JPS5927031B2 - 磁気バブル記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気バブル記憶装置に関するものであり、更に
詳しくはメジヤーマイナー構成の磁気バブル記憶装置に
関する。

半導体集積回路技術をはじめとする電子技術の著しい発
展に支えられて、電子計算機は急速に小型化し高速化さ
れている。

また、その信頼度も回路素子のソリッドステート化によ
つて著しく向上している。

さらに、電子計算機の利用が進むにつれて記憶装置の記
憶容量も年々増加の一途を辿つており、記憶に対する単
価の低減とアクセス時間の短縮が強く要望されている。
大容量の情報を確実に記憶保持するためには信頼度の高
い不揮発生の大容量メモリ装置が必要であるが、揮発生
の半導体メモリをもつて実現することは不可能であり、
また、不揮発生ながらも磁気テープ装置、磁気ディスク
装置などは可動部分を有するという致命的な欠陥を有し
ており、これも信頼度の面でニーズに適合したメモリ装
置と言い難い。

以上のような技術的背景に鑑みて発明されたのが磁気バ
ブルである。

一軸磁気異方性を有するガーネットまたはオルソフェラ
イト等の磁性薄板に垂直に適当な大きさのバイアス磁界
を印加すると円筒状磁区所謂磁気バブルが発生する。

この磁気バブルを利用して情報の蓄積、論理演算等を行
う磁気バブル利用装置は、不揮発生であること、全固体
素子であること、大容量化が可能であること、比較的高
速であること等の理由からこれらの特性を生かした分野
においてその実用化が急速に進められている。

この磁気バブル利用装置においては、磁気バブルの発生
、転送、分割、拡大、検出、消去等の各種機能が必要と
される。

さらにはまた磁気バブルを磁性導板内において安定に存
在させるためのバイアス磁界印加手段、磁気バブルを磁
性導板内において磁性導板上に形成された磁性体パター
ンの基に移動させるための回転磁界印加手段を必要とす
る。第１図に磁気バブル利用装置に使用される磁気バブ
ルチツプの代表的な構成例を示す。

図示された構成は所謂メジャ一、マイナーループ構成と
称されるもので、図中１はメジヤーループ、２はマイナ
ーループ、３は検出器、４は発光器、５は複製器、６は
消滅器、７はトランスフアゲートを夫々示している。

尚、図において実線は磁気バブル磁性導板上に形成され
たパーマロイパターンによる磁気バブル転送路、破線は
同じく薄板上に形成された金等からなる導体パターンで
ある。

動作は次のようにして行なわれる。

先ず書込むべき情報に応じて発生器４を構成する導体パ
ターンのループ内にバイアス磁界を実効的に弱める方向
に電流を供給して該ループ内に磁気バブルを発生させる
。

発生した磁気バブルは、磁性薄板の面内方向において回
転する駆動磁界によりメジャーループ１上を転送され各
マイナーループ２の対向する位置に１情報分（例えば１
ワード分）整列される。このときトランスフアゲート７
を構成する導体パターンに電流を供給してメジヤールー
プ１上の磁気バブル群を各マイナーループ２内へ送り込
む。各マイナーループ２内へ送り込まれた磁気バブルは
駆動磁界によりマイナーループ２内を巡回しはじめ情報
の格納が終了する。次に情報の読出しは読出すべき各マ
イナーループ２内の磁気バブル群がトランスフアゲート
７に対向する位置に到来した時点で導体パターンに通電
してメジヤーループ１上へ転送する。メジャーループ上
に転送された磁気バブル列は駆動磁界により順次転送さ
れて複製器５ＶＣ至る。複製器５では到来する磁気バブ
ルを２個に分割し、１個をパーマロイパターンに沿つて
検出器３へ、他の１個をメジヤーループ１を介して再び
マイナーループへ送り出す。検出器３は順次到来する磁
気バブルを検出効率を上げるために拡大し、例えばこれ
が到来したことによる磁気抵抗素子の磁気抵抗変化を電
圧の変化として読出す。尚、読出した後、その情報を消
去し新たな別の情報を書込む場合は、分割後の磁気バブ
ルをメジャーループ上の消滅器６によつて消去するとと
もに新たな別の情報を発生器４により書込む。第２図は
第１図に示す実施例を改良した磁気バブル記憶装置を示
す。

本実施例は第１図図示の実施例に対して書き換えが容易
で且つアクセスタイムの短縮された、磁気バブル記憶装
置である。

図において、１１はメジャ一転送路、１２はマイナール
ープ、１３は検出器、１４は発生器、１５はレプリケー
ト／トランスフアゲート、１６は消去器、１７はゲート
１５に電流を供給するとともにゲート１５の一部を構成
する導体パターン、１８はトランスフアゲート、１９は
トランスフアゲートに電流を供給するとともにトランス
フアゲート１８の一部を構成する導体パターン、２０は
ガードレールである。

図中ゲート１５は、一般にレプリケート／トランスフア
ゲートと称せられるもので、その拡大図を第３図ａに示
す。

また、図中トランスフアゲート１８の拡大図を第３図ｂ
に示す。

動作は次のようにして行なわれる。

先ず書き込み動作は、書込むべき情報に応じて発生器１
４を構成する導体パターンのループ内にバイアス磁界を
実効的に弱める方向に通電を行ない、該ループ内にバブ
ルを発生させる。

発生したバブルは、磁性薄板の面内方向において回転す
る駆動磁界により順次第１のメジャ一転送路１１１上に
転送され、各マイナーループ１２の対向する位置に１情
報分整列される。ここで導体パターン１９に通電してト
ランスフアゲート１８を作動させ、メジャ一転送路１１
−１上にあるバブル群を各マィナーループ１２内へ送り
込む。各マイナーループ１２内へ送り込まれた磁気バブ
ルは駆動磁界によりマイナーループ１２内を巡回しはじ
め情報の格納が終了する。情報の読出しは、読出すべき
各マイナーループ１２内のバブル群がトランスフアゲー
ト１８側と反対側の位置に配置されたゲート１５に対向
する位置に到来した時点である位相期間、所定のタイミ
ングで導体パターン１７に通電して、各バブルを２個に
分割し一方のバブルをマイナーループ１２側へ再び戻す
一方、他方のバブルを第２のメジャ一転送路１１−２上
に転送する。

第２のメジヤ一転送路１１−２上に転送されたバブル列
は駆動磁界により順次転送されて検出器１３に至る。検
出器１３は第１図に示す実施例と同様に順次到来するバ
ブルを拡大し、例えば磁気抵抗素子の磁気抵抗変化を電
圧変化として読出す。読出された後のバブルは消去器１
６に送られ消滅する。

ゲート１５は第３図ａに示されるように、例えばハーフ
デイスクパターンと称されるパーマロイパターンと金等
の導体パターンとより構成される。図中の番号は全て第
２図に対応して付してある。尚、こＸに示すゲートは既
に公知であり、こＸでは詳しい動作説明を省略するが、
必要があればＰ．Ｉ．ＢＯｎｙ′ＨａｒｄａｎｄＪ．Ｌ
．Ｓｍｉｔｈ：１９７６ＭＭＭ−１ｎｔｅｒｍａｇＪ０
ｉｎｔＣ０ｎｆ１１Ａ−３（１９７６）を参照されたい
。

また情報を書換える場合は、先ず各マイナーループ１２
上の書換えるべきアドレスに保持されたバブル群がゲー
ト１５に到来した時点で分割動作時とは異なる位相およ
びタイミングで導体パターン１７に通電して各ゲート１
５を機能させ、バブル群を第２のメジャ一転送路１１−
２上に転送する。

このときゲート１５はレプリケート動作を行なわず、ト
ランスフア動作を行なう。第２のメジャ一転送路１１−
２上に転送された旧情報であるバブル群は検出器１３を
介して消去器１６へ送られ順次消去される。

勿論消去器を用いる代わりにそのまｋ不要となつたバブ
ル群を図示されざるガードレールに送り出すことも可能
である。一方、バブル群の抜かれた各マイナーループの
空き番地は順次回転磁界によつて移動し、トランスフア
ゲート１８に対応する位置まで転送される。

こｋで導体パターン１９に電流を供給してトランスフア
ゲート１８を機能させる。このとき、第１のメジヤ一転
送路１１−１上には書き込むべき別の新しいバブル群が
整列しており、導体パターン１９への通電により上記各
マイナーループ上の空き番地上に第１のメジャ一転送路
１１−１上の新情報が入り込み、書換え動作が完了する
。

トランスフアゲート１８をハーフデイスクパターンを用
いて構成した実施例を第３図ｂに示す。

この種のゲートも本出願前に既に公知のものであり、そ
の動作については省略する。さて、この実施例によれば
第１図に示す実施例に他転して平均アクセスタイムが短
い。

すなわちマイナーループ１２に格納されたバブルはマイ
ナーループ１２を半周した段階でゲート１５を介して検
出器に接続されたメジヤ一転送路１１−２へ到達するこ
とができるため、書込まれた情報はマイナーループを最
小限１周する必要がある第１図の構成に比して短かい時
間で読出し可能となる。しかしながら以上に述べた第１
図、第２図に示す構成は、導体パターン数が少なくとも
２本必要である。また導体パターン数が多いため、磁性
体パターンとの位置合せが難かしく、従つて歩留りが低
い。さらにはまたこれらの導体パターンの駆動タイミン
グ等の制御が複雑とならざるを得ない。

