Stärke zwar ausreicht, den stromführenden ersten Streifen normalleitend zu machen, jedoch nicht ausreicht, den zweiten Streifen normalleitend zu machen, so daß der Strom vom ersten Streifen in den zweiten Streifen steuert.

10. Speicher nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen vierten, ebenfalls vom ersten und vom zweiten Streifen isolierten Supraleiterstreifen, der zusammen mit dem dritten Streifen in magnetfeldkoppelnder Beziehung zu den voneinander isolierten Teilen des ersten und des zweiten Streifens angeordnet ist.

11. Speicher nach Anspruch K), dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und der vierte Supraleiterstreifen in zwei beabstandeten Bereichen ihrer Länge unter Bildung einer zweiten, mit der ersten Schleife verketteten geschlossenen Schleife miteinander verbunden sind, wobei der vierte Streifen außerhalb des ersten und des zweiten Streifens verläuft und ein erheblich stärkeres Magnetfeld als der dritte Streifen benötigt, um in den normalleitenden Zustand zu schalten.

12. Speicher nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen fünften Supraleiterstreifen, der ebenfalls die erste geschlossene Schleife durchsetzt.

13. Speicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Supraleiterstreifen zwischen dem dritten und dem ersten Streifen angeordnet und von diesen beiden Streifen isoliert ist.

14. Speicher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der ebenfalls die erste geschlossene Schleife durchsetzende fünfte Supraleiterstreifen vom dritten Streifen isoliert und in der gleichen Ebene wie dieser angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen