Brevet FR2023229A1 — publié le 19700807

La pressente invention concerne les mémoires à film magnétique Dans les mémoires à film magnétique, on met en mémoire un bit de donnée selon l'orientation d'un champ magnétique rémanent dans l'une des deux directions rémanentes. Le matériau du film est construit de telle sorte que les uns et les taros sont mis en mémoire selon des directions opposées d'un axe facile de magnétisation du film. Les fils sont disposes pour transporter le courant aux éléments de mémoire et produire un champ magnétique afin d'ajus- ter la magnétisation du film dans la direction appropriée pour une opération d'écriture et pour commuter le film dans un état prédéterminé pour une opéra- tion do lecture.Dans une mémoire à film, l'état prédeterminé est le long d'un axe difficile de magnétisation et le potentiel associé a la modification de la magnétisation est détecté par sa polarité pour détecter si un "un" ou un "zero" se trouve ammagasiné sur l'axe facile du film.Dans une opération d'écriture ultérieure. on applique un champ magnétique faible à la direction facile choisie du film et, puisque la commande d'axes difficiles est annulée le film est magnétisé dans la direction facile prechoisie. Ainsi, les'fils de commands d'axes difficiles fonctionnent pour choisir un bit particulier pour une opération de lecture ou d'écriture sans considération des contenus do l'amplacement de bit ou de la valaur logique à écrire dans l'emplacement du bit. Les fils d'axes faciles transportent des signaux de donnes provenant d'un élément de la mémoire durant la lecture et transportent les signaux établissant les données à l'élément durant une opération d'inscription.Les fils de command d'axes difficiles sont habituellement disposas pour choisi un groupe d'éléments de mémoire associés qui emmagasine un mot de donne. On appelle ces fils, fils de mots. Les fils d'accès facile relient chaque élément de mémoire pour une position de chiffres particulière et sont appelés fils de chiffres. Un fil unique peut réaliser à la fois la fonction d'inscription et de détection pour lu position ds digit correspondant. Un circuit de commande de chiffres est relié aux fils pour fournir les courants d'inscription, et un amplificateur de détection est relié au fil pour détecter et amplifier les potentiels produits durant l'opération de lecture.Le film présente en gEné- ral un cycle d'hystérésis cerré pour sa magnétisation suivant l'axe facile et les courants de chiffres se trouvent à un niveau inférieur au seuil de commutation de telle sorte qu'une opération d'inscription ne se produise seulement qu'à la coincidence d'un courant de chiffre et d'un courant de mot à l'emplace- ment de bit choisi. Les éléments de mémoire pour les mots non choisis ne subissent que de très petites modifications de flux réversibles en réponse au courant de chiffre. Dans une mémoire à film de l'art antérieur bien connue, les fils de chiffres et les fils de mots sont formés de bandes diélectriques flexibles qui courent en se croisant à travers les éléments de films plaques de bit). A la fin des bandes. les conducteurs sont reliés aux circuits à transistors qui commandent les fils et détectent les signaux y apparaissant durant une opéra tion de lecture. L' L'écartement mécanique entre.--les fils et la largeur des fils établissent la densité des éléments de mémoire sur la plaque de bit. On sait aussi déposer les conducteurs directement sur le film avec des couches de dié lectriques convenables.Avec cette dernièré structure, on peut rapprocher les câbles les uns des autres et les rendre plus étroits mais les connexions entre les plaques de bit et les circuits de support nécessitent des structures spé ciales encombrantes. Dans l'art antérieur, la taille et le nombre de structures de connecteurs nécessaires pour une mémoire à film mince ont été un obstacle sérieux à une densité de bit élevée. Par exemple, il existe plusieurs implantations caracté ...ristiques des mémoires. à film magnétique ds l'art antérieur qui contiennent de l'ordre de 5-10 bits par connecteur. La taille relativement importante des connecteurs -réduit par conséquent significativement la densité de bit pouvant être obtenue avec la mémoire entière.Bien que l'on connaisse des techniques pour construire de telles mémoires contenant de l'ordre de 50-100 bits par connecteur. le-nombre -et la teille des connenteurs est encore un obstacle si gnificatif aux densités d'a bits élevées. Selon une réalisation préférés de cette invention, ce désavantage et d'au tres de l'art antérieur sont surmontés par l'integration d'un ensemble de mé moires à film magnétique mince avec une structura semiconductrice. On dépose un film de matériau magnétique sur le substrat semiconducteur (par exemple, silicium) avec un isolant de film diélectrique convenable. On forme les fils de chiffre et de mot sur le film avec un isolement diélectrique convenable et. on les prolonge aus circuits formés dans le substrat autour do la périphérie du film.Le film est. suffisamment mines de telle sorts que les fils peuvent être tirés directement de lui aux éléments semiconducteurs sans structure mé canique spéciale et sans risque que les fils cassent lorsqu'ils vont du film au -substrat. --Avec cette invention, il devient possible de construire un ensem- bl-e de mémoire à.