Запоминающая матрица

 

ЗАПСМИНАЮЩАЯ МАТРИЦА, содержащая немагнитное основание, на котором расположены ферромагнитная пленка, два слоя металлических управляюи х шин, изолированных от ферромагнитной пленки и друг от друга в местах перекрытия слоями диэлектрика, ферромагнитные шины запоминающего слоя, изолированные от металлических управляющих шин слоем диэлектрика и гальванически связанные с ферромагнитной пленкой , отличаювда.яся тем, что, с целью увеличения плотности записи информации и , снижения потребляемой запоминающей матрицей мощности , металлические управляющие шины второго слоя выполнены в виде меандра со скосами у основания и вершиной под угле 45 , а ферромагнитные шины запоминсиовдего слоя расположены ортогонально металлическим управляющим шинам обоих слоев в местах их перекрытия. Э IfS 4 421

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) G 11 С 11 14

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3401645/18-24 (22) 22.02.82 (46) 23.09.83. Бюл.935 (72) Н.И. Дикарев и В.В. Топорков (71) Московский ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 681.327.66(088.8) (56.) 1. "Электроника". 1970, 910, с.8-13.

2. Патент CtdA Р 3500347, кл. 340-174, опублик. 1970 (прототип). (54)(57) ЗАПОМИНИОЩАЯ МАТРИЦА, со- держащая немагнитное основание, иа котором расположены ферромагнит.ная пленка, два слоя. металлических.. управляющих шин, изолированных от ферромагнитной пленки и друг

„„SU„„A от друга в местах перекрытия слоями диэлектрика, ферромагнитные шины запоминающего слоя, изолированные от металлических управляющих шин слоем диэлектрика и гальванически связанные с ферромагнитной пленкой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения плотности записи информации и снижения потребляемой запоминающей матрицей мощности, металлические управляющие шины второго слоя выполнены в виде меандра со скосами у основания и вершиной под углом 45О, а ферромагнитные шины запоминающего слоя расположены ортогонально металлическим управляющим шинам обоих слоев в местах Q их перекрытия.

1043744

Целью изобретения является. увеличение плотности записи информации и снижение потребляемой запоминающей матрицей мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в запоминающей матрице, содержащей немагнитное основание, на котором расположены ферромагнитная пленка, два слоя металлических управляющих шин, изолированных от ферромагнитной пленки и друг от друга в местах перекрытия слоями диэлектрика, ферромагнитные шины запоминающего слоя, изолированные от металлических управляющих шин слоем диэлектрика и гальванически связанные с ферромагнитной пленкой, металлические управляющие шины второго слоя выпол иены в виде меандра со скосами ос нования и вершиной под углом 45 а ферромагнитные шины запоминающего ,слоя расположены ортогонально метал.лическим управляющим шинам обоих сло/ ев в местах их перекрытия.

На фиг.1 изображена конструкция предлагаемой запоминающей матрицы, йа фиг .2 - разрез A-.A на фиг.1.

Запоминающая матрица содержит немагнитиое основание 1, на котором расположена ферромагнитная пленка

2 из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, например из пермаллоевого сплава, содержащего 80% никеля и 20% железа. На ней расположены металлические управляющие шины 3 и 4, которые избпированы при помощи диэлектрика 5, например двуокиси кремния. В местах перекрытия управляющих шин нанесены ферромагнитные шины запоминающего слоя б, выполненные из того же материала, что и пленка 2.

Таким образом, конструкция предлагаемой матрицы обеспечивает наличие в ней замкнутых магнитопленочных запоминающих. элементов. . Запоминающая матрица работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии обращения к запоминакщим элеменИзобретение относится к вычисли-. тельной технике и может быть использовано при построении запоминающих устройств с произвольной выборкой информации.

Известна запоминающая матрица, со- 5 держащая диэлектрическое основание, два слоя медных управляющих шин, слой вытравленных из пермаллоя замкнутых запоминающих элементов, имеющих форму кольцевого сердечника, слои 10 диэлектрика, изолирующие шины друг от друга и от запоминающих элементов. Управляющие шины пронизывают запоминающие элементы, причем контакт между слоями проводников осу- )5 ществляется за счет металлизации отверстий, выполненных в слоях диэлектрика и находящихся внутри запоминающих элементов (1$, Недостатком этой матрицы является малая плотность записи информации, обусловленная большими размерами запоминающих элементов (внешний диаметр равен 0,58 мм, внутренний0,43 мм), вызванными необходимостью наличия по крайней мере двух управляющих шин, пронизывающих запоминающие элементы, и отверстий для них внутри запоминающих элементов, а также низким коэффициентом заполнения площади основания из-за кольцевой формы запоминающих элементов. Кроме того, из-за большого внутреннего. диаметра запоминающего элемента управляющие токи для его перемагничивания велики. 35

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является запоминающая матрица с замкнутыми магнитопленочными запоминающими элементами, содержащая немагнитное ос- 40 нование с нанесенной на его поверхность ферромагнитной пленкой (например, из пермаллоя), систему двух слоев ортогонально расположенных металлических управляющих шин, в мес- 45 тах пересечения которых нанесен запоминающий слой в виде ферромагнитных шин под углом 45 к направлениям о управляющих шин. В местах перекрытия управляющие шины и ферромагнитные шины запоминающего слоя изолируются друг от друга слоями диэлектрика. магнитный поток замыкается через шину запоминающего слоя и нанесенную на немагнитное основание ферромагнит; ную пленку. Выборка необходимого запоминающего элемента осуществляется с помощью управляющих шин по принципу совпадения токов (2) .

Недостатком известной матрицы является невысокая плотность записи 60 инфОрмации, что объясняется большими размерами запоминающих элементов, поскольку шина запоминающего слоя и слой диэлектрической изоляции наносятся под углом 45 по отношению 65 к ортогонально расположенным управ- ляющим шинам. Площадь,,занимаемая запоминающим элементом, йе может бытьменее чем 6 Д, где Д вЂ” минимально возможный геометрический размер, определяемый литографическим процессом изготовления устройства.

Кроме того, амплитуда управляющих токов зависит от геометрических размеров запоминающего элемента, а именно от длины минимального пути 0 jq, по которому замыкается магнитный поток в запоминаюшем элементе. В известном устройстве эта величина определяется значением 3 и не может быть меньше, чем 0щ,.„-3 (Л -Я ) .. 1043744!

ВНИИПИ Заказ 7347/56 Тираж 594 Подйисное

Филиал ППП "Патент" г.ужгород,ул.Проектная,4 там (режим хранения) токи в управ« ляющих шинах 3 и 4 отсутствуют. .В режиме считывания сначала по дается импульс тока в шину 3. По окончании переходного процесса установления тока в шине 3 и затухания вызванной им индуктивной помехи подается импульс тока в шину 4.

Амплитуда и полярность токов в управляющих шинах 3 и 4 выбираются таким образом, чтобы магнитные поля:, 10 создаваемые токами в месхах перекрытия шин, складывались, а величина суммарного поля превышала поле трогания в магнитопроводе выбранного запоминающего элемента, но поля, 5 создаваемые каждым из токов в отдельности, были бы недостаточны для перемагничивания полувыбранных запо-. минающих элементов, находящихся на управляющих шинах 3 и 4. При перемагничивании выбранного запоминаю- щего элемента на шинах 3 и 4 наводйт.ся ЭДС, величина которой зависит; от исходного состояния намагниченности. Съем и выделение считанноГО сигнала осуществляется с шины 3 . известными методами, широко исполь;. зуемыми в Зу на ферритовых сердеч никах системы 2,5 Д/2W .. Процесс перемагничивания выбранного запоми» нающего элемента вследствие замкнутости его магнитопровода происходит по толщине шины запоминающего слоя 6 и ферромагнитной пленки 2 и поэтому не влияет на состояние . намагниченности соседних запоминаю- 35 щих элементов.

В режиме записи для занесения в запоминающий элемент логической

"1" в шины 3 и 4 одновременно подаются импульсы тока одинаковой амплиту- 4О ды и одинаковой, но противоположной, по сравнению с режимом считывания, полярности. Для записи логического

"0". подается импульс тока лишь в шины 4, если матрица многоразряд- . 45 ная, к не подается ни в одни из управляющих шин при одноразрядной организации матрицы. Поле, создаваемое от протекания тока в шине 4, недостаточно для перемагничивания запоминающего элемента в состояние логической "1" и он остается в состоянии логического "0".

Уменьшение площади, занимаемой запоминающим элементом в предлагаемом устройстве, до значения Зд позволяет увеличить плотность записи информации не менее чем в 2 раза по сравнению с известным. Здесь так же, как при оценке площади запоминающего элемента известного устройства считывается, что толщина шины запоминающего слоя и слоев диэлектрика зназначительно меньше d . Кроме того, уменьшейие величины 1ш,„до значения d т.е. в 2,4 раза по сравнению с известным устройством, дает воэможность снизить амплитуду управляющих токов и потребляемую устройством мощность.

В известных широко используемых полупроводниковых запоминан1щих микросхемах с произвольной выборкой и с запоминающими элементами динамическо го типа на ИДП-транзисторах 565 РУ1 емкостью 4 К бит площадь запоминающего элемента составляет 1300 мкм .

В предлагаемой матрице площадь запоминающего элемента при минимальном геометрическом размере б =5 мкм составляет 75 мкм а плотность записи 6 достигает 1,3 .10 бит/см, что значительно лучше., чем даже в одном из наиболее прогрессивных техничес-: ких решений в области полупроводниковых запоминающих микросхем с одно транзисторными динамическими запоминающими элементами, Экономический эффект от использования изобретения определяется воэможностью изготовления запоминающих матриц большей емкости при тех же размерах кристалла и уменьшения потребляемой мощности запоминающим устройством, в состав которого входит предлагаемая запоминающая матрица с замкнутыми,магнитопленочными запоминающими элементами.