Brevet FR2053265A1 — publié le 19710416

i 2053265 La présente invention concerne une cellule de mémoire à l'état solide qui peut 6tre utilisée pour réaliser une mémoire à accàs au hasard. Les mémoires actuelles, sont, habituellement, des mémoires à noyaux magnétiques ou des mémoires à films magnétiques minces. Les circuits intégrés rendent possible la réalisation de mémoires à l'état solide ayant une densité de stockage supérieure à celle d'une mémoire à noyaux. Un élément bistable, à état solide, que l'on peut utiliser comme cellule de mémoire est une "diode bascule." Une "diode bascule" est un thyristor de faible puissance don l'électrode de porte n'est pas utilisée. Dans le passé, on a utilisé la diode bascule comme élément de mémoire et aussi comme élément logique. Comme élément de mémoire, on commute la diode bascule entre ses deux états de conduction à l'aide d'un circuit réactif. Une première impulsion amene la diode dans un état de conduction élevée et entraîne la formation d'une charge sur un circuit capacitif. Une seconde impulsion appliquée à la même entrée coopère avec la formation de potentiel sur le circuit capacitif pour polariser la diode de tel1b sorte que son courant chute au-dessous du courant de maintien et, par conséquent, commute la diode dans un état de basse conduction. On ne peut pas utiliser cette technique d'impulsions successives pour commuter une diode bascule afin de réaliser une mémoires matricielle avec des diodes bascules. Une mémoire matricielle nécessite des opérations de demi-sélection et au moins deux lignes de commande pour chaque cellule de mémoire. Avec les lignes de commande disposées dans un système à deux coordonnées et une demi commande appliquée sur une ligne unique dans chaque coordonnée, on peut commuter sélectivement une cellule de mémoire unique sans commuter les autres cellules appartenant à chacune des coordonnées à demi commandées. Du fait que la cellule de mémoire à impulsions successives n'a qu'une ligne de commande à entrée unique, on ne peut pas l'utiliser dans un ensemble de mémoire à deux coordonnées. Comme élément logique, la diode bascule est commandée par deux signaux sur deux lignes séparées pour sa commutation. En particulier, on a utilisé la diode bascule dans un circuit logique de demi additionneur où deux signaux d'amplitude égale sont ajoutés et appliqués à la diode bascule pour commuter la diode dans un état de basse conduction. Lorsque les deux signaux de commande sont supprimés, la diode revient è son état de conduction élevée et n'emmagasine pas l'information. En conséquence, la commande par demi-signal sur deux lignes décrite dans le circuit logique ne peut fitre appliquée pour utiliser une diode bascule comme cellule de mémoire. Pour commuter une diode bascule dans une réalisation de cellules de mémoires, 11 ne doit pas y avoir seulement une commande 20084 2 2053265 da demi-sélection, mais la commande de demi-sélection doit obliger la cellule de mémoire à rester dans un état de conduction ou dans l'autre. En outre, il doit exister des moyens de polarisation supplémentaires pour assurer que la diode, une fois qu'elle est dans un état donné, reste dans cet état. Ainsi, l'opération de demi-sélection doit pouvoir permettre la commande de la diode premièrement dans un état et ensuite dans le deuxième état de telle sorte que l'on puisse écrire è la fois des bits binaires d'information, "1" ou "0" dans une cellule de mémoire. Une autre fonction absente dans les circuits de mémoire à diode bascule de l'art antérieur est la fonction de lecture par demi-sélection. Pour une cellule de mémoire è diode bascule utilisée dans une mémoire matricielle, il doit être possible de détecter son état de conduction sans changer l'état de la cellule de mémoire détectée ou de toute autre cellule le long des mêmes coordonnées. En résumé, pour utiliser une diode bascule dans un circuit de cellules de mémoire, on désire que le circuit ait les caractéristiques ou fonctions suivantes: (1) commande de demi-sélection par au moins deux lignes de commande pour commuter la cellule de mémoire dans l'un des deux états binaires) (2) une polarisation d'état constante de la diode pour la maintenir dans