Brevet FR2123170A1 — publié le 19720908

L'invention est du dc;naine des mémoires magnétiques à couches r"inces. Elle concerne une mémoire à haute densité et grande capacité constituée par une association de registres à décalage couches magnétiques minces. Elle s'applique aux systemes de traitesnt de l'information, On sait constituer des registres à décalage, à couches mantiques minces dits registres à propagation de domaines, dans lesquels l'information, SOUS forme de signaux binaires, est contenue dalss c'as emplacements alignés le long d'une droite, pouvant recevoir un domaine magnétique d'aimantation inversée par rapport au milieu magnétique environnant.A chaque temps d'horloge, un domaine passe r:'un emplacement, ou case, dans la case suivante selon une direction de propagation de l entrée, ou se produit une "nucléation" initiale servant d'ecri- ture, vers la sortie, où le le passage des domaines est "lu" par un circuit adéquat excitant un amplificateur de lecture. Pour constituer une mémoire à grande capacité, ayant des temps d'accès courts, il est avantageux de combiner plusieurs registres du type ci-dessus. L'obJet de la présente invention est donc de constituer une Mémoire de grande capacité, à faible temps d'accès, en combinant ur un même substrat plusieurs registres à propagation de domaines à très haute densité de stockage d'inforr.ation. Chaque registre étant lui--meme à très haute densité d'information, il est possible d'obtenir de cette façon une mémoire ayant toutes les caractéristiques de capacité, temps d'accès, densité, avaPtageuses pour un système moderne de traitement de l'information. Un registre à décalage à couches magnétiques minces présente une aracté- ristique de propagation de domaines sous l'effet d'impulsions de courant circulant dans deux conducteurs plats, un conducteur dit de propagation, où passe un courant de propagation, et un conducteur dit d'inhibition, où passe un courant d'inhibition. On à montré dans la demande associée ayant pour titre "Registre à propagation de domaines' que l'avance de l'information d'un pas dans un registre à décalage à coucnes magnétiques minces cumprenant une zone de propagation à deux bras, par exemple un bras inférieur et un bras supérieur, est couverte par quatre temps d'horloge : ti : croissance d'un domaine situé dans une case du bras du haut, par exemple, Jusqu'au bras du bas ; t2 : résection de la partie haute du domaine agrandi avec occupation d'une case du bras inférieur décalée d'un demi-pas , t3 : croissance du domaine situé dans la nouvelle case du bras inférieur, Jusqu'au bras du haut : résection dd la partie basse du domaine agrandi, alc occupation d'une case du bras supérieur décalée d'un pas par rapport à la position originale. Ces. quatre temps correspondent à des valeurs et polarités bien définies du courant do propagation rt du courant d'inhibition. La pressente invention met à profit ce rythme d'avarie à quatre temps pour constituer une unité de mémoire par une combinaison de quatre registres à décalage identiques ayant un conducteur de propagation commun et au maximum deux conduc teurs d'inhibition communs, le tracé géométrique des dits conducteurs étant choisi de telle façon qs'à chacun desdits. quatre temps, il y a avance de l'information d'un pas collet dans un seul des deux bras dans. chacun desdits quatre registres, avec décalage J'un quart de période de temps d'un registre à l'autre.La mise en pratique d'un tel système est particulièrement avantageuse si chaque registre à decalaga est replié en trois branches parallèles. C'est de cette façon qu'on arrive à donner à cnaque unité de mémoire la densité de stockage maximale. Une mémoire complote à grande capacité est constituée par l'association de telles unités élémentaires à quatre registres unitaires, dans laquelle chaque registre paut être sélecté par ses conducteurs de propagation et d'inhibi tion par vcie électronique de préférence, de façon semblable à celle d'une mémoire à deux dimensions, mais ici chaque point mémoire, correspondant à un bit dans une mémoire à tores par exemple, est remplacé par un registre complet. L'invention va être décrite en détail selon divers modes de réalisation en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles La figure la montre un dispositif de passage d'un domaine magntique d'un élément de registre replié à un autre élément de registre Les figures Ah et le servent à expliquer le fonctionnement du dispositif selon la figure la La figure 2 montre un autre dispositif de passage pour un registre replié La figure 3 montre la disposition des conducteurs pour un registre replié selon la figure 2 ;; La figure 4 montre schématiquement une disposotion de quatre registres associés en une unité élémentaire La figure 5a est un graphique et la figure 5b un diagramme expliquent le fonctionnement d'une unité élémentaire La figure 6 est un schéma montrant une première association d'unité élérnentaires. La figure 7 est un schéma montrant une deuxième association d'unités élémen- taires. FIGURE la S La figure I montre un premier mode de repliement d'un registre à décalage à couches minces. Un registre replié complet comporte en général trois branches. On en a montré deux G, K, dans la figure la qui est destinée à étudier le processus de passage d'une branche à l'autre. L'axe aisé a le direction 1, l'axe difficile a ld direction 2. Une zone de propagation G est délimités par un premier contour formé, d'un côtés par une succession de dents de scie à bois. 3, ayant une arête ublique et un Lord parallèle à l'axe aisé, dont la pointe est agrandie en une case 4 ayant un tord aligné ayec ledit bord parallèle à l'axe aisé, et un autre bord parallèle recoupant l'arête oblique de la dent de scie , de l'autre coté, la zone est délimita par un contour de forme symétrique audit premier contour, et décalé par rapport audit premier contour. Le zone ainsi limitée est constituée par une couche mince [ quelques centaines d'angströms) d'une matière à faible coercivité, au sein d'ure matière à coercivité plus élevée, qu'on n'a pas représentée poul ra pas surcharger la figure. Ces éléments ont été décrits on détail dans la demande ayant pour titre "Registre à propagation de domaines". L'autre branche K placée en-dessous est de constitution identique. On voit en A une portion du inducteur de propagation, et en B une portion du conducteur d'inhibition. L'information est supposée se propager de gauche à droite dans la blanche G et de droite à gauche dcns la bra,che K. On n'a représenté que l'extrémité droite des branches G et K. Le raccordement entre la branche G et la branche K est constitué par une bande brisée 11) formant un angle obtus de sommet orienté vers la droite, délimitée sur le côté extérieur par une lige brisée 11, 12 13, où 13 est le sommet dudit angle, et sur le côté intérieur par une ligne bridée 14, 15, 16. Le conducteur d'inhibition 6 a une première borne d'alimentation B' et une deuxième orne d'alimentation B". Il comprend, à partir de B', de gauche à droite une branche 5 qui couvre le bras du haut de la branche E ; puis de droite à gauche une branche 6 qui ouvre le bras du bas de la branche G . puis de gauche à droite une branche 7 qui couvre le bras du haut de la branche K , et enfin de droite à gauche une branche 8 se terminant en 9" qui couvre le bras du bas de la branche ; ; soit donc un total de quatre branches pour le conducteur C. Le courant d'inhibition iB a un premier sens dans les branches 5 et 7, et le sens opposé dans les branches 6 et 8. Dans le passage du domaine de l'emplacement a, bras du haut de la branche G, à l'emplacement b, broc, du bas de la branche K, il faut évier qu'il subsiste une portion de domaine résiduelle dans le canal en onlique 10. La suppression d'un tel domaine résiduel est assurée par le processus suivant, illustré dans les figures 1b et jc. FIGURE lb - La ligne de séparation oblique entre la zone à faible ceercivité (alliage ternaire FeCoNi) à l'intérieur de la bande 10 et la zone a forte ceercivité (CoP) à l'extérieur de la bande 10 provoque l'apparition de masses magnétique + et - le long des tords de la bande. Il en résulte dans la bande 10 un champ parasite Hp dirigé selon la largeur. FIGURE l.c -- pans l'astroide, figure bien connu servent, dans la technologie du magnétisme, à déterminer la direction do l'aimantation conaissant la direction du champ, on a porté le champ paYaaite rp, Pour obtenir le le d rection de l'aiiïiantation il faut tracer une tangente à l'astroide par l'extrémité du vecteur Hp. On obtient ainsi une direction Q, qui montre qu'il se produit une quasi-inversion de l'aimantion, produisant la disparition du domaine résiduel. FIGURE 2 ç Les branches du haut (G) et du ha- (K1 sont identiques a ce les de la figure la. Ici la bande de passage 20 est parallèle à l'axe aisé. Elle se raccord à la branche G en 21, bras du veut, et en 23, bras du bas ; et la branche K en 22, bras du bas, et 24, bras du haut. Le fonctionnement n'est pas différent dans la zone normale d'avance de l'information et dans la bande de passagc 20. il suffira que le conducteur commun d'inhibition ib soit commun, au moins dans sa partie rentrale, ex bras des deux branches G et K. Le conducteur d'inhibition iB contient alors, à partir d'une borne B', située droite dans le cas de la figure 2, une première branche 25 de droite d gauche couvrant le bras du haut de la branche G : une deuxième branche 26 de gauche à droite, couvrant le bras du bas de.la branche G et le bras du haut de la branche K . une troisième branche 27 de droite à gauche, se terminant par l'autre borne B", couvrant le bras du bas de 13 branche K. Pour conserver une densité de ccurant constante, on donnera de préférence la mme largeur aux trois blanches 25, 26, 27. La construction de la bande de passage parallèle à l'axe aisé selon la figure 2 sera en générai préférée à la construction à bande oblique de la figure la : le conducteur B, avec trois branches au lieu de quatie, est plus simple. D'autre part, elle permet le passage avec une couche à forte cercivité de structure quelconque, tandis que la bande oblique selon la figure la exige une structure à couches couplées. D'une façon générale on aura n + 1 branches de conducteur d'inhibition pour n branches de registre. FIGURL 3 - La figure 3 montre, à titre d'exemple, un registre à 16 bits repliées en trois branches, R1, R2, R3. La branche du bas R1 3 une capacité de 4 bits, la branche du milieu R2 une copacité de 3 bits la branche du haut R3 une capacité de 9 bits. Pour des raisons de topologie, que l'on comprendra bien dans la description ci-dessous, les deux branches extrêmes doivent déborder par rapport à la branche du milieu, par exemple, comme dans le cas de la figure 3, la branche d'entrée, ou du bas, vers la gauche, et la branche de lecture, ou du haut, vers la droite. il sera commode, en général, de donner à la branche d'entrée une capacité dépassant de un à deux bits la capacité ue la branche du milieu, et à la branche de lecture une ccpacité dépassait de 5 à 7 bits celle de la branche du milieu. Les branches. de liaison sont du typc parallèle à l'axe aisé, ri entre R1 et R2, r2 entre R2 et 83. L'extrémité gauche de la branche PI, , est élargie, pour fac liter le processifs d'écriture. L'eStrémité droite de le branche R3 porte un appendice L allonge dans la direction de l'axe aisé, pour permettre l'installation dP plusieurs spires de lecture pour augmenter la sensibilité. On a figuré en A le conducteur de propagation1 couvrant les trois branches du registre ; en d un conducteur d'inhibition à quatre branches, couvrant respectivement le bras du haut du rogistre R3, e bras du bas du registre R3 et le bras du naut du registre R2, le bras du bas du registre R2 et le bras du haut du registre R1, le bras du bas du registre RI. L'appendice de gauche E du registre R1 est recouvert par un conducteur d'écriture rectiligne C. Le conducteur 0 forme plusieurs spires pour augmenter la sensibilité de la lecture, ici quatre spires, avec quatre recoupements marqués d avec l'appendico L. @ la différence des conducteurs A, B et C, le conducteur D a té dessiné complètement, depuis une Dorne d'alimentaticn D' à l'autre borne d'alimentation D". La nécessité du débordement du registre R3 d'un côté du registre R2 et du registre R1 de l'autre coté du registre R? apparait nettement sur la figure 3. La figure 3 montre aussi comment le conducteur d'inhibition dans ses deux branches inférieures contourne le bras de lecture. En effet, la propagation de domaine dans le bras de sortie à lieu cumme suit au temps t1 un domaine remplie le bras de sortie et un signal de lecture est recueilli dans le conducteur de lecture 0près un délai correspondAnt au temps de propagation de l'extrémité du domaine depuis le début (partie haute) du bras de lecture jusqu'à sa partie médiane se trouvant sous les spires de lecture. Ce délai permit d'éliminer les parasites dus aux transitions des courants par un échantil tonnage de l'amplificateur de lecture. - au temps t2 ce domaine est efface, sauf Sous la deuxième branche (à partir du haut, sur la figure 3) du conducteur d'inhibition. - au temps t3 ce domaine remplit le bras de lecture à nouveau et un signal est recueilli dans le conducteur de lecture, mais sas délai, puisque le domaine était déjà engagé sous le conducteur de lecture au début de t3. Ce signal sera alors confondu avec les parasites dus aux transitions de courant et ne donnera pas lieu à un signal pendant le temps d'éci,antillonnage de l amplificateur de ler- ture qui intervient après. - au temps t4 ca domaine est complètement effacé puisque la première branche et la troisième branche (à partir du haut) du conducteur d'inhibition ne se trouvent pd: > au dessus du bras de lecture. Au temps d'échantillonnage, bien que répété à chaque temps d'horloge, le signal de levure ne peut donc arriver qu au temps t1 pour un registre donné il en résulte qu'un seul conducteur de leature pourra étre utilisé pour quatre tres associés et à foftiori pour nombre d'autres registres non sélectés. A maque temps d'horloge correspondra la lecture en séquence d'un des quatre registres associés LIGURE 4 - L'unité élémaitaire de la mémoire de l'invention est constituée par une association de quatre registres selon 13 figure S. Dans la figure 4, on a représenté schématiquement les quatre registres, 31, 32, 33, 34, les nonducteurs d'inhibition 61, 2, 63, 64. et les conducteurs de propagation AI, A2, A3, A4. LP5 conducteurs d'inhibition 31 et 63 sont associés en série inversée formant un conducteur unique de bornes 35 et 37. Les conducteurs d'inhibivion 62 et 64 sont associés en série inversée foriant un conducteur unique de borlleS 36 et 36. Les conducteurs de piopegetion A1, A2, A3, A4 sont associés en série, formant un conducteur unique de bornes 39 et 40. FIGURE Sa - Le figure 5a ost une reproduction de la figure 7 de la demande associée ayant pour titre "Registre à prnpagation de domaines". Elle montre que l'avance de l'information d'un pas complet procède en quatre temps ti. t2, t3, t4, au cours deqquels, respectivement, sous la commande de courants de propagation iA, iB, ayant soit urs polarité, soit la polarité inverse, soit une valeur nulle, il se produit les étapes suivantes ti : croissance d'un domaine du haut vers le bas t2 : effacement du haut et garde du bas t3 : croissance du domaine du bas vers le haut t4 : effacement du bas et garde du haut. FIGURE 5b - La figure 5b est un diagramme qui montre l'attribution des quatre temps d'un pas, respecsivement par permutation circulaire, aux quatre registres 31 32, 33, 34 d'une unité élémentaire de mémoire selon la présente invention. Dans ce diagramme, P signifie propagation, F effacement, G garde. Les flèches indiquent si le champ d'inhibition garde les domaines dans les bras du haut ou ceux du bas, et symbolisent à l'nvidence la propagetion vers ie bas ou vers le haut. Au cours du premier temps, il y a dans 31 propagation vers le bas . dans 32 effacement et garde en haut ; dans 33 propagation vers le haut ; dans 34 effacement et garde en bas. Au cnurs du deuxième temps. il y a dans 31 effarement et garde en bas ; dans 32 propagation vers le bas ; dans 33 effacement et garde en haut ; dans 34 propagation vers le haut. Au cour du troisième temps, il y a dans 31 propagation vers. le haut ; dans 32 effacement et garde en bas ; dans 33 propagation vers le bas ; dans 34 eFfacement et garde en haut. Au cours du quatrième temps, il y a dans 31 effacement et garde n haut s dans 32 propagation vers. le haut ; dans 33 effacement et garde en bau ; dans 34 propagation et garde en bas. Les processus de propogation vers le bas peuvent être accompagnés .I'un processus de lecture et éyent:lellement d'écriture. Cette succession des quatre stades d'une période, dévalés d'un quart de période entre deux registres voisins, s'obtient grâce à la disposition des conducteurs de propagation (A) et d'inhibition (B) selon la figure 4. FIGURE 6 - On montre dans la figure 6 une disposition matricielle de registres dits "courts" sur un substrat pouvant avoir, par exemple. des dimensions hors tout de 60 x 54 mm. Une unité élémentaire U comporte 4 registres unitaires associés comme il est montré à la figure 4, chaque registre unitaire ayant une ca?acité, par exemple de 12b b s. Une unité élémentaire en contient donc 128 x 4 = 512. Sur une ligne. il y a 16 unités U, d'une capacité totale de 512 x 16 = 6162 bits. Le substrat complet comporte 16 lignes, soit un total de 6162 x 16 = 131 072 bits Chaque colonne contient un conducteur d'écriture C1, C2, ... respectivement, et un conducteur de lecture 01, D2,.... respectivement. Il y a 16 amplificateurs de lecture inon représentés). Il y a pour chaque ligne un conducteur de propagation, Ai, A2 A2,... respectivement, qui sert à la sélecticn d'une ligne. La sélection s'opère sur une unité élémentaire, et non sur un bit individuel. FIGURE 7 - La figure 7 montre, sur le mém substrat que ci-dessus, une disposition d. registres "longs". Le registre unitaire contient 4096 bits Une unité elémentaire, qui occupe toute une ligne, contient 4096 x 4 = J6 384 bits. Sur le substrat il y a 16 lignes, soit en tout 16 384 x 86 = 262 444 bits, soit le double du cas de la figure 6. Un tel substrat présente une surface active de l'ordre de 4,5 x 4,8 cm, soit environ 21,7 cm . La densité de la mémoire ainsi constituée est donc de 2 l'ordre de 12 000 bits par cm Dans le cas de la figure 7, il y a un conducteur d'écriture C et un conducteur de lecture D. Le temps d'accès est donc plus long que dans le cas de la figure S, où on disposait de 16 conducteurs d'écriture et de 16 amplifi cafteurs de lecture ; c'est le prix qu'il faut payer pour une capacité double. L'amplificateur de lecture est donc unique pour plus de 250 000 bits c'est une valeur de ce paramètre très supérieur aux valeurs les plus élevées co,nues. Cela est rbndu possible du fait que, dans la mémoire de l'invention, les registres non sélectés sont démunis de tout courant, ce qui fait qu'ils n'envoient aucun brui; à l'amplificateur dc iecture. Bien entendu, toutes les valeurs numériques mentionnée sont données à titre d'exenple, l'invention couvrant toute astre combinaison de même esprit. RENVENDICATIONS 1/ Mémoire à grande densité d'inforroation, formée d'une asasciation de registres à couches magnétiques minces à propagation de domaines comportant une zone de prspagation à faible coorcivité ayant un braw inférieur Pt un bras supérieur au sein d'une zone à ceexcivité plus forte, munis chacun d'un conducteur de propagatior et d'un conducteur d'inhibition, mémoire caractérisée par un groupement de registres en unités élémentaires de quatre registres, dans laquelle les quatre conducteurs de propagation sont connectes en série et les conducteurs d'inhibition sont connectés en deux suries inversées, paires et impaires. 2/ Mémoire selon la revendication 1, dans laquelle des mourants sont envoyés dans les conducteurs de propagation et dans les conducteurs d'inhibition en quatre temps d'horloge successifs de façon à produire une avance d'information d'un pas dans chaque registre, caractérisée en ce que les valeur et polarités des courants sont choisies de façon à produire dans les quatre registres d'une unité élémentaire respectivement la propagation d'un domaine par exemple vers le bras inférieur la garde du domaine dans le bras inférieur, la propagation Li'un domaine vers le aras supérieur, la garde du domaine dans le bras supérieur. 3/ Mémoire selon la revendication 2, caractérisée par un groupement matriciel des unités élérïentaires à quatre registres unitaires en lignes et on celonnas, avec un conducteur d'écriture par colonne et un conducteur de lecture par colonne, 13 sélect'on d'uns ligne se faisant par l'injection d'un courant dans le conducteur de propagation correspondant, à l'çxcluaion des autres conducteurs de propagation. 4/ Mémoire selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des ligncs superposées dont chacune comprend une unité élémentaire à quatre registres unitaires couvrant toute la longueur d'une ligne, avec un SPU1 conducteur d'écriture, un seul conducteur de lectura et un seul amplificateur de lecture. 5/ Mémoire selon la revendication 4, caractérisée en os qu'elle comporte un seul amplificateur de lecture pour un ensemLle pouvant contenir Jusqu'à 250.000 bits. 6/ Mémoire selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque registre unitaire est replié au moins en trois branches, une branche médiane et deux branches extrêmes. 7/ Mémoire selor la revendication 6, caractérisée en ce que 7e5 branches extrêmes débordent de la branche médiane d'au moins une case, l'une d'un cté, autre de l'autre côté, 8/ Mémoire selon la revendication 6, caractérisée en ce que le passage d'une branche à ffiible coerciyité à une autre branche à faible coercivité du inéme registre se fait par une bande à faible coercivité en ligne brisée, formant un angle obtus, inclinée sur l'axe aisé, et que le conducteur d'inhibition comportc quatre branches. 9/ Mémoire selon la revendication 6, caractérisée en ce que le passage d'une branche à faible coerciyité à une autre branche à faille coercivité d même registre se fait par une bande à faible coercivité parallèle à l'axe aisé et que le conducteur d'inhibition comporte trois branches, n + 1 tranches de conduc- teur d'inhibition pour n branches de registre.