DE1499672C - Magnetische Speicheranordnung mit einem oder mehreren Speicher elementen in Form dunner magnetischer Schichtelemente - Google Patents

Description

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der Strom die äußeren Leiterabschnitte entgegen- magnetischen Schichtelementes 12 begrenzt ist, mehgeseizt zu derjenigen Richtung durchfließt, die er rere Male in einer Richtung (von links nach rechts in den dazwischenliegenden inneren Leiterabschnitten in Fig. 1) mit Hilfe der inneren Abschnitte 16, 20 hat. Infolgedessen ist auch das von den äußeren Lei- und 24 hindurchgeführt wird und ein additives materabschnitten erzeugte magnetische Feld zu dem von 5 gnetisches Feld erzeugt, das an die dünnen magneden inneren Leiterabschnitten erzeugte' magneti- tischen Filmelemente 12 angelegt wird. Weiterhin sehe Feld entgegengesetzt, so daß sich diese Felder wird der Strom in Serie zwischen jeweils zwei solchen im Randbereich des Schichtelementes weitgehend inneren Passagen durch die äußeren Leiter 18 und aufheben und dadurch ein ziemlich scharf auf den 22 durch ein Gebiet zurückgeführt (von rechts nach Bereich des Schichtelementes begrenztes Magnetfeld io links in F i g. 1), das außerhalb des Gebietes liegt, das erzeugt wird und die Störungen durch Streufelder durch die Ränder des dünnen magnetischen Schichteliminiert werden. Außerdem ist der Energiebedarf elementes 12 begrenzt ist. Dieser Strom erzeugt ein zur Erzeugung eines begrenzten Magnetfeldes gerin- magnetisches Feld, das einen Teil des additiven mager als derjenige, der zur Erzeugung eines ausgedehn- gnetischen Feldes in einem Randgebiet teilweise austen Magnetfeldes benötigt wird. Endlich addieren 15 löscht bzw. reduziert. Es liegt auch im Rahmen der sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Wir- Erfindung, das Randgebiet an jeder gewünschten klingen der die inneren Leiterabschnitte durchfließen- Stelle der dünnen Schicht zu erzeugen, wie zum Beiden Ströme, so daß wegen der Serienschaltung dieser spiel längs seiner Ränder, um Bitspeichergebiete in Leiterabschnitte eine wesentlich geringere Strom- der dünnen Schicht 12 zu definieren. Das interessiestärke ausreicht als bei den bekannten Speicheranord- »o rende magnetische Element ist dann ein bestimmtes nungen, bei denen lediglich der die Bandleitung Gebiet, das innerhalb der Gesamtfläche der dünnen durchfließende Strom auf die parallel zueinander ge- Schicht 12 abgegrenzt ist.

schalteten Leiterabschnitte verteilt wird, so daß die Der Leiter 14 ist über dem ein magnetisches Feld

benötigte Stromstärke gleich der Summe aller die erzeugenden unteren Leiter 26 angeordnet, der mit

Leiterabschnitte durchfließenden Ströme ist. 25 dem Leiter 14 deckungsgleich ist und sich in .einer

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in tieferen Ebene befindet, die parallel zu der Ebene der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Oberfläche des dünnen magnetischen Schichtnäher beschrieben und erläutert. Es zeigt elementes 12 verläuft. Natürlich kann es bei einer

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine von dünnen ma- anderen Anordnung möglich sein, einen einzelnen

gnetischen Schichten Gebrauch machende Anord- 30 Leiter als unteren Leiter 26 zu verwenden. Die bei-

nung nach der Erfindung, den Leiter 14 und 26 sind beide mit Hilfe eines Ver-

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II bindungsgliedes 25 zueinander in Serie geschaltet,

durch die Anordnung nach F i g. 1 und Infolgedessen führt der andere oder untere Leiter 26