- film magnétique contenant au moins 65 000 bits sur un subs tret semiconducteur de 0,7cm de côte. Le nombre de connecteurs nécessaires dépendra en partie de la façon. dont on utilisera la mémoire (par exemple, le nombre de bits par mot). Selon l'application, le nombre de connecteurs néces saires peut varier de 20 à 40. Les avantages principaux de cette invention reposent dans son prix, se taille, sa fiabilité et les demandes de puissance. La densité de bit élevés que l'on peut obtenir avec cette invention permet une diminution dans le prix par bit pour la construction de mémoires à films. Pour une mémoire contenant un nombre donné do bits, il y aura beaucoup moins de connecteurs extérieurs qu'il n'en était nécessaire dans l'art antérieur, ce qui permet de faire contenir la mémoire dans un volume plus petit. De la mare façon la réduction du nombre des connecteurs aura tendance a augmenter la fiabilité. La petite taille physique des éléments de mémoire diminue les nécessités de puissance de la mémoire.Un autre avantage de la présente invention reposant sur les néces- sités de puissance et de prix est que les fils de commande sont si courts qu'ils peuvent être terminés par une connexion directe à la masse élactrique sans la nécessité de terminaisons spéciales adaptée. D'autres oblats, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. Dans les dessins: La figure 1 représente un schéma d'une mémoire construite selon la présente invention. La figure 2 représente une coupe an vue transversale d'une partie de la mémoire prise selon l'axe 2-2 do la figure i et représentant des détails de structure supplémentaire. La figure 1 représente une mémoire à film mince construite selon la présente invention. La mémoire colprend un substrat semiconducteur 2 qui peut être réalisé à partir de silicium ou d'autres matériaux convenables revêtus d'une coucha isolante diélectrique. Sur le substrat. est formé un film magnétique mince 3 qui consiste, de préférence, en un alliage à predominancs de nickel- fer. Cependant, on reconnaît que l'on peut utiliser tout film magnétique con vendable. On forme les circuits d'accès aux éléments de mémoire du film dans le substrat à la périphérie du film ou on peut les former sur la surface du substrat par dépôt de film mince, ou d'un mélange de cas doux techniques.Des exeaples de tels circuits sont représentés par une matrice à commande de mots 4. un commutateur de chiffres 5, des matrices de décodage d'adresses 6 et 7 pour la commande ds mots et le commutateurs de chiffres respectivement. et un circuit de détection st un circuit de commande de chiffres combinés 6. On peut former les circuits 4. 5, 6, 7 et 8 dans ou sur le substrat par diverses techniques connues. (Ci-après on se référera à des tels circuits comme étant formés "dans" "le substrat. Cependant, les hommes de l'art reconnaîtront que de telles références incluent aussi des circuits formés comme mentionné cidessus).Un jeu de conducteurs de mots 9 se prolonge à travers le film 3 depuis les circuits de commande dans la matrice de commande ds mots 4, et un jeu de conducteurs de chiffres 12 se prolonge à travers le film 3 depuis le commutateur de chiffres 5 dans une direction perpendiculaire à celle des conducteurs de mots 9. On isole les conducteurs 9 et 12 à l'aide d'un diélectri- que convenable. Les conducteurs 9 et 12 peuvent se terminer par uns iais@ directe avec une masse électrique. Les techniques pour former les conducteurs et le diélectrique de la façon appropriée sont bien connues et il n'est pas nécessaire de les décrire ici. Les éléments de mémoire sont formés, comme il est classique, dans le film magnétique 3 à l'intersection d'un conducteur de rots et d'un conducteur de chiffres. Afin d'exécuter une opération de mémoire dans l'un des éléments de mémoire de l'ensemble, la matrice de commande de mots 4 est commandés par le déqodeur d'adresses 6 pour amener un courant convenable sur le conducteur de mots associé. Le commutateur ds chiffres 5 est