Переключатель цилиндрических магнитных доменов Советский патент 1984 года по МПК G11C11/14 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении запоминающих устройств на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД).

Известен переключатель ЦМД, содержащий входной и выходной каналы продвижения доменов, образованные из пермаллоевых аппликаций Т-, У- и J-образной формы, и. токопроводящую шину, выполненную в одном слое с пермаллоевыми аппликациями каналов продвижения ЦМД. Причем токопроводящая шина пересекает У-образную аппликацию входного канала, образуя над шиной пермаллоевый выступ, магнитосвязанный с аппликациями входного канала. Продвижение ЦМД по У-образной аппликации входного канала осуществляется при наличии в управляющей шине импульса тока такой полярности, при которой в шине, со стороны пермаллоевого выступа, создается магнитное поле, отталкивающее домен. Это поле нейтрализует притягивающий полюс выступа и препятствует продвижению домена на вершину этого выступа. Продвижение ЦМД по входному каналу осуществляется только при подаче в управляющую ши,ну импульса тока длительностью не менее половины периода управляющего поля Нуу 1.

Недостатками данного устройства являются узкая область устойчивой работы, связанная с критичностью функциональных зазоров между T-,J - и У-образными аппликациями и трудностью технологического выполнения пермаллоевого выступа У-образной аппликации в устройствах с диаметром менее 2 мкм; ограниченность функциональных возможностей переключателя (возможна только операция переключения ЦМД без реплицирования); отсутствие возможности использования переключателя в доменных накопителях с повышенной плотностью записи информации в связи с ограниченностью размеров поперечного сечения управляющей шины, связанной с электромиграционной стойкостью материала шины; повышенное энергопотребление, связанное с высоким электрическим сопротивлением управляющей шины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является переключатель ЦМД, содержащщий магнитоодноосную пленку, на которой расположены входной канал продвижения ЦМД, образованный С- и Т-образными пермаллоевыми аппликациями, выходной канал продвижения ЦМД, содержащий С-образные пермаллоевые аппликации, и токопроводящая шина, выполненная в одном слое с аппликациями каналов продвижения ЦМД. Токопроводящая шина выполняет функции растяжения, переключения и реплицирования информационных доменов. Переключение или реплицирование ЦМД проводится с помощью предварительного растяжения доменов на Т-образной аппликации входного канала при подаче в управляющую шину импульса тока такой полярности, при которой созданное в зоне переключения магнитное поле растягивает домен 2.

Однако известный переключатель ЦМД обладает недостатком, связанным с малой областью устойчивой работы в режиме переключения ЦМД. Переключение ЦМД возможно только при низких полях смещения Нем .При больших полях Нем для переключения ЦМД требуется подавать в управляющую щину импульс тока высокой амплитуды, так как наводимый внешним полем управления Нгу .притягивающий домен магнитный полюс на С-образной аппликации недостаточен, чтобы захватить и растянуть домен с Т-образной аппликации на С-аппликацию. В результате этого даже при выборе оптимального расстояния между С- и Т-образными аппликациями при повышенном поле Ньч и, соответственно, повышенной ам0 плитуде тока в шине ЦМД не переключается в выходной канал, а коллапсирует в зоне переключения. Этот недостаток является существенным при работе переключателя совместно с другими функциональными узлами доменного накопителя, поскольку общая область устойчивой работы накопителя в об.ласти высоких полей смещения резко снижается (почти на 50%; по сравнению с генератором и датчиком считывания ЦМД).

Проходящие по управляющей шине им пульсы тока высокой амплитуды, создающие требуемое магнитное поле для растяжения, переключения и реплицирования ЦМД, ограничивают (в сторону уменьшения) реальные размеры сечения управляющей шины. Этот недостаток снижает надежность устройств с малыми размерами ЦМД, в которых сечение управляющей шины не обеспечивает прохождение импульсов тока требуемой плотности. Необходимость использования управляющих импульсов тока высокой

0 амплитуды в области повышенных полей смещения при растяжении, переключении и реплицировании ЦМД приводит к значительному повышению потребляемой мощности перекл1ючателя-репликатора.

Цель изобретения - снижение мощности, потребляемой переключателем ЦМД.

Поставленная цель достигается тем, что переключатель ЦМД, содержащий магнитаодноосную пленку, на которой расположены параллельно входной канал продвижения

Q ЦМД из С- и Т-образных пермаллоевых аппликаций, выходной канал продвижения ЦМД из С-образных пермаллоевых аппликаций и токопроводящая шина, выполненная в одном слое с пермаллоевыми аппликациями каналов продвижения ЦМД и раз5 мещенная между ними, содержит в выходном канале продвижения ЦМД дополнительную Т-образную пермаллоевую аппликацию, расположенную зеркально по отношению к

Т-образной пермаллоевой аппликации входного канала продвижения ЦМД, и дополнительную токопроводящую шину, расположенную между каналами продвижения ЦМД параллельно токопроводящей шине, причем токопроВодящая и дополнительная токопроводящая шины гальванически связаны с прилежаш.ими краями верхней и соответствующей боковой перемычки соответственно Т-образной пермаллоевой аппликации входного канала продвижения ЦМД и дополнительной Т-образной пермаллоевой аппликации выходного канала продвижения ЦМД.

На фиг. 1 изображена конструкция переключателя ЦМД; на фиг. 2 и 3 - последовательные стадии перехода ЦМД из входного в выходной канал продвижения ЦМД.

Устройство содержит магнитоодноосную пленку 1, на которой расположены параллельно выходной 2 и входной 3 каналы продвижения ЦМД из С-образных 4, Т-образной 5 и дополнительной Т-образной 5 пермаллоевых аппликаций, токопроводяш,ая 6 и дополнительная токопроводяш.ая 7 шины, гальванически связанные с аппликациями 5 и 5 соответственно.

Вектор управляющего поля 8 вращается в плоскости пленки 1 по часовой стрелке.

Цереключатель ЦМД работает в следующих режимах.

Режим реплицирования ЦМД.

На фиг. 2 а-д показано расположение информационных ЦМД во входном и выходном каналах продвижения ЦМД. Цри положении вектора управляющего поля Нуу, показанном на фиг. 2а и б, информационный домен Д движется по Т-образной аппликации 5 входного канала 3. Цри незначительном дальнейшем повороте вектора поля Hvy (фиг. 20) в токопроводящие шины подаются короткие (0,1-0,2 мкс) импульсы тока ij и i с равной амплитудой (40-45 мА) и такой полярности, при которой между двумя шинами создается магнитное поле, растягивающее домен Д,. Растянутый домен Д одним концом захватывается притягивающим полюсом Т-образной аппликации 5 выходного канала, а другим концом жестко фиксируется притягивающим полюсом Т-образной аппликации 5 входного канала. Цричем притягивающие ЦМД магнитные полюса Т-образных аппликаций обоих каналов значительно усиливаются за счет гальванической связи этих аппликаций токопроводящими шинами, расположенными параллельно направлению вектора управляющего поля (фиг. 2в). Такая взаимосвязь токопроводящих щин и аппликаций, позволяющая сблизить между собой Шины и усилить притягивающие полюса аппликаций, значительно облегчает режим растяжения доменов между каналами и обеспечивает надежное фиксирование растянутого домена на аналогичных аппликациях обоих каналов.

При незначительном повороте вектора поля Нуу от направления, показанного на фиг. 2г, в управляющие шины подаются короткие (50-100 не) импульсы тока обратной полярности, при которой растянутый домен Д реплицируется (разрезается) на два домена: Д и Д. Цри дальнейшем повороте вектора поля Нуу (фиг. 2() домен Д дви10 жется по аппликациям.входного канала 3, а домен Д - по аппликациям выходного канала 2. Следует отметить, что созданные пазы между вершинами Т-образных аппликаций и токопроводящими щинами обоих каналов обеспечивают надежное продвиже ние доменов через токопроводящие шины, гальванически связанные с Т-образными аппликациями.

На фиг. 2е показана фазовая диаграмма импульсов тока ij и i, проходящих по упQ равляющим шинам в режиме растяжения ЦМД и реплицирования растянутого домена.

Режим переключения ЦМД. На фиг. 3 а-г показано расположение информационных доменов во входном и выход5 ном каналах продвижения ЦМД. Цри положении вектора управляющего поля , показанном на фиг. За информационный домен Д растягивается по верщине и выступу Т-образной аппликации входного канала. Цри направлении вектора , показанном на фиг. 3 б и в, в управляющие шины подаются длинные (равные почти половине периода вращения поля ) импульсы тока i и ij с одