Brevet FR2676579A1 — publié le 19921120

La présente invention se rapporte à des dispositifs de mémorisation numérique à éléments de mémoire magnétiques, et plus particulièrement aux canaux de propagation de bulles magnétiques. L'invention peut etre utilisée dans des mémoires, en robotique, dans les machines-outils à commande numérique, en technique aérospatiale, dans des dispositifs de communication ou dans des ordinateurs personnels. Il existe un canal de propagation de bulles magnétiques indiqué dans le US A 4162537 qui comporte une couche d'un matériau à direction unique d'aimantation où existent des bulles magnétiques. La couche du matériau à direction unique d t aimantation est dotée en surface de première et seconde couches conductrices qui sont séparées par des couches diélectriques et percées de trous. Dans la seconde couche conductrice, les trous sont décalés par rapport à ceux de la première couche conductrice et ces couches sont raccordées à deux sources de courant alternatif. Le courant de ces sources fait apparaître, aux bords des trous parallèles au sens du courant, des champs magnétiques localisés formant, dans la couche à direction unique d'aimantation, des pièges magnétostatiques qui attirent les bulles magnétiques. Pour qu'une bulle se propage dans le canal sans pouvoir le quitter, il est indispensable de créer un piège magnétostatique d'une profondeur suffisante. Ce piège requiert, pour sa création, des courants intenses conduisant à une forte consommation de puissance qui échauffe le matériau à direction unique d'aimantation et réduit ainsi la plage de fonctionnement stable du canal. Ce canal est le siège, outre les pièges magnétostatiques utiles, d'une composante de champ magnétique dont le signe varie périodiquement, perpendiculaire à la surface de la couche à direction unique d'aimantation et qui est due au courant dans les couches conductrices. La composante de champ magnétique dont le signe varie périodiquement diminue elle aussi la plage de fonctionnement stable du canal de propagation des bulles magnétiques. Il existe un canal de propogation de bulles magnétiques indiqué dans IEEE Transactions on Magnetics, volume. MAG-21, N.5, Septembre 1985, New York, Gary L. Nelson and autres, "SELF-structured, current aperture approache for bubble memory, pages. 1782-1784), qui comporte une couche à direction unique d'aimantation portant à sa surface trois couches électroconductrices séparées par des couches diélectriques. Les première et deuxième couches conductrices comportent des trous régulièrement répartis. Dans la deuxième couche conductrice, les trous sont décalés par rapport à ceux de la première d'un quart de la période de leur répartition spatiale. Sur les côtés opposés, les couches conductrices sont munies de bornes qui, d'un côté, sont réunies entre elles et d'autre part les bornes des première et deuxième couches conductrices sont reliées respectivement aux bornes de première et seconde sources de courant alternatif, la borne de la troisième couche conductrice étant reliée à un point commun aux secondes bornes des sources. Cette connexion a pour effet que le courant dans la troisième couche conductrice engendre un champ magnétique dont la composante normale compense la composante normale du champ magnétique dû aux courants qui circulent dans les première et deuxième couches conductrices. Il existe des intervalles de temps où, dans le canal de propagation des bulles magnétiques, des pièges magnétostatiques sont créés par le courant circulant seulement dans la première ou la deuxième couche conductrice. Dans la troisième couche conductrice, la formation de pièges magnétostatiques est impossible du fait qu'il n'y a pas de trou. Dans ces conditions, pour assurer aux pièges magnétostatiques la profondeur nécessaire, il faut des courants suffisamment importants, ce qui conduit à une forte consommation de puissance lors du fonctionnement. L'invention a pour but de créer un canal de propagation de bulles magnétiques permettant d'augmenter la profondeur des pièges magnétostatiques sans obliger à augmenter les amplitudes des courants qui circulent dans les couches conductrices, ce qui permet une diminution de la puissance consommée concurremment avec l'extension de la plage de fonctionnement stable du canal. Le problème posé est résolu par le fait que, dans un canal de propagation de bulles magnétiques comportant une couche à direction unique d'aimantation qui est dotée en surface de trois couches condutrices, qui sont séparées par des couches diélectriques et munies de bornes électriques sur leurs côtés opposés, les bornes électriques d'un côté étant reliées entre elles et du côté opposé les bornes électriques d'une première et d'une deuxième couches étant reliées, respectivement, à des premières bornes d'une première et d'une seconde sources de courant alternatif dont les secondes bornes ont un point commun relié à la borne électrique restante de la troisième couche conductrice, la première et la deuxième couches conductrices comportent des rangées M, N de trous régulièrement répartis le long des trajets de propagation des bulles magnétiques, dont la longueur est à peu près égale à la demi-période de la répartition spatiale des trous dans les couches et dont la largeur est comprise entre 0,2 et 0,5 fois cette période, ayant des axes longitudinaux de symétrie qui sont perpendiculaires au sens du courant circulant entre les bornes électriques disposées sur les côtés opposés des couches , selon l'invention, dans la troisième couche conductrice, au-dessus des trous des première et deuxième couches, dont les axes longitudinaux de symétrie ont la même direction, il y a des rangées M, N de trous régulièrement répartis qui ont le même ordre de grandeur que ceux des première et deuxième couches, les trous de la deuxième couche conductrice étant décalés par rapport à ceux de la première d'une demi-période de leur répartition spatiale dans les couches et les trous de la troisième couche conductrice étant décalés par rapport à ceux de la première couche conductrice d'un quart de cette période spatiale. Il est raisonnable que l'axe longitudinal de symétrie d'au moins l'une des rangées M de trous régulièrement répartis dans les couches soit perpendiculaire au sens du courant qui circule entre les bornes électriques disposées sur les côtés opposés des couches. Il est également raisonnable que l'axe longitudinal de symétrie d'au moins l'une des rangées N des trous régulièrement répartis dans les couches soit orienté suivant le sens du courant qui circule entre les bornes électriques disposées sur les côtés opposés des couches. Il est possible que les axes longitudinaux de symétrie des rangées M de trous régulièrement répartis dans toutes les couches se trouvent dans un plan vertical unique. L'invention permet de créer des mémoires très rapides, peu encombrantes, simples à fabriquer et de faible consommation électrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lecture de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés et dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement la structure d'un canal de propagation de bulles magnétiques, selon l'invention - la figure 2 montre les chronogrammes des impulsions de courant dans les trois couches conductrices lorsque le canal de propagation des bulles magnétiques fonctionne en quatre temps, selon l'invention - la figure 3 montre les chronogrammes des impulsions de courant dans les trois couches conductrices, lorsque le canal de propagation des bulles magnétiques fonctionne en huit temps, selon l'invention ; et - la figure 4 montre les chronogrammes du courant alternatif dans les trois couches, selon l t invention. Le canal de propagation de bulles magnétiques comporte une couche à direction unique d'aimantation 1, que l'on peut voir à la figure 1, qui est dotée en surface de couches conductrices 2, 3 et 4 qui sont séparées par des couches diélectriques 5 et 6. Des trous 7 ayant des bords 8 et 9 dans la couche 2 et des trous 10 ayant des bords 11 et 12 dans la couche 3 sont décalés les uns par rapport aux autre d'une demi-période de la répartition spatiale des trous 7 ou 10 de façon