F i g. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des in Serie denselben Strom in derselben Art und Weimagnetischen Feldes bei der Anordnung nach den 35 se, abgesehen davon, daß die Stromrichtung in den Fig. 1 und 2 im Verhältnis zu dem magnetischen einzelnen Leiterabschnitten28, 30, 32, 34 und 36 Feld, das durch einen bisher üblichen einzigen Leiter entgegengesetzt zu der Stromrichtung in den enterzeugt wird. sprechenden Abschnitten des Leiters 14 ist, wie es

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anord- in Fig. 2 durch die durch Punkte wiedergegebenen

nung ist eine Vielzahl dünner magnetischer Schicht- 4° Pfeilspitzen und die durch Kreuze wiedergegebenen

elemente 12 nahe genug an einem zur Erzeugung von Pfeilenden veranschaulicht wird. Als Ergebnis wer-

magnetischen Feldern dienenden oberen Leiter 14 und den die additiven magnetischen Felder des Leiters 14

einem magnetische Felder erzeugenden unteren Lei- und des Leiters 26 ebenfalls addiert, wenn sie an das

ter 26 angebracht, um mit diesen Leitern magnetisch dünne magnetische Schichtelement 12 angelegt wer-

gekoppelt zu sein. 45 den.

Im Betrieb erzeugt der Leiter 14, wenn es einen Im Betrieb wird ein Strom einer Eingangsklemme elektrischen Strom führt, ein magnetisches Feld, das 40 des Leiters 14 zugeführt, die mit dem inneren Aban das dünne magnetische Schichtelement angelegt schnitt 16 verbunden ist. Wenn der Strom nach dem wird, um dessen remanente Magnetisierung zu be- Durchfließen der Abschnitte 16, 18, 20, 22 und 24 einflussen. Im einzelnen besteht der Leiter 14 aus 5° des Leiters 14 das Ende des inneren Abschnittes 24 einer Anzahl von Leitungsabschnitten 16, 18, 20, 22 erreicht, wird er mit Hilfe des Verbindungsgliedes 25 und 24, die parallel zueinander oder Seite an Seite zu dem unteren Leiter 26 hinabgeleitet, der zu dem in einer Ebene vor- und zurücklaufen, die der Ebene Leiter 14 kongruent und deshalb in der Draufsicht benachbart ist, in der die Oberfläche des dünnen nach F i g. 1 nicht sichtbar ist. Der Strom nimmt in magnetischen Schichtelementes 12 liegt. Es versteht 55 dem Leiter 26 den gleichen Weg wie in dem Leiter 14 sich natürlich, daß es kein kritisches Erfordernis für und durchfließt dessen Abschnitte 28, 30, 32, 34 und die einzelnen Leitungsabschnitte ist, in der gleichen 36, bevor er am Ende des inneren Abschnittes 36 zu Ebene zu liegen. Die einzelnen Leitungsabschnitte einer Ausgangsklemme 42 gelangt, die der Eingangssind an ihren Enden zu einer Serienschaltung mitein- klemme 40 gegenübersteht.

ander verbunden, so daß derselbe Strom in Serie 60 Der Strom führt somit insgesamt sechs innere durch jeden Leitungsabschnitt in einer ausgewählten Durchgänge durch ein Gebiet aus, das durch die beiReihenfolge hindurchfließt. den Oberflächen des dünnen magnetischen Schicht-

Die einzelnen Abschnitte des Leiters 14 sind so elementes 12 definiert ist, und erzeugt ein additives

angebracht, daß ein elektrischer Strom, der einem magnetisches Feld, das mit dem Element gekoppelt

Eingangsende des Leiters zugeführt wird, nahe der 65 ist. Die vier äußeren Stromdurchgänge erzeugen ma-

Oberflache eines jeden dünnen Schichtelementes 12 gnetische Felder, die entgegengesetzt zu dem addi-

durch ein Gebiet oder einen Raum, das bzw. der tiven Feld gerichtet sind, das durch die inneren

durch die Ränder oder die Oberfläche des dünnen Stromdurchgänge in derselben Ebene erzeugt wird,

und das Bestreben haben, einen Teil des magneti- Strombedarfes des oben beschriebenen Leiters ist es

sehen Feldes in dem.Randgebiet aufzuheben. Natur- möglich, wirtschaftliche Halbleiter-Stromquellen, wie