chaque état stable après sa commutation! (3) une commande de demi-sélection pour la lecture de l'état de la cellule de mémoire. Les circuits de diodes bascules de l'art antérieur ne peuvent satisfaire aux fonctions ci-dessus. Un objet de la présente invention est d'utiliser la caractéristique blstable de la diode bascule dans une cellule de mémoire comprenant des commandes de demi-sélection pour l'écriture de chacun des états bistables. Un autre objet de la présente Invention est de réaliser une mémoire matricielle à accès au hasard à l'état solide utilisant la diode bascule comme élément de mémoire et utilisant une commande de demi-sélection pour l'écriture et la lecture de l'Information. Selon l'Invention, on satisfait aux objets cl-dessus en polarisant une diode bascule avec un réseau de polarisation de courant de maintien et en commutant la diode entre les états de conduction à l'aide d'un circuit de génération de signaux transitoires couplé réactlvement à la diode bascule. Le circuit de génération de signaux transitoires est conçu de telle sorte que plus d'un signal de commande est nécessaire pour engendrer un signal transitoire suffisamment important pour commuter l'état blstable de la diode bascule. La cellule de mémoire, formée par la diode, le circuit de polarisation •t le circuit de formation du signal transitoire, peut fitre disposé dans une mémoire matricielle. SI une ligne de commande de coordonnée donnée dans 20084 3 2053265 la direction X de l'ensemble et une ligne de commande de coordonnée donnée dans la direction Y d'un ensemble sont excitées, seule la cellule de mémoire connectée à l'Intersection des deux coordonnées changera d'état binaire. Les autres cellules de mémoire dont une seule ligne de commande de coordonnée 5 est excitée ne changeront pas d'état binaire. Pour réaliser une lecture non destructive, le circuit de formation du > signal transitoire est commandé par un signal de commande par l'une des lignas de commande de coordonnées. Ce signal de commande n'est pas suffisant pour commuter l'état blstable de la cellule de mémoire, mais le signal transitoire 10 qu'il crée peut être contrôlé sur la coordonnée orthogonale pour détecter l'état de conduction de la cellule de mémoire. En conséquence, on peut réaliser la lecture d'une cellule de mémoire unique, ou l'on peut lire plusieurs cellules de mémoire en contrôlant les lignes de commande de coordonnées orthogonales à la ligne de commande sur laquelle le signal de commande de lecture 15 sst appliqué. D'autres'objets caractéristiques et avantages de la présente invention rassortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés è ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1a représente symboliquement une diode bascule ou un thyristor 20 la porte n'étnat pas utilisée. La figure 1b représente schématiquement les jonctions PNPN d'une diode bascule. La figure 2 représente la caractéristique courant-tension de la diode bascule. 25 La figure. 3 représente une réalisation préférée de la cellule de mémoire. La figure 4 représente la cellule de mémoire de la figure 3 utilisée dans une partie d'une mémoire matricielle à deux coordonnées. La diode bascule, ou thyristor est représentée symboliquement dans la figure 1a. Cette diode est un dispositif semiconducteur à quatre couches. 30 comme représenté dans la figure 1b. Lorsque l'on l'utilise comme une diode bascule, la porte du thyristor n'est pas utilisée. La figure 2 représente la caractéristique courant-tension de la diode bascule. Lorsque la diode bascule est dans un état à basse conduction, elle est utilisée dans la région 1 de la caractéristique courant-tension (I-V). 