que leurs bords opposés 9, 11 et 8, 12 soient face à face, des trous ayant des bords 14 et 15 dans la couche 4 étant décalés par rapport aux trous 7 de la couche 2 d'un quart de la période de répartition spatiale des trous 7. Sur leurs côtés opposés, les couches 2, 3 et 4 sont munies de bornes 16, 17, 18 et 19, 20, 21.Les bornes 16, 17, 18 sont réunies ; les sorties 19, 20 des couches 2, 3 sont reliées, respectivement, à des premières bornes de sources de courant alternatif 22, 23, la sortie 21 de la couche 4 étant reliée à un point commun aux secondes bornes des sources 22, 23. Le canal de propagation de bulles magnétiques se trouve dans un champ magnétique permanent de déplacement qui est dû à une source de champ magnétique de déplacement (non représentée). On prend pour le sens positif des impulsions de courant, celui des flèches Iî, 12, I3 de la figure 1 pour lequel les bulles magnétiques se fixent aux bords 8, 11, 15 des trous 7, 10, 13 dans les couches conductrices 2, 3, 4. Les chiffres 24, 25, 26 et 27 désignent l'emplacement de la bulle 28 en mouvement dans le canal de propagation de bulles magnétiques. Les trous 7, 10, 13 dans les couches 2, 3, 4 sont réalisés de façon que l'axe longitudinal de symétrie 29 de chacun de ces trous soit perpendiculaire au sens des courants I1, I2, I3 - Le canal de propagation des bulles magnétiques comporte des rangées N de trous 7, 10, 13 qui sont régulièrement répartis dans les couches conductrices 2, 3, 4. Les axes longitudinaux de symétrie 30 des rangées N sont orientés dans le sens des courants li, 12, 13 qui circulent respectivement dans les couches 2, 3 et 4. Le canal de propagation des bulles magnétiques peut comporter également des rangées M de trous 7, 10, 13 qui sont régulièrement répartis dans les couches conductrices 2, 3, 4. Les axes longitudinaux de symétrie 31 des rangées M sont perpendiculaires au sens des courants I2, 12, I3 passant dans les couches 2, 3, 4. Le canal de propagation de bulles magnétiques fonctionne de la façon suivante. Dans la forme considérée de réalisation particulière de l'invention, la fonction des sources de courant alternatif 22, 23 est réalisée à l'aide de sources d'impulsions de courant. Les impulsions de courant passant des la couches 2, 3, 4 depuis les sources 22, 23 engendrent, aux bords 8, 9, 11, 12, 14, 15 des trous 7, 10, 13, des champs magnétiques localisés. Là où les champs magnétiques localisés sont en opposition avec le champ de déplacement, il y a des régions d'intensité réduite du champ magnétique, c'est-à-dire des pièges magnétostatiques qui attirent les bulles magnétiques 28. Les trous 7, 10 dans les couches 2 et 3 sont décalés d'une demi-période de leur répartition spatiale et ont, en vis-à-vis, leurs bords 8, 12 et 9,11. Dans les couches 2, 3, les courant I1, I2 font naître, aux bords 8, 12 et 9,11 des trous 7, 10, des champs magnétiques alternés d'amplitude augmentée.Etant donné que les trous 13 dans la couche 4 sont décalés par rapport aux trous 7 dans la couche 2 d'un quart de la période de leur répartition spatiale et que cette couche 4 est parcourue par un courant 13 d'un sens opposé et égal à la somme des courant I et I qui traversent les couches 12 1 I1 et I2 quitraversentlescouches2, 3, la couche du matériau à direction unique d'aimantation 1 devient le siège de pièges magnétostatiques en mouvement le long du canal de propagation des bulles magnétiques qui entraînent celles-ci. Le décalage des trous 7 et 10 dans les couches 2 et 3 d'une demi-période et dans la couche 4 d'un quart de la période de leur répartition spatiale permet, en présence de courants respectifs dans ces couches, de créer des pièges magnétostatiques soit par des champs magnétiques qui apparaissent simultanément aux bords 8, 12 et 9, 11 des trous 7, 10 dans les couches 2, 3 soit par des champs magnétiques qui apparaissent aux bords 14, 15 des trous 13 dans la couche 4. Cela a permis d'augmenter la profondeur des pièges magnétostatiques aux bords des trous des couches 2, 3 et 4 sans augmenter les courants dans les couches 2 et 3. Au choix des courants dans chacune des couches 2 et 3 préside la condition de créer, aux bords des trous 7 et 10, des pièges magnétostatiques d'une profondeur égale et suffisante pour assurer le déplacement des bulles magnétiques. Plus la couche conductrice se trouve loin de la couche à direction unique d'aimantation 1, plus son courant est important. Le courant dans la couche conductrice 4 qui est la somme des courants dans les couches conductrices 2 et 3 est dans un sens opposé à celui de ces courants. Dans le chronogramme de la figure 2, les impulsions de courant I1 et 12 sont supposées être identiques. Pour le départ, on prend le temps t1 auquel des courants circulent en sens opposé dans les couches 2 et 3 de la figure 1 : dans la couche 2, le courant I1 est négatif et dans la couche 3 le courant 12 est positif, dans la couche 4 le courant 13 étant pratiquement nul. Aux bords 8 les trous 7 de la figure 1 et aux bords 12 des trous 10, il se produit simultanément des pièges magnétostatiques qui, en s'ajoutant, forment des pièges magnétostatiques profonds à la position 24, qui retiennent les bulles magnétiques 28 respectives. Au temps t2 de la figure 2, dans la couche 2, le courant I1 ne change pas, mais le courant I2 dans la couche 3 s t inverse pour devenir négatif, la couche 4 est alors parcourue d'un double courant positif I Avec ces sens des courants Iî, I2, I les champs magnétiques aux bords 8 et 12 de la figure 1 des trous 7 et 10 s'annulent mutuellement. Les pièges magnétostatiques profonds ne sont plus créés que par le double courant aux bords 15 des trous 13 dans la couche 4 ce qui provoque un déplacement des bulles magnétiques 28 à la position 25. Au temps t3 de la figure 2, dans la couche 2, le courant I1 change de sens pour devenir positif tandis que dans la couche 3, le courant I2 reste négatif et que dans la couche 4, le courant 13 disparaît pratiquement. Pour ces sens des courants I1 et I2, des pièges magnétostatiques vont apparaître aux bords 9 des trous 7 et aux bords 11 des trous 10 pour former des pièges magnétostatiques profonds à la position 26, vers laquelle se dirigent les bulles magnétiques 28. Au temps t4 de la figure 2, le courant Iî reste positif dans la couche 2 de la figure 1, le courant I2 dans la couche 3 s'inverse pour devenir positif et dans la couche 4, il y a un double courant négatif I3. Cela a pour effet l'annulation mutuelle des champs magnétiques aux bords 9 des trous 7 et aux bords 11 des trous 10. Les pièges magnétostatiques profonds sont alors uniquement créés par le double courant aux bords 14 des trous 13 dans la couche 4 et les bulles magnétiques 28 prennent les positions 27 de la figure 1. Par la suite, ce cycle de quatre temps de propagation des bulles 28 reprend. Pour que les bulles magnétiques aient à faire les mêmes trajets entre les positions 24, 25, 26 et 27, les trous 7, 10, 13 doivent avoir une longueur à peu près égale à la demi-période de la répartion des trous dans la couche. Des trous 7, 10, 13, larges de plus d'une demi-période de leur répartition spatiale dans la couche, sont prohibitifs pour des causes technologiques ; d'autre part, si la largeur des trous 7, 10, 13 est inférieure à 0,2 fois la période de leur répartition spatiale dans la couche, la profondeur des pièges magnétostatiques créés à proximité des bords de ces trous diminue par insuffisance du courant qui les parcourt. Plus le couplage des bords 8, 12 et 9, 11 des trous 7 et 10 est précis, c'est-à-dire que les axes longitudinaux de symétrie 31 des rangées M de trous 7, 10, 13 qui sont régulièrement répartis dans toutes les couches 2, 3, 4 se situent dans le même plan vertical, plus les pièges magnétostatiques créés par les champs magnétiques aux bords, par exemple, 9, 11, 15, des trous 7, 10, 13 sont profonds. Pour assurer une propagation des bulles 28 suivant des trajectoires fermées, indispensable à la création de mémoires de grande capacité, l'axe longitudinal de symétrie 31 d'au moins l'une des rangées M de trous régulièrement répartis peut être perpendiculaire au sens des courants Iî, 12, 13 dans les couches 2, 3, 4. Au