commandé par le décodeur d'adresses 7 pour le choix d'un fil de chiffres e afin de conduire des signaux entre l'élément de mémoire et le circuit de détection 8.Dans la réalisation préférée de cette invention le courant de mot a une valeur faibls pour permettre une opération ds lecture non destructive. On peut monter une ou plusieurs des unités représentées à la figure 1 sur des modules de céramiques et les relier par des broches (non montrées) pour recevoir des données. des signaux d'adressage et de synchronisation, et de l'énergie électrique. Du fait que le circuit de décodage fasse partie intégrante du bloc lui-même, un nombre relativement petit de broches de connexion sera nécessaire pour un nombre relativement élevé de bits. D'autres détails de la mémoire à film magnétique sont donnés dans la vue en coupe représentée dans la figure 2. Cone décrit ci-dessus, un substrat 2 comprenant un revêtement mince 13 de diélectrique (tel que du dioxyde de silicium) peut être plaqué par un plen de masse 14. Une seconde couche de matériau diélectrique 15 recouvra le plan de masse et est plaquée d'une couche de film magnétique 3. Sur le film magnétique se trouvent les lignes de chiffres 12 représentées en coupe.La couche de film magnétique 3 est disposée de préfé- rence aussi au-dessus des lignes de détection 12. Les lignes de chiffres sont de préférence isolées les unes des autres par décapage à travers les couches de films magnétiques vers la surface du diélectrique 15. Encore au-dessus du film magnétique se trouvent les lignes de rots 9. Pour isoler les lignes de commande et les lignes de chiffres les unes des autres et du film magnétique, on utilise un diélectrique 16 qui peut être réalise à l'aide de dioxyde de silicium ou d'autres matériaux convenables. Uns matrice de commande 4 (figure 11 associés avec la mémoire fait partie intégrante du substrat 2. La ligne de mots 9 provenant de la matrice de commande 4 se prolonge à travers le film magnétique. Afin de limiter le champ magnétique le long de l'axe difficile au voisinage de la ligne de mots, on peut utiliser un film magnétique 17 supplémen- taire, dit film de maintien. Le film 17 est réalisé de préférence à l'aide d'un matériau magnétique à perméabilité élevé, en général semblable au film magnétique 3. Afin d'isoler le film supplémentaire 17 du reste de la structure, on peut utiliser un diélectrique convenable 18 ou ce film 17 peut etre gravé pour éviter un contact électrique entre les lignes de mots. On peut former le film supplémentaire 17 et le diélectrique 18 par une technique classique telle que plaquage ou évaporation. De préférence. les fils de mots st de chiffres 9 et 12 ont uns largeur de 0,013mm st sont écartés centre à centre de 0,025mn. Avec 255. fils de mots et 256 fils de chiffres, l'unité représentée dans les figures. fournit 65 536 bit. On peut obtenir une mémoire de cette capacité avec une surface de films ayant approximativement un côté de 6,5mm montée sur un substrat de caté égal approximativement à 7, 62mm. Les couches de matériau montées sur le substrat représenté dans la figure 2 sont suffisamment minces pour permettre le tirage des fils du dessus du film magnétique 3 au substrat 2 sans risque de cassure. Au niveau du plan de masse sont sélectivement décapés des circuits pour connexion aux fils. On préfère réaliser les connexion en utilisant la technique de soudure froide, ou par application de Chaleur localisée afin d'éviter des pertes d'anisotropie dans le film magnétique. Lors de le lecture de cette mémoire, un courant mot ayant une composante sinusoldale est appliqué à la ligne de mot choisie. Les éléments de mémoire qui sont dans un état de mémoire *un" produisent un signal qui est en phase avec le courant mot, et les éléments de mémoire qui sont dans un état de mémoire "zéro" produisent un signal de phase opposés. Les signaux "un" et "zéro" apparaissent sur la ligne de chiffres. Du fait que la ligne de chiffres et la ligne de mots présentent un couplage capacitif, La ligne de chiffre reçoit aussi un potentiel capacitif en phase avec le signal "un" ds l'élément de mémoire. La potentiel capacitif se combine avec un signal "un" pour produire un potentiel de sortie "un1 amplifié. I1 se combine avec un signal de signification zéro pour produire un potentiel de sortie "zéro" réduit. Le circuit de détetion qui reçoit le potentiel de sortie sur le fil de chiffres, redresse et intégre la sortie sur plusieurs cycles pour produire un signal convenablement important. On réalise l'écriture dans la mémoire d'une façon semblable. On dirige un courant de chiffres par le commutateur de chiffres sur la ligne de chiffres choisie, et