■Hch ergibt sich eine andere Anzahl von Stromdurch- z. B. integrierte Schaltungsteile, zu verwenden,

gangen, wenn eine andere Anzahl von Leiterabschnit- Es wurde eine von dünnen Schichten Gebrauch ten vorgesehen wird. 5 machende Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 mit

Ein typisches Beispiel für die magnetische Feld- den folgenden Abmessungen und den folgenden Mastärke H, die durch den obigen Vorgang erzeugt und terialien hergestellt und geprüft. Das magnetische mit der das dünne magnetische Schichtelement 12 dünne Schichtelement 12 bestand aus 81 Gewichtsbeaufschlagt wird, wird durch die ausgezogene Kurve prozent Nickel und 19 Gewichtsprozent Eisen und in dem Diagramm nach Fig. 3 veranschaulicht. Auf io bildete einen Film von 1000 Ä Dicke. Es hatte eine der vertikalen Achse des Diagramms ist die magne- Länge von etwa 1,5 mm und eine Breite von etwa tische Feldstärke H der parallel zur Ebene des dün- 0,75 mm. Die dünne magnetische Schicht war auf nen Schichtelementes 12 verlaufenden Komponente einem Träger 54 aus Glas angebracht, wie z. B. ein des mit Hilfe der Leiterabschnitte erzeugten Magnet- Alkali-Zink-Borsilikatglas. Der Träger war ungefähr feldes aufgetragen. Auf der horizontalen Achse sind 15 0,15 mm dick. Die Leiter 14 und 26 bestanden aus die körperlichen Dimensionen der Schaltungsteile in Kupfer von 0,025 mm Dicke und waren durch einer Ebene, die der Schnittebene nach Fig. 4 ent- Drucken oder Ätzen auf Trägerfolien 56 und 58 aufspricht, dargestellt. Dementsprechend sind die Ab- gebracht, die aus einem gehärteten, glasfaserverstärkschnitte 16 bis 24 des Leiters 14, die Abschnitte 30 ten Epoxydharz bestanden. Jeder der einzelnen Leibis 36 des Leiters 26 und das dünne magnetische 20 terabschnitte 16 bis 24 und 28 bis 36 war ungefähr Schichtelement 12 über und unter der horizontalen 0,15 mm breit und von dem benachbarten Abschnitt Achse eingezeichnet. Demnach wird bei einem Strom durch einen Zwischenraum von etwa 0,15 mm Breite der Stärke / von den inneren Leiterabschnitten ein getrennt. Um den Leiter 14 von dem dünnen magnemagnetisches Feld mit einer Durchschnittsfeld- tischen Schichtelement 12 elektrisch zu isolieren und stärke H = X erzeugt und dem dünnen magneti- 25 die einzelnen Schichten miteinander zu verbinden, •sehen Schichtelement 12 zugeführt. Die äußeren Lei- wurden 0,025 mm dicke Schichten 60 und 62 aus terabschnitte haben die Neigung, die magnetische nicht gehärtetem, glasfaserverstärktem Epoxydharz Feldstärke H in dem Randgebiet zu vermindern, wo- zwischen dem dünnen magnetischen Schichtelement durch die magnetische Feldstärke in dem Raum zwi- 12 und dem Leiter 14 sowie zwischen dem Leiter 26 sehen den beiden einander zugeordneten äußeren 30 und dem Träger 54 angebracht. Bei der Endmontage Leiterabschnitten umgekehrt wird, dann wieder leicht wurden die vereinigten Schichten zusammengepreßt positiv wird und endlich asymptotisch gegen Null und Wärme ausgesetzt, so daß die Schichten 60 und geht. Zusätzlich wird das magnetische Feld in den 62 gehärtet wurden und den gesamten Aufbau mit-Randgebieten über dem oberen Leiter 14 und unter einander verbanden. Im Betrieb wurde ein Strom dem unteren Leiter 26 durch das entgegengesetzte 35 zwischen 170 mA und 200 mA mit einer Anstiegsund kompensierende Feld wesentlich vermindert. zeit von 60 ns an die Eingangs- und Ausgangsklem-

Wenn ein einziger Leiter, der die Abschnitte 46 men angelegt, worauf eine Drehung der remanenten

und 48 umfaßt, die durch die gestrichelten Linien in Magnetisierung festgestellt wurde.

