Brevet FR2480983A1 — publié le 19811023

La présente invention concerne une mémoire à bulles magnétiques. Elle s'applique à la mémorisation d'informations binaires ou bits, matérialisées sous la forme de domaines magnétiques isolés, qualifiés de "bulles" ces domaines présentent une aimantation inverse de celle du reste du matériau magnétique qui constitue la couche dans laquelle ils sont formés. Chaque bulle peut être déplacée par une force et le mouvement peut s'effectuer librement dans n'importe 1? quelle direction, dans le plan de la couche magnétique. La couche magnétique est un grenat magnétique et les bulles sont formées dans cette couche en lui appliquant un champ magnétique continu perpendiculaire au plan de la couche. Ce champ est produit dans la pratique, par un aimant permanent; il assure la non volatilité des informations contenues dans la mémoire. La couche de grenat magnétique dans laquelle sont Formées les bulles, est généralement supportée par un grenat monocristallin amagnétique. Il est connu de déplacer les bulles grâce à l'application d'un champ magnétique tournant dont le rôle. est de créer des pôles sur des motifs en permalloy par exemple, qui présentent la forme de barres en T, en chevrons, ou la forme de demidisques. On réalise ainsi des registres à décalage dans lesquels l'information binaire est représentée par la présence "1" ou l'absence "O" d'une bulle. En plus de ces motifs en permalloy, on sait qu'il est nécessaire d'utiliser des conducteurs Électriques pour réaliser sur la puce de mémoire à bulles, des fonctions d'écriture, d'enregistrement de l'information, de lecture non destructive, de transferts de registre à registre et d'effacement. L'effacement est réalisé bit par bit, par destruction sélective des bulles, ou globa- lement. Cet effacement est obtenu très simplement en - wtgientant la valeur du champ magnétique continu, au-delà de la valeur maximum permise pour l'enregistrement. Pour déplacer les bulles dans la couche de grenat magnétique, on sait actuellement utiliser deux techniques: les bulles peuvent être déplacées soit par courant électrique, soit par champ magnétique. Les principaux types de mémoire à bulles magnétiques, connus, sont les suivants: - les mémoires constituées par un registre bouclé simple, qui peuvent être qualifiées de mémoires à organisation série, dans lesquelles apparaît un seul registre à décalage, bouclé et très long. Ce registre est muni d'une seule station d'accès capable d'accéder à un seul bit à la fois. Ce type de mémoire, bien que très simple, nécessite un temps d'accès très long, ne permettant aucun accès aléatoire; il nécessite une fabri- cation parfaite. En effet, tout défaut pourrait produire une coupure dans la chaîne de bulles qui représente les informations contenues dans le registre; - les mémoires présentant une organisation en "registres mineurs - registre majeur". Ces mémoires comprennent un ensemble de boucles d'enregistrement très courtes, appelées "registres mineurs", qui permettent d'enregistrer les informations. Une autre boucle appelée "registre majeur", comporte la station d'accès. Les registres mineurs sont disposés longitudinalement, les uns à côté des autres et le registre majeur est orienté transversalement; les bulles magnétiques contenues dans les registres mineurs peuvent être transférées dans le registre majeur par l'in- termédiaire de portes de transfert. Ces portes compliquent la structure et la fabrication de la mémoire; de plus, le temps d'accès est important puisque les bulles magnétiques peuvent parcourir toute la longueur du registre majeur avant de parvenir à la station d'accès, puis, suivre un chemin équivalent pour leur retour dans les registres mineurs. Enfin, le décalage dans les registres mineurs est unidirectionnel, par suite de contraintes de synchronisation dans la propagation des bulles entre les registres mineurs et le registre majeur; - les mémoires à bulles qui comprennent une série de registres à décalage ou registres mineurs, orientés longi- tudinalement, et un registre majeur disposé transversalement. Dans ce type de mémoire, le registre mémoire est qualifié de contour d'accès et il est incorporé aux registres mineurs qui participent ainsi par quatre bits au contour d'accès. Dans ce cas, l'influence du contour d'accès peut être néfaste pour des bulles voisines. En effet, en créant des gradients de champ magnétique nécessaire au déplacement des bulles sur ce contour d'accès, il est possible qu'apparaisse un affaiblissement des bulles proches dans la zone de mémoire considérée. Pour ces deux derniers types de mémoires, qui utilisent généralement des registres mineurs constitués par des motifs en permalloy présentant la forme de T, de chevrons, ou de demi-disques, il est pratiquement impos- sible d'assurer un transfert dés bulles d'un registre mineur vers un autre registre mineur. Avec les motifs en demi- disques, la répartition.des potentiels magnétiques le long du registre majeur n'est pas homogène et lors du transfert des bulles, le long de ce registre majeur, des discontinuités de champ apparaissent et peuvent provoquer des affaiblisse- ments des bulles. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et notamment de réaliser une mémoire à bulles dans laquelle les informations contenues dans des registres mineurs, à décalage, orientés longitudinalement, peuvent être transmises bit par bit à un contour d'accès orienté transversalement, grâce à la présence d'un seul point de tangence entre l'extrémité de chaque registre à décalage et le contour d'accès. Cette mémoire permet également d'éviter toute contrainte de longueur des registres à décalage et des registres d'accès. Elle permet également d'assurer rapidement l'accès à deux adresses consécutives d'un même registre à décalage, par un seul décalage dans ce registre. Enfin, elle évite d'avoir à utiliser des portes d'accès dont la résistance élevée produit une dissipation importante, dans les mémoires connues. L'inven- tion permet également de fabriquer ces mémoires selon une technologie plane, sans utilisation de motifs en demi- lunes, en T ou en chevrons, et sans utilisation de motifs protubérants puisqu'il n'est plus nécessaire de prévoir des portes entre les registres à décalage et le contour d'accès. Elle évite enfin d'avoir à tenir compte de décalages de phase entre les impulsions qui permettent le transfert des bulles dans le contour d'accès, et le champ tournant qui permet les décalages de ces bulles dans les registres à décalage. L'invention a pour objet une mémoire à bulles magnétiques comprenant une série de registres à décalage orientés longitudinalement et au moins un registre orienté transversalement, constitué de points mémoires desdits registres à décalage et qualifié de contour d'accès, des moyens pour produire un décalage dc bulles dans les registres, par application d'un champ magnétique tournant, caractérisée en ce que les registres longitudinaux sont constitués par des motifs définis par implantation ionique dans une couche d'un grenat magnétiaue, le contour d'accès transversal présentant à chaque extrémité d'accès des registres,un seul point d'accès. Selon une autre caractéristique de l'invention, le contour d'accès comprend des moyens d'accès par courant électrique. Selon une autre caractéristique, les moyens d'accès par courant électrique comprennent deux feuilles conductrices superposées à la couche de grenat magnétique, à proximité des extrémités d'accès des registres, ces feuilles étant isolées entre elles et isolées du grenat magnétique et étant percées d'ouvertures disposées de manière qu'au moins l'une des feuilles présente des ouver- tures situées à Proximité des extrémités d'accès des registres, les autres. couvertures de ces feuilles étant disposées de manière à acheminer les bulles ainsi accédées dans les registres vers une station d'accès ou vers d'autres registres de la série. Selon une autre caractéristique, le contour d'accès comprend des motifs d'accès définis par implantation ionique, les moyens d'accès Dar courant électrique étant constitués par une feuille conductrice superposée à la couche de grenat magnétique à proximité.des extrémités d'accès des registres, cette feuille étant isolée de cette couche et étant Dercée d'ouvertures disposées de manière que certaines de ces ouvertures soient tangentes respectivement avec les extrémités d'accès des registres, les autres ouvertures coopérant avec les motifs d'accès, de manière à acheminer les bulles vers une station d'accès ou vers d'autres registres de la série. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre donnée en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'une mémoire à bulles magnétiques conforme à l'invention, - la figure 2 représente un autre mode de réalisation d'une mémoire à bulles conforme à l'invention. La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'une mémoire à bulles magnétiques conforme à l'invention. Cette mémoire comprend une série de registres à décalage 1, orientés longitudina- lement et au moins un contour d'accès 2, à ces registres. Elle comprend également des moyens (non représentés et connus), pour produire un décalage des bulles dans les registres 1, par application d'un champ magnétique tournant. Ces moyens connus peuvent être constitués par des bobines disposées en quadrature et tournant à fréquence constante. Ce champ tournant peut être supprimé et rétabli, sans perturber l'information, de façon à ne pas être obligé d'alimenter la mémoire alors qu'elle ne fonctionne pas. Bien entendu, cette mémoire comprend aussi des moyens (non représentés et connus), qui permettent de créer les bulles dans les registres à décalage. Ces bulles sont créées, selon les besoins, par exemple au moyen d'un conducteur produisant un champ opposé au champ de polarisation. Les registres longitudinaux 1 sont constitués par des motifs qui présentent approximativement la forme de losanges sur la figure, mais qui pourraient avoir une autre forme et qui sont définis par implantation ionique dans une couche 3 d'un grenat magnétique de formule Gd YTmGalG par exemple. Cette implantation ionique est obtenue par masquage et par bombardement d'ions He+ par exemple. L'implantation ionique est réalisée à 1 'e:t'rieur des losanges représentés sur la figure et les bulles sont formées et circulent en suivant le contour extérieur des losanges, dans une couche 4 d'un grenat magnétique qui meut être qualifiée de couche d'enregistrement et qui peut être constituée par exemple dans un matériau de formule EuYTmGalI. A titre d'exemple, la couche 3 qui contient les motifs implantés, présente une épaisseur de 4 y, tandis que la couche 4 dans laquelle sont formées les bulles présente.une épaisseur de lU. Enfin, et de manière connue, les deux couches précédentes sont supportées par un substrat amagnétique de formule Gd3 Ga5 012 par exemple. Selon l'invention, les motifs définis par iimplantation ionique et qui sont disposés longitudinalement, présentent à chacune de leurs extrémités d'accès un seul point d'accès au contour d'accès transversal 2, de sorte que l'accès à chaque registre à décalage se fasse bulle par bulle. Dans le mode de réalisa- tion représenté sur la figure, les bulles circulent à l'extérieur des motifs et, pour une rotation complète du cnamp magnétique tournant,une bulle qui est située dans la position B. par exemple, occupera successivement les positions B1, B2, B3, B4, pour chaque quart de tour du champ tournant appliqué. Dans l'exemple décrit, la bulle qui occupe la position B4 peut être prise en compte Par le contour d'accès 2. On voit bien sur cette figure, que l'accès à chacun des registres se fait bulle par bulle, alors que dans les mémoires connues qui comportent des registres à décalage longitudinaux, le contour d'accès prend en compte un minimum de deux bulles. Selon l'in- vention, ce contour d'accès comprend des moyens d'accès par courant électrique qui seront décrits plus loin en détail, et de moyens (non représentés) qui permettent d'arrêter les moyens d'application du champ magnétique tournant au registre à décalage, pendant le fonctionnement des moyens d'accès. Dans ce premier mode de réalisation de la mémoire conforme à l'invention, les moyens d'accès par courant électrique comprennent deux feuilles conductrices superposées 6, 7, à la couche de grenat magnétique 3, situées à Proximité d'accès des registres à décalage 1. Ces feuilles sont iso- lées entre elles et isolées du grenat magnétique 3 par des couches 8, 9 d'oxyde de silicium par exemple. Elles sont percées d'ouvertures 10, 11, 12, 13, 14.... disposées de manière qu'au moins l'une des feuilles telle que la feuille 6 par exemple, présente des ouvertures 10, en regard respectif vement, des extrémités d'accès des registres 1o Les autres ouvertures telles que 11, 12, 13, sont disposées de manière- à acheminer les bulles ainsi accédées dans chacun des registres, vers une station d'accès (non représentée) ou vers un autre registre tel que le registre 15 par exemple, de la série de registres longitudinaux. Le déplacement des bulles grâce aux deux feuilles conductrices munies d'ouvertu- res, est réalisé en reliant ces feuilles à des sources élec- triques (non représentées) qui fournissent des impulsions de courant à double polarité. Ces impulsions sont représentées en Il et I) sur la figure et présentent successivement et respectivement des amplitudes +Il, +I2, -Ir, -I2. Lorsqu'une bulle est parvenue dans l'un des registres, 1 par exemple, à la position B4, le champ tournant est arrêté et l'impulsion +I1 est appliquée à la feuille conductrice 6. Cette impulsion provoque, de manière connue, de part et d'autre de l'ouverture 