même titre, l'axe longitudinal de symétrie d'au moins l'une des rangées N de trous régulièrement répartis peut être orienté suivant le sens des courants T Iî, 12, I3 dans les couches 2, 3, 4. Dans le cas d'une alimentation du canal de propagation des bulles magnétiques par des impulsions positives et négatives de courant, qui sont espacées par des intervalles de courant nul (figure 3), les bulles magnétiques prennent, en cours de propagation, quatre positions intermédiaires (entre les positions 24 et 25, 25 et 26, 26 et 27, 27 et 24), lorsque les pièges magnétostatiques sont créés par des courants passant dans l'une des couches 2 ou 3 et dans la couche 4. L'alimentation du canal de propagation de bulles magnétiques peut se faire au moyen de courants sinusoïdaux comme cela est représenté à la figure 4. Il en résulte des pièges magnétostatiques d'une profondeur égale qui se déplacent à une vitesse uniforme, déterminée par la fréquence de ces courants. La disposition des couches conductrices au-dessous de la couche du matériau à direction unique d'aimantation peut être quelconque. De cette façon, l'invention permet d'augmenter la profondeur des pièges magnétostatiques sans obliger à une augmentation des courants passant dans ces couches. On a pu ainsi réduire la consommation en puissance du canal tout en augmentant la plage de stabilité de son fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Canal de propagation de bulles magnétiques, du type comportant une couche à direction unique d'aimantation qui est dotée en surface de couches électroconductrices qui sont séparées par des couches diélectriques et qui sont munies de bornes électriques sur leurs côtés opposés, les bornes électriques d'un côté étant réunies entre elles, et du côté opposé, les bornes électriques des couches sont reliées respectivement à des premières bornes de sources de courant alternatif dont les secondes bornes ont un point commun qui est relié à la borne d'une des couches, les couches conductrices comportant des rangées M, N de trous qui sont régulièrement répartis le long des trajets de propagation des bulles magnétiques, dont la longueur est à peu près égale à la demi-période de la répartition spatiale des trous dans les couches et dont la largeur est comprise entre 0,2 et 0,5 fois cette période, les axes longitudinaux de symétrie étant perpendiculaires au sens du courant circulant entre les bornes se trouvant sur les côtés opposés des couches, caractérisé en ce que dans la couche conductrice (4) au-dessus des trous (7, 10) des couches (2, 3), dont les axes longitudinaux de symétrie ont la même direction, il y a des rangées M, N de trous régulièrement répartis (13) qui ont des dimensions du même ordre de grandeur que les trous (7, 10) dans les couches (2, 3), en ce que les trous (10) dans la couche conductrice (3) sont décalés par rapport aux trous (7) dans la couche conductrice (2) d'une demi-période de leur répartition spatiale dans ces couches, les trous (13) dans la couche conductrice (4) étant décalés par rapport aux trous (7) dans la couche conductrice (2) d'un quart de cette période de répartion spatiale. 2. Canal selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal de symétrie (31) d'au moins l'une des rangées M de trous (7, 10, 13) régulièrement répartis dans les couches (2, 3, 4) est perpendiculaire au sens du courant qui circule entre les bornes électriques (16, 17, 18 et 19, 20, 21) qui sont disposées sur des côtés opposés des couches (2, 3, 4). 3. Canal selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal de symétrie (30) d'au moins l'une des rangées N de trous (7, 10, 13) qui sont régulièrement répartis dans les couches (2, 3, 4) est orienté suivant le sens du courant qui circule entre les bornes (16, 17, 18 et 19, 20, 21) qui sont disposées sur des côtés opposés des couches (2, 3, 4). 4. Canal selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les axes longitudinaux de symétrie (31) des rangées M de trous (7, 10, 13) qui sont régulièrement répartis dans toutes les couches (2, 3, 4) sont dans un plan vertical unique.