また、これらの実施例によれば、停電等の不慮の電源断
障害に対して非常に弱い。すなわち、情報書換えの際、
必ず新情報に先がけて旧情報の消去操作が行なわれ、然
る後に新情報の書込みが行なわれるが、その間電源障害
が発生すると消去すべき情報内容、消去すべき、すなわ
ち書換えるべき番地を監視するカウンタ等の周辺回路の
内容が消失してしまうため空き番地へ新情報を送り込む
制御の秩序を正常に維持することができない。尚、停電
対策として第３図ｃに示す如き変換器も既に発表され公
知である。すなわち第２図図示の実施例のトランスフア
ゲート１８の位置に第３図ｃに示す交換器を配置するこ
とで上述の問題、つまり旧情報と新情報の交換時期の管
理の問題は一応解消することができる。しかしながら交
換器を配置したところで依然として導体パターンは減少
しない。

本発明は叙上の欠点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、導体パターン数の少ない磁気バブル記憶
装置を実現することにある。

本発明の他の目的は、端子数が少なくて済む磁気バブル
記憶装置を得ることにある。本発明の他の目的は、製造
上パターン位置合せが容易で、従つて歩留りの高いパタ
ーン構造を有する磁気バブル記憶装置を得ることにある
。

さらに本発明の他の目的は、制御が容易で情報書換えの
際も消去操作を必要としない磁気バブル記憶装置を実現
することにある。さらにまた本発明の他の目的は、停電
等の電源断に対しても誤動作の確率が極めて少ない磁気
バブル記憶装置を実現することにある。

本発明の目的は、磁気バブル発生器と磁気バブル検出器
とを有してなる１個のメジヤ一転送路と、該メジヤ一転
送路にその一端が接続され磁気バブルを保持、蓄積する
複数のマイナーループとを具備してなるメジヤ一・マイ
ナ一構成の磁気バブル記憶装置において、該メジヤ一転
送路とマイナーループの接続領域に、一本のヘアピン状
導体パターンを備えて形成される磁気バブル分割交換回
路を設け、該導体パターンに駆動磁界１周期に渡る平坦
状の長パルスからなる交換動作パルスと段差状の短パル
スからなる分割動作用パルスを通電し、磁気バブルの書
込み、読出し、および書換えを前記磁気バブル分割交換
回路にて行うことを特徴とする磁気バブル記憶装置の提
供によつて達成できる。

以下本発明を図面を用いて説明する。

第４図は本発明にかＸる磁気バブル記憶装置の一実施例
である。

図において、３１はメジャ一転送路、３２はマイナール
ープ、３３は検出器、３４は発生器、３５は分割交換回
路、３６は導体パターンである。

本実施例の転送制御導体パターンは図から判るように、
マイナーループ３２とメジヤ一転送路３１間に配置され
た分割交換回路３５のみで構成される。分割交換回路３
５の拡大されたパターン構成図を第５図に示す。

図申の番号は全て第４図のそれに対応して付してある。
またＨＲは駆動磁界を示し、図示の実施例では三角波駆
動の場合を示している。第６図ａ〜第６図ｅはこの分割
交換回路の特に交換動作を説明するための図である。

第６図ａに示すように、駆動磁界ＨＲが１２０のとき導
体パターン３６に電流を流し始める。

このときメジャ一転送路３１内のバブル１ａ〜１ｄは図
のような位置にあり、一方マイナーループ２内のバブル
２ａ〜２ｄは図のような位置にある。そして交換される
バブルは斜線で示す１ｃと２ｃである。

次に駆動磁界ＨＲが第６図ｂに示す００の位置まで回転
すると導体パターン３６に電流が流されているためマイ
ナーループ３２内のバブル２ｃはマイナーループ３２に
沿つて移動せず、図のパーマロイパターン６２の方に移
動する。

このとき、メジヤ一転送路３１及びマイナーループ３２
内の他のバブル１ｂ，１ｃ，１ｄ，２ｂ，２ｄはそれぞ
れ各々の転送路あるい（１）レープ内を移動し、図のよ
うな位置にある。次に駆動磁界ＨＲが第６図ｃに示す１
２００まで回転するとメジヤ一転送路３１内のバブル１
ｃは導体パターン３６の電流により先の説明と同様にし
てパーマロイパターン６１の位置に移動し、かわりにメ
ジャ一転送路３１内にはマイナーループ３２からのバブ
ル２ｃが転送される。

このとき他のバブル１ｂ，１ｄ，２ｂ，２ｄはそれぞれ
図のような位置にある。こｋで導体パターン３６の電流
を切り、更に図示はしていないが、駆動磁界ＨＲが００
の位置に回転すると、バブル１ｃはマイナーループ３２
内に転送される。

このような一連の動作によつてメジャ一転送路３１内の
バブル１ｃとマイナーループ３２内のバブル２ｃとが交
換され、バブル１ｃがマイナーループ３２へバブル２ｃ
がメジャ一転送路３１へ転送される。

このとき、図かられかるように交換されるバブル１ｃ，
２ｃはそれぞれもとのビツト位置に転送される。

すなわちバブル１ｃはバブル２ｃのあつたビツト位置に
、バプル２ｃはバブル１ｃのあつたビツト位置に夫々転
送される。

このことは前後のバブルの関係を交換前の第６図ａと交
換後の第６図ｃとを比較すれば容易に理解される。以上
の変換動作を第７図のタイムチヤートを用いて説明する
。

同図ａは駆動磁界ＨＲ波形を示すもので、電流波形が三
角波のものを図示する。

また同図ｂは分割交換回路３５を一部を構成する導体パ
ターン３６に対して交換操作の際に供給する電流の波形
およびタイミングを示す図、また同図ｃは分割操作の際
に導体パターン３６に供給する電流の波形およびタイミ
ングを示す図である。交換操作は同図および第６図の説
明から明らかなように駆動磁界ＨＲが１２００の時点で
供給されはじめ次周期の１２０生の時点で供給が停止さ
れる。

電流の供給方向は第５図図示の場合ヘアピン状領域内に
実効的にバイアス磁界を強める方向である。また分割操
作は図示しないが、同図ｃから判るように駆動磁界ＨＲ
が２００、の時点で交換操作時と同方向同値の電流を供
給しはじめ、駆動磁界ＨＲが２２０値の時点で交換操作
時と同方向で、且つ電流値が略２倍の電流を所定時間供
給する。

然る後再び電流供給開始時と同等の電流値を所定期間継
続させ駆動磁界ＨＲが略００付近のところで通電を停止
する。このような電流を導体パターン３６に供給するこ
とでマイナーループ上の駆動磁界ＨＲにより弓伸ばされ
たバブルを分割させ、以て分割の一方のバブルをそのま
Ｘマイナーループ３２内に送り出す一方、他方のバブル
を第６図図示のパーマロイパターン６２を介してメジヤ
一転送路３１内へ送り出すことができる。

このようにメジャ一転送路３１と各マイナーループ３２
間に分割交換回路３６を配置することにより、情報の書
込み、読出し、および書換えを１本の導体パターンで行
なうことが可能となる。

つまり情報の書込み及び書換えは上述の分割交換回路を
交換動作させることで行なわれ、また情報の読出しは上
述の分割交換回路を分割動作させることで行なわれる。
尚、上述の実施例においては、マイナーループ３２を折
り返したものについて図示したが、これは記憶密度を下
げることなく分割交換回路の形成される領域を十分に確
保し以て導体パターン幅を十分に確保するために採られ
た形態であり、本発明は必ずしもこの種の形態を必要と
するものではない。

以上説明したように、本発明によれば、導体パターン数
の少ない、従つて端子数が少なく、また製造上もパター
ン位置合わせが容易で、歩留りの向上が期待できる磁気
バブル記憶装置を実現することができる。

また、本発明によれば、消去操作が不要となる等制御が
容易で停電等の不慮の電源障害に対しても十分信頼性の
保証された磁気バブル記憶装置を実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気バブル記憶装置の一実施例、第２図
は第１図を改良した磁気バブル記憶装置の一実施例、第
３図は従来のゲート構成を示す図、第４図は本発明にか
Ｘる磁気バブル記憶装置の一実施例、第５図は本発明に
適用される分割交換回路の一実施例、第６図，第７図は
第５図の分割交換回路の動作説明図である。 図において、３１はメジヤ一転送路、３２はマイナール
ープ、３３は検出器、３４は発生器、３５は分割交換回
路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気バブル発生器と磁気バブル検出器とを有してな
   る１個のメジャー転送路と、該メジャー転送路にその一
   端が接続され磁気バブルを保持、蓄積する複数のマイナ
   ーループとを具備してなるメジャー・マイナー構成の磁
   気バブル記憶装置において、該メジャー転送路とマイナ
   ーループの接続領域に、一本のヘアピン状導体パターン
   を備えて形成される磁気バブル分割交換回路を設け、該
   導体パターンに駆動磁界１周期に渡る平坦状の長パルス
   からなる交換動作パルスと段差状の短パルスからなる分
   割動作用パルスを通電し、磁気バブルの書込み、読出し
   、および書換えを前記磁気バブル分割交換回路にて行う
   ことを特徴とする磁気バブル記憶装置。