10, l'apparition de pôles positifs et négatifs, de sorte que la bulle est attirée vers le pôle positif, dans la position B5. Une impulsion +12 est alors appliquée à la feuille conductrice 7, de sorte que des pôles positifs et négatifs apparaissent de part et d'autre de l'ouverture 11 réalisée dans cette feuille conductrice. La bulle est alors attirée dans la position B6. On applique ensuite à la feuille conductrice 6, une impulsion négative -Il, qui provoque l'apparition de pôles positifs et négatifs de part et d'autre de l'ouver- ture 12, tel que représenté sur la figure; la bulle est alors attirée dans la position B7. On applique ensuite une impulsion -I2 à la feuille conductrice 7, de sorte qu'il apparaet des pôles positifs et négatifs, tel que représenté sur la figure, de part et d'autre de l'ouverture 13 de cette feuille. Fa bulle est alors attirée dans la position B8. La bulle à laquelle on a eu accès dans la position B4 peut ainsi être acheminée dans le sens de la flèche F vers une station d'accès (non représentée), par applications successives des impulsions Il et I2 décrites précédemment On peut également, au moment o la bulle est située en regard de l'ouverture 14, arrêter l'application d'impulsions aux feuilles conductrices 6, 7 et appliquer de nouveau le champ tournant de manière à faire circuler cette!mlle par décalage successifs, dans le registre 15 jusqu'à une position mrédéterminëe, selon le parcours représenté par la flèche G. Lesparcours des bulles dans les registres longitu- dinaux et dans le contour d'accès, présentent un seul point commun corresiondant à la position stable d'une bulle à l'extrémité de chaque registre. La figure 2 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'une mémoire à bulles conforme à l'invention. Les mêmes éléments portent les mêmes références sur cette figure et sur la figure 1. On retrouve, comme dans le premier mode de réalisation, les registres à décalage 1, 15 etc... orientés longitudinalement et constitués par des motifs définis par implantation ionique dans une couche de grenat magnétique 3, superposée à une couche de grenat magnétique 4 dans laquelle les bulles sont formées; on retrouve également sur cette figure la couche support 5 des deux couches précêdentes. Selon cet autre mode de réalisation, le contour d'accès désigné ici par la réfé- rence 20, comprend au moins des moyens d'accès par courant électrique constitués var la feuille conductrice 21 2431S0 983 rpercée d'ouvertures 22, 23, 24, 25, 26...; cette feuille conductrice est superposée à la couche 3 de grenat magné- tique qui contient les motifs définis par l'implantation ionique; la feuille conductrice est séparée de la couche 4 -Dar une couche isolante 30. Dans ce mode de réalisation de la mémoire conforme à l'invention, la feuille conductrice est associée à des motifs 24, 28, 29.... définis par implan- tation ionique dans la couche de grenat magnétique 3. Certaines des ouvertures telles que 22 et 26, réalisées dans la feuille conductrice 21, sont situses à proximité des extrémités d'accès des registres 1, 15, tandis que les autres ouvertures telles que 23, 24, 25, coopSrent avec les motifs 27, 28, 29 définis par implantation ionique, de manière à acheminer chaque bulle recueillie à l'extré- mité d'un registre, soit vers une station d'accès (non représentée) dans le sens de la flèche F, soit vers un autre registre tel que le registre 15, dans le sens de la flèche G. Dans l'exempile de réalisation décrit, la Dulle considérée est celle qui est recueillie dans la position B4, à l'extrémité du registre 1. Le parcours des bulles dans].e contour d'accès 20 s'effectue de la manière suivante: la feuille conductrice 21 est reliée à une source électrique de courant (non représentée) appliquant à cette feuille des impulsions de courant Il, à double polarité. Lorsque la bulle se trouve dans la position B4 à l'extrémité du registre 1, le champ tournant est arrêté; la bulle est alors attirée dans l'ouverture 22 grâce à l'apparition de pôles positifs et ndgatifs créés de part et d'autre de l'ouverture 22, grâce à l'impulsion de courant +I1, dans la feuille conductrice 21. A l'instant t1, le courant dans la feuille conductrice est nul et la bulle se trouve en regard du motif 27. A l'instant u2 tne impulsion négative -I est appliquée à la feuille conductrice 21, des pôles positifs et négatifs apparaissant 3D de part et d'autre de l'ouverture 23, qui attire alors la bulle. A l'instant t,, la Dulle se trouve en regard du motif 28, tandis qu'à l'instant t4, l'application d'une imDulsion positive +I 11 la feuille conductrice 21, provoque l'apparition de pôles positifs et négatifs de part et d'autre de l'ouverture 24 et la bulle est attirée dans l'ouverture 24. Le processus se reproduit alors de manière identique, de manière que la bulle soit dirigée vers une station d'accès (non représentée) dans le sens de la flècne F ou vers un autre registre de la série de registres à décalage, tels que le registre 15 par exemple,dans le sens de la flèche G. En effet, lorsque la bulle parvient dans l'ouverture 26, il est possible d'appliquer à nouveau le champ magnétique tour- nant, aux registres à décalage, de manière que la bulle circule en sens inverse dans le registre 15 par exemple. Sur cette figure, on a représenté en L la limite de la zone implantée formant les registres. La mémoire qui vient d'être décrite présente un contour d'accès de faible résistance (50 Ohms) alors que dans les mémoires à bulles connues, cette résistance est de l'ordre de 1500 Ohms, ce qui provque une dissipation thermique importante. Les tensions de commande de la mémoire conforme à l'invention sont vingt fois plus faibles que dans les mémoires connues; la taille de cette mémoire peut être réduite de 10 à 100 fois pour une même capacité d'enregistrement. De plus, le débit est grandement amélioré par rapport aux mémoires connues puisque les informations peuvent être transférées à une fréquence de 1 M1Hz, alors que dans les mémoires connues, cette fréquence est de 100 KHz environ. Enfin, la technologie de la mémoire conforme à l'invention est une technologie plane, grâce à la suppression des portes de transfert. 1J EVENDICATIONS 1. Mémoire à bulles magnétiques comprenant une (1) série de registres à d'calage/orientés longitudinalement et (2) au moins un registre/orienté transversalement constitué de points mémoires desdits registres à décalage et qualifié de contour d'accès, des moyens pour produire un décalage de bulles dans les registres, par application d'un champ magné- tique tournant, caractérisée en ce que les registres longitu- (1) dinaux/sont constitués par des motifs définis par implanta- (3) tion ionique dans une couche/d'un grenat magnétique, le contour. d'accès (2) contour d'accès transversal/présentant à ôhaque extrémité d'accès de chacun des registres un seul point d'accès. 2. Mémoire à bulles selon la revendication 1, (2) caractérisée en ce que le contour d'accès/comprend des moyens d'accès par courant électrique. 3. Mémoire à bulles selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens d'accès par courant électrique comprennent deux feuilles conductrices superpo- (6,7) -), sées/à la couche de grenat magnétique / proximité des (1) - extrémités d'accès des registres/ ces feuilles-étant isolées entre elles et isolées du grenat magnétique et étant percées ". (10,11.... 147 ouverures/disposes de manière qu'au moins l'une des feuilles présente des ouvertures situées à proximité des extrémités d'accès des registres, les autres ouvertures de ces feuilles étant disposées de manière à acheminer les bulles ainsi accédées dans les registres vers une station d'accès ou vers d'autres registres de la série. 4. Mémoire à bulles selon la revendication 3, (6,7) caractérisée en ce que les feuilles conductrices/sont reliées respectivement à des sources électriques fournissant des (11, I2) impulsions de courant/à double polarité. 5. Mémoire à bulles selon la revendication 2, (20) caractérisée en ce cue le contour d'accès/comprend des (28,9..... motifs d'accès/définis par implantation iohique dans la (-3), couche de grenat magnétiques les moyens d'accès par courant électrique étant constitués par une feuille conductrice (21) (3) superposée à la couche de grenat m(agnétique/à proximité des extrémités d'accès des registres, /cette feuille étant 3. 6.946-3 DC (22,23....) isolée de cette couche et étant percée d'ouvertures/dispo- sées de manière que certaines de ces ouvertures soient situées à proxi mité des úXtrémités d'accès des registres (1), les autres ouvertures coopérant avec les motifs d'accès, de manière à acheminer les bulles vers une station d'acces ou vers d'autres registres de la série. 6. Mémoire à bulles selon la revendication 5, (2) caractérisée en ce que la feuille conductrice/es) reliée à une source électrique fournissant des impulsions de courant/à double Dolarité, 7. Mémoire à bulles selon l'une quelconque des revendications 1 à. 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour arrêter les moyens d'application du champ magnétique tournant, pendant le fonctionnement des moyens d'accès (20). B. 6.946-3 DC