l'on applique un courant sinusoldal à la ligne de mots choisie.La perturbation électrique sera en effet intégrée et le bit de mémoire chosi sera commuté à son état un I1 est clair à un homme de l'art que l'on peut apporter de nombreuses variantes dans les réalisation préférées décrites ci-dsssus sans sortir du cadre st de l'esprit de l'invention. Par exemple, bien que a description ci-dessus décrive uns mémoire dans laquelle un bit à la fois, peut être inscrit ou peut en être lu, la mémoire peut aussi bien être organisée de façon à-emmagasiner des mots multi-bits et l'on pourrait en lire ou yécrire en pa rallèle tous les bits d'un mot.Dans un tel cas chaque ligne de mot aurait trait à tous les bits d'un mot particulier et chaque ligne de chiffres serait reliée à un circuit de détection individuel. Une telle réalisation nécessiterait aussi plusieurs circuits de commande de chiffres. Chacun des circuits dg commande et chacun des circuits de détection serait formé dans le substrat semiconducteur de la même façon que pour la réalisation préférée décrite ici. Une autre variation de l'invention pourait partager la mémoire et utiliser un circuit de détection pour chacune des diverses parties. On pourrait aussi utiliser une lecture destructive lors de la lecture d'informations contenues dans la mémoire. Dans un tel cas, il serait nécessaire que chaque cycle de la lecture de la mémoire soit suivi par un cycle d'écri ture afin de restaurer l'information dont la lecture a amené la dssctruction dans la mémoire. Sien que la réalisation préférée de l'invention a été décrite comme structure à axes faciles couplés, les hommes de l'art reconnaîtront que l'on peut aussi bien utiliser l'invention dans une mémoire à axes difficiles couplés ou une mémoire à film magnétique à flux ouvert. Sien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins, les caractéristiques principales de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci. il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme eu de détail qu'il juges utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1.- Mémoire à film magnétique caractérisée en ce qu'elle comprend un substrat semiconducteur, un film magnétique déposé sur une partie du substrat, des éléments semiconducteurs réalisés dans le substrat et au voisinage de la partie du substrat occupé par le film, ces éléments formant les circuits de commande et de détection de la mémoire, et en ce que des réseaux orthogonaux de fils de commandes, isolés les uns des autres sont placés sur le film magnétique et sont couplés à lui magnétiquement, chacun de ces réseaux de fil étant connectE à un des éléments semiconducteurs afin de détecter l'information emmagasinée dans les positions de mémoires et afin d'y inscrire l'information, lesquelles positions de mémoire du film magnétique sont localisées aux intersections des fils appartenant à l'un et l'autre réseau de fils. 2.- Mémoire à film magnétique selon la revendication t caractérisée en ce que le substrat est divisé en au moins une première et une seconde aire, en ce que le film magnétique est déposé sur la première aire, en ce que le circuit de commande et le circuit de détection sont déposés sur la seconde aire du substrat de même qu'un circuit interrupteur digital, en ce que les fils de commande sont déposés sur le film et aboutissent au circuit d'adressage et les fils de chif frets sont déposés sur le film et aboutissent au circuit interrupteur digital, en ce qu'un circuit de décodage d'adresse est déposé sur le substrat afin de fournir un signal électrique au circuit de commande et entraîner la production par le circuit de commande d'un second signal électrique sur l'un des fils de commande prédéterminé, et en ee que le circuit de décodage d'adresse déposé sur le substrat fournit un signal au circuit interrupteur digital afin de contrôler ce circuit interrupteur et le faire aiguiller un signal électrique amené par un des fils de chiffres vers le circuit de détection. 3.- Mémoire à film magnétique selon la revendication 2. caractérisée en ce qu'elle comprend un sscond film magnétique dépose sur ladite mémoire afin de maintenir les champs magnétiques qui y sont développés. 4.- Mémoire à film magnétique selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un matériau diélectrique est déposé sur la première aire du substrat et en ce que le film magnétique est déposé sur ce matériau diélectrique, les circuits de commande et de détection étant déposés sur la seconde aire du substrat, et en ce qu'un matériau diélectrique est déposé à l'intérieur ds la mémoire de fanon b isoler électriquement les fils de commandes des fils de chiffres.