F i g. 3 veranschaulicht sind, verwendet würde, wäre Es versteht sich natürlich, daß die obengenannten

eine Stromstärke von 3/ nötig, um ein magnetisches 40 Dimensionen, Werkstoffe und die Arbeitsparameter

Feld zu erzeugen, das graphisch durch die gestrichelte nur für einen als Beispiel hergestellten und unter-

Kurve dargestellt wird. Als Ergebnis würde dieselbe suchten Aufbau gelten und nicht in einem begren-

magnetische Feldstärke H = Xm dem dünnen ma- zenden Sinn für die Merkmale der Erfindung aufzu-

gnetischen Schichtelement erzeugt werden, während fassen sind.

die Stärke des magnetischen Feldes in dem Rand- 45 Bei der Verwendung als digitale Speichereinheit

gebiet wesentlich höher sein würde als in der vorher erstrecken sich die Leiter 14 und 26 nach Fig. 1 im

beschriebenen Vorrichtung, die die Merkmale der allgemeinen parallel zu einer Anisotropieachse des

Erfindung aufweist. Schichtelementes und erzeugen ein magnetisches

Einige Vorteile, die durch die Ausführungsform Querfeld. Diese Leiter können dann als Wortleiter

nach den Fig. 1 und 2 erzielt werden, bestehen 50 betrachtet werden. Das magnetische Querfeld dreht

darin, daß ein magnetisches Feld, das eine ausrei- die remanente Magnetisierung M aus der Achse der

chende Stärke hat, um die uniaxialen anisotropen Anisotropie heraus. Eine Bitleitung 72, die in F i g. 1

Eigenschaften des dünnen magnetischen Schicht- strichpunktiert angedeutet ist, erstreckt sich quer zur

elementes 12 zu beeinflussen, von einem relativ nied- Anisotropieachse und erzeugt zur Anisotropieachse

rigen Strom erzeugt wird. Zusätzlich wird derselbe 55 parallele magnetische Felder, die bestimmen, ob das

niedrige Strom des Leiters auch dazu verwendet, die Speicherelement den Zustand für eine Null oder eine

magnetische Feldstärke H in den Randgebieten des Eins annimmt.

magnetischen Feldes wesentlich zu vermindern, und Dieselbe Bitleitung 72 kann auch als Leseleitung

zwar wesentlich unter die magnetische Feldstärke verwendet werden, wenn die Speicherzellen abgefragt

vergleichbarer magnetischer Felder, die mit anderen 60 werden. Wenn die Wortleiter 14 und 26 ein magne-

Mitteln erzeugt werden. Infolgedessen ist es möglich, tisches Querlesefeld erzeugen, um die gespeicherte

weitere Reihen oder Spalten dünner magnetischer remanente Magnetisierung M zu drehen, wird in der

Schichtelemente 12 relativ dicht an anderen Reihen Leseleitung ein elektrisches Signal induziert. Die Po-

oder Spalten anzuordnen und mehrere Schichten von larität dieses induzierten elektrischen Signals ent-

Speicherelementen aufzustapeln, ohne daß wesent- 65 spricht der Richtung, in die die remanente Magneti-

liche Schwierigkeiten durch ein magnetisches Krie- sierungM zeigte, als sie gedreht wurde. Daher kann

chen infolge eines wiederholten Abfragens benach- festgestellt werden, ob der Speicherzustand einer

barter Elemente auftreten. Als Ergebnis des niedrigen digitalen Null oder einer digitalen Eins existiert, in-

dem die Polarität der induzierten Lesesignale ermittelt wird.

In der vorstehend beschriebenen Anordnung war die magnetische Schicht dünn genug, um unter dem Einfluß eines Querfeldes und eines Bitfeldes ein Rotationsschalten auszuführen. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Speichern und Schalten auch in Schichten verschiedener anderer Dicken erfolgen, die zum Schalten nur die Anwendung eines Bitschaltfeldes genügender Stärke bedürfen, um die Koerzitivkraft H₀ des Materials zu überwinden. Das Prinzip der Erfindung ist weiterhin auch auf magnetische Filme oder Medien anwendbar, die isotrope Eigenschaften haben und bei denen die Koerzitivkraft H₀ des magnetischen Materials ebenfalls mit koinzidenten Feldern zum Schalten

überwunden werden kann. Auch sind die Prinzipien der Erfindung nicht auf einzelne Elemente dünner Schichten für jedes Bit oder strukturell getrennte magnetische Punkte begrenzt, weil es möglich sein kann, die Prinzipien der Erfindung bei anderen geeigneten Formen von dünnen magnetischen Schichten zu verwenden, wie z. B. bei Bändern oder Folien aus magnetischen Schichten, bei denen die Vorteile der magnetischen Isolation besonders nützlich sein

ίο würden, um die magnetischen Bereiche daran zu hindern, sich auszubreiten. Mit anderen Worten könnte jedes magnetische Element in Wirklichkeit ein Bereich aus einer Vielzahl von bestimmten elementaren Bereichen in einem größeren Gebiet sein, das beispielsweise von einem Band aus einer mit magnetischem Material beschichteten Folie gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

1 2 Oberfläche der Schiehtelemcnte an einer oder an beiPatentansprüche· dcn Oberflächen.entlanggeführt sind und von denen wenigstens eine im Bereich der Schichtelemcnte aus einer Anzahl parallel zueinander verlaufender Lciter-

1. Magnetische Speicheranordnung, insbcson- 5 abschnitte besteht, von denen innere Leiterabschnitte dere orthogonal angesteuerte Speicheranordnung, die Schichtelcmente und zu beiden Seiten der inneren mit einem oder mehreren, in Reihen und Spalten Leiterabschnitte angeordnete äußere Leiterabschnitte angeordneten Speicherelementen in Form dünner außerhalb der Grenzen der magnetischen Schichtelemagnetischer Schichtelemente und mit der Erzeu- mente liegende Gebiete kreuzen.

gung magnetischer Koppelfelder dienenden io Es ist bekannt, Treibleitungen für magnetische Treibleitungen, die parallel zur Oberfläche der Schichtelemente als Bandleitungen auszubilden, die Schichtelemente an einer oder an beiden Ober- in der Umgebung des Bereiches jedes Schichtelemenflächen 'entlanggeführt sind und von denen we- tes Längsschlitze aufweisen, welche die Bandleitung nigstens eine im Bereich der Schichtelemente aus in eine Anzahl paralleler Leiterabschnitte untereiner Anzahl parallel zueinander verlaufender 15 teilen, die auch alle parallel zueinander geschaltet Leiterabschnitte besteht, von denen innere Lei- sind. Durch diese Maßnahme sollen die in solchen terabschnitte die Schichtelemente und zu beiden Bandleitungen bei den Schaltvorgängen infolge der Seiten der inneren Leiterabschnitte angeordnete sich ändernden Magnetfelder auftretenden Wirbeläußere Leiterabschnitte außerhalb der Grenzen ströme reduziert werden. Auf den Verlauf und die der magnetischen Schichtelemente liegende Ge- 20 Stärke des von der Bandleitung zur Steuerung des biete kreuzen, dadurch gekennzeich- Schichtelementes erzeugten Magnetfeldes hat die net, daß die inneren und äußeren Leiterab- Unterteilung des Bandleiters in eine Anzahl parallel schnitte derart in Serie geschaltet sind und da- verlaufender und auch parallel· geschalteter Leiterdurch in einer solchen Richtung von dem glei- abschnitte keinen Einfluß.

chen Strom durchflossen werden, daß die inneren 25 Dünne magnetische Schichtelemente haben den Leiterabschnitte (16, 20, 24 und 28, 32, 36) ein Vorteil, daß sie einen nur geringen Bedarf an Schaltadditives magnetische Feld einer bestimmten Rieh- und Abfrageleistungeh haben. Trotzdem wird jedoch tung, mit dem das magnetische Schichtelement zum Schalten der Schichtelemente mit Hilfe der beil 2) beaufschlagt wird, und die äußeren Leiter- kannten Bandleitungen noch immer ein Strom erabschnitte (18, 22 und 30, 34) kompensierende 30 heblicher Stärke benötigt. Außerdem besteht bei Speimagnetische Felder entgegengesetzter Richtung cheranordnungen mit solchen magnetischen Schichterzeugen, die die magnetische Feldstärke in den elementen die Schwierigkeit, daß die Streufelder an Randgebieten des additiven magnetischen Feldes den Rändern der Bandleitungen über den Bereich schwächen. des Schichtelementes hinausgehen und erhebliche

2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, da- 35 Störungen beim Betrieb von aus solchen Schichteledurch gekennzeichnet, daß an einer Oberfläche menten aufgebauten magnetischen Speicheranorddes Schichtelementes (12) drei innere Leiter- nungen verursachen können. Insbesondere können abschnitte (16, 20, 24) und zwei äußere Leiter- die Schichtelemente, wenn sie von in bestimmter abschnitte (18, 22) angeordnet sind und jeweils Weise magnetisierten Bereichen in größeren magneein äußererer Leiterabschnitt (18 bzw. 22) zwi- 40 tischen Schichten gebildet werden, durch wiederholte sehen den mittleren inneren Leiterabschnitt (20) Schaltvorgänge zu einem Wandern quer zu der Band- und den ihm benachbarten äußeren Leiterab- leitung veranlaßt werden.

schnitt (16 bzw. 24) in Serie geschaltet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

3. Speicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bisher durch die Streufelder an den Rändern der dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und 45 Bandleitungen verursachten Störungen zu vermeiden äußeren Leiterabschnitte zwei deckungsgleiche und eine magnetische Speicheranordnung zu schaffen, Gruppen (16 bis 24 und 28 bis 36) bilden, bei der zwischen den einzelnen Schichtelementen von denen je eine an einer der beiden Oberflächen eine hohe magnetische Isolation besteht, so daß des Schichtelementes (12) angeordnet ist und die die Schichtelemente sehr dicht beieinander angeordbeide in Serie geschaltet sind. 5° net werden können und daher eine hohe Speicher-

4. Speicheranordnung nach einem der vor- kapazität pro Volumeinheit erreicht werden kann,
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch daß das magnetische Schichtelement (12) in an gelöst, daß die inneren und äußeren Leiterabschnitte sich bekannter Weise uniaxiale anisotrope Eigen- derart in Serie geschaltet sind und dadurch in einer schäften aufweist. 55 solchen Richtung von dem gleichen Strom durchflossen werden, daß die inneren Leiterabschnitte ein additives magnetisches Feld einer bestimmten

Richtung, mit dem das magnetische Schichtelement

beaufschlagt wird, und die äußeren Leiterabschnitte 60 kompensierende magnetische Felder entgegengesetzter Richtung erzeugen, die die magnetische FeId-

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische stärke in den Randgebieten des additiven magneti-

Speicheranordnung, insbesondere orthogonal ange- sehen Feldes schwächen.

steuerte Speicheranordnung, mit einem oder mehre- Bei der erfindungsgemäßen Speicheranordnung

ren, in Reihen und Spalten angeordneten Speicher- 65 sind also die im Bereich eines Schichtelementes par-

elementen in Form dünner magnetischer Schicht- allel zueinander angeordneten Leiterabschnitte nicht

elemente und mit der Erzeugung magnetischer Kop- wie bei den bekannten Anordnungen parallel, son-

pelfelder dienenden Treibleitungen, die parallel zur dem in Serie geschaltet, und zwar in der Weise, daß