35 Lorsque la diode est dans l'état à conduction élevée, elle est utilisés dans la région II de la caractéristique I-V. On peut polariser la diode afin qu'elle reste dans la région I ou la région II. Quand la diode est dans la région I, le potentiel aux bornes de la diode devra dépasser le potentiel de rupture V avant que la diode soit commutée D 40 dans l'état de conduction élevée (Région II). Si la diode est à l'état de 20084 4 2053265 conduction élevée, «lie ne reviendra pas à l'état de basse conduction (Région I), à moins que le courant traversant la diode passe par une valeur inférieure au courant de maintien 1^. C'est cette nature blstabls de la diode bascule qui peut fltre utilisée pour mettre en mémoire l'information binaire. La figure 3 représente la réalisation préférée de la cellule de mémoire utilisant la diode bascule. La cathode de la diode bascule 10 est mise à la masse et l'anode est connectée à un circuit de polarisation de courant de maintien constitué par la résistance 12 et la source de tension VQ. La valeur de la résistance 12 est définie comme étant RQ. Pour faire basculer la diode 10 entre ses deux états blstables de conduction. on utilise un circuit de formation de signaux transitoires. Le circuit de formation de signaux transitoires est constitué par deux résistances en parallèle 14 et 16 et les diodes 10 et 20. La valeur des résistances 14 et 16 est la mftne et est définie comme étant Ry. Les diodes sont connectées è la résistance 16, en parallèles, mais inverses l'une de l'autre. La résistance 14 est connectée è un circuit de commande de coordonnée X alors que la résistance 16 est connectée è l'un des deux circuits de commande de coordonnée Y, selon la polarité du signal appliqué aux coordonnées. La polarité du signal commande la conduction de l'une des diodes 16 ou 20. La différence de polarité est utilisée pour distinguer entre l'écriture d'un "1" et l'écriture d'un "0", ou dans cette cellule de mémoire particulière, entre le basculement de la diode dans un état de conduction élevé ou un état de conduction bas, respectivement. Naturellement, les valeurs "1" ou "0" peuvent fitre attribuées è l'un ou l'autre des états. Les signaux de commande appliqués sur les entrées de coordonnées X^ et Yj ou Y'j sont des impulsions. Ces signaux produiront un potentiel transitoire qui sera couplé par le condensateur 22 au circuit de polarisation de courant d'entretien et à l'anode de la diode bascule 10. En sélectant des valeurs appropriées pour ces résistances 12. 14, et 16, le potentiel VQ, et l'amplitude des Impulsions appliquées sur les entrées de lignes de coordonnées, on peut faire basculer la diode 10 dans chacun de ses deux états stables. Pour écrire un "1", dans la cellule de mémoire de la figure 3. on excite les lignes X^ et Yj avec des Impulsions positives simultanées d'amplitude V,j. Cela entraîne une augmentation, ou montée de potentiel au noeud 23. Le condensateur 22. naturellement, transfère ce potentiel transitoire croissant è l'anode de la diode 10. Le potentiel transitoire agit avec la résistance 12 et le potentiel de polarisation VQ pour fournir une impulsion qui dépasse le potentiel de rupture de la diode 10. La diode de bascule 10 passe alors dans l'état de conductance élevée (région II de la figure 2). La relation entre les tensions et les résistances pour réaliser le basculement de la 70 20084 5 2053265 diode 10 dans l'état de conduction élevée, est comme suit: rb V ♦ V ( 2 j > v (D Rb.1/2Rt 8 On déduit la relation ci-dessus du fait que le condensateur 22 ne passe que les potentiels transitoires, et que la résistance de la diode 10, lorsqu'elle 5 est dans la région I (figure 2), est de beaucoup supérieur è la valeur de la résistance 12. Si la diode est déjà dans un état de conduction élevé ("état 1"), les Impulsions positives n'amènent pas de changement de l'état de la diode. Le courant traversant la diode est augmenté, et il n'y a aucun risque que 10 le courant passe au-dessous du niveau de courant de maintien Iu. n Comme on l'a déjà montré, dans une opération de demi-sélection d'une mémoire matricielle, le signal sur chaque ligne de coordonnée ne doit amener aucun changement dans l'état des cellules de mémoire de cette coordonée, sauf à l'intersection de deux lignes de coordonnées excitées. Dans la figure 15 3, un état de demi-sélection, lors de l'inscription d'un "1", correspond à une impulsion positive appliquée à l'un des circuits ou Yj, mais pas aux deux. Si la diode 10 est dans l'état "0", ou de faible conduction, une impulsion unique *V,j sur l'un des ou Yj ne commutera pas l'état de la diode tant que la relation suivante est satisfaitei rb 20 VQ ♦ V ( 2 J 01 R ♦ K B B T Si la diode 10 est déjà à l'état de conduction élevée, une impulsion unique +V,j sur l'un des X^ ou Yj ne commutera pas l'état de la diode. Le courant traversant la diode est augmenté, et 11 n'y a aucun danger à ce que le courant passe au-dessous du niveau de courant de maintient 1^. 25 Pour écrire un "0", ce qui correspond è la commutation de la diode 10 d'un état de conduction élevée à un état de conduction faible, des impulsions de potentiel négatifs simultanées d'amplitude V2 sont appliquées aux coordonnées XI et Yj'• Le signal de potentiel négatif transitoire qui apparaît au noeud 23 est transféré à l'anode de la diode 10 par le condensateur 22. Ce potentiel 30 transitoire négatif agit avec le courant envoyé par la source de tension et la résistance 12 pour diminuer le courant dans la diode 10 au-dessous du niveau de courant de maintien 1^. On obtient alors la commutation de la diode 10 è l'état de conduction faible (Région I de la figure 2). La relation entre les tensions et les résistances pour commuter la diode 10 dans l'état 35 de conduction faible est donnée, comme suit: 70 20084 6 2053265 V„ V, 0 2 fT ' RB T/2 " On obtiant cette relation en reconnaissant que. dans un âtat de conduction élevée, la diode 10 se comporte essentiellement comme un court-circuit. SI la diode 10 est déjà à l'état de conduction faible, une impulsion 5 négative appliquée à l'un des coordonnées X^ou Yj', ou à la fols à et Y ', ne commutera pas la diode 10. Le potentiel au travers de la diode 10 sera diminué dans chacune de ces situations. L'impulsion ne risque pas d'entraîner le dépassement de VQ par le potentiel aux bornes de la diode. Une condition de demi-sélection, lors de l'écriture d'un "0", correspond 10 à 1'application d'une impulsion négative à l'un des X^ ou Y^', mais pas aux deux. Si la diode 10 se trouve A l'état "1", ou de conduction élevée, une impulsion unique -V^ sur l'un des X^ ou Yj' ne commutera pas l'état de la diode tant que la relation suivante est satisfaite» V V îç - R; * 'H Vq, V V2 et Rg et RT doivent fitre choisis afin de satisfaire aux inégalités (1}, (2), (3), et (4). Si les inégalités sont satisfaites, la cellule de mémoire de la figure 3 peut Stre l'élément fondamental d'un ensemble de mémoire. Chaque cellule peut être amenée à l'état "1" ou "0" sans affecter 20 les autres cellules de la matrice. Pour lire le contenu d'une cellule de mémoire, une Impulsion positive d'amplitude positive est appliquée à la coordonnée X. Cette impulsion inter-réagit avec le réseau de polarisation de courant de maintien et la diode 10 pour la production d'une impulsion sur la ligne Y^'. L'amplitude 25 de l'impulsion sur la ligne Yj ' dépend de l'état de conduction de la diode 10. Si la diode 10 est à l'état de conduction élevée, ou état "1". le condensateur 22 est effectivement connecté i la masse. La plus grande partie de l'impulsion traverse le condensateur vers la masse. Il n'existe qu'n signal transitoire très faible à travers Y^'. 30 Si la diode 10 est à l'état de conduction faible, ou état "0", alors le condensateur 22 se trouve effectivement en série avec RQ. Le potentiel transitoire aux bornes de Ra sera détecté en Y.'. Par conséquent, lorsque ° J l'impulsion est appliquée i X^, un signal tràs faible ou aucun signal en Y^' Indique un "1", alors qu'un signal Important en Y ' indique un "0". 35 En référence è la figure 4, on représente un ensemble de quatre cellules de mémoire. Un spécialiste de l'art reconnaîtra que l'ensemble peut avoir 70 20084 7 2053265 toutes dimensions désirées et contenir de nombreuses cellules sur chaque ligne de coordonnées. Une cellule de mémoire donnée peut être écrite avec un "1* ou un "0", comme décrit en référence à la figure 3, en utilisant deux Impulsions de demi-sélection. On effectue la lecture à l'aide d'une impulsion 5 de demi-sélection envoyée à la ligne de coordonnée X et en contrôlant toutes les lignes Y' pour lire simultanément un mot entier de la mémoire» Naturellement, on peut ne lire qu'un seul bit en ne contrôlant qu'une ligne Yj*. On peut modifier l'Invention en formant un ensemble tridimensionnelle en empilant plusieurs ensembles à deux dimensions représentés dans la figure 10 4. Dans la troisième dimension, les lignes de commande devront Stre excitées successivement pour commander le plan de mémoire sur lequel on a effectué l'inscription. Dans une autre modification de l'invention, on peut connecter la coordonnés Yj à la porte du thyristor. Dans cette configuration, on peut écrire un "1" 15 en augmentant le courant dans la coordonnée Yj et en appliquant une impulsion de potentiel positif à la coordonnée X^. Autrement, la configuration reste inchangée, sauf que la diode 20, de la figure 3, n'est plus utilisée, et la coordonnée Y^ est connectée directement à la porte du thyristor. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, 20 les caractéristiques essentielles de l'Invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, 11 est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite Invention. 20084 s 2053265 REVENDICATIONS 1.- Cellule de mémoire binaire à demi-sélection pour stocker des données binaires, caractérisée en ce qu'elle comprend: un dispositif semiconducteur présentant deux état de conduction séparés par une région de transition à résistance négative de telle sorte que, si le dispositif est amené en opération d'un état de conduction à la région de résistance négative, le dispositif commute dans l'autre état de conduction! des moyens pour polariser le dispositif semiconducteur avec un signal de polarisation, de telle sorte que chaque état de conduction soit un état stable de fonctionnement, le niveau de courant continu du signal de polarisation dépendant de l'état de conduction du dispositif semiconducteur! un générateur de signaux transitoires! une première entrée pour appliquer un premier signal de commande de demi-sélection audit générateur: une seconde entrée pour appliquer un second signal de commande de deml-sélection au générateur, ce générateur engendrant un signal transitoire dont l'amplitude dépend de la présence des signaux de commande de demi-sélection et des moyens pour coupler réactlvement le signal transitoire provenant dudit générateur au dispositif semiconducteur. 2.- Cellule de mémoire binaire à demi-sélection selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit générateur en coopération avec ledit moyen de polarisation réalise un réseau de division de potentiel pour les signaux de demi-sélection couplés en alternatif entre ledit générateur et ledit moyen de polarisation, de telle sorte qu'un signal transitoire soit superposé au signal de polarisation, 3.- Cellule de mémoire binaire à demi-sélection pour mettre en mémoire des données binaires dans un dispositif semiconducteur comprenant deux états de conduction, du genre comprenant des moyens pour l'inscription de données binaires dans la cellule de mémoire, ces moyens étant caractérisés en ce qu'ils comprennent: des moyens pour polariser ledit dispositif semiconducteur de telle sorte que chaque étape de conduction soit un état stable de fonctionnement! un générateur de signaux transitoires, ledit générateur étant couplé en alternatif audit moyen de polarisation, et une première entrée et une seconde entrée, servant toutes les deux à 70 20084 9 2053265 appliquer au générateur des signaux d'entrée de demi-sélection, la polarité des signaux d'entrée étant indicative des données binaires qui doivent être emmagasinées dans la cellule de mémoire, ledit générateur étant sensible aux-dites première et seconde entrées. 5 4.- Cellule de mémoire binaire à demi-sélection selon les revendications 1 ou 3 caractérisée en ce que la seconde entrée, lorsqu'elle n'applique pas un signal de demi-sélection audit générateur, joue le râle d'un conduit dB détection par lequel les signaux indicateurs de lecture de conduction dudit dispositif semiconducteur circuleront lorsque ladite première entrée 10 applique un signal de demi-sélection audit générateur. 5.- Mémoire matricielle è accès au hasard à l'état solide constitué de plusieurs cellules de mémoires selon les revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que ladite première entrée de cellules de mémoires est connectée aux lignes de commande associées avec une coordonnée de la matrice, et ladite 15 seconde entrée desdites cellules de mémoires est connectée auxdites lignes de commande associées avec les autres coordonnées de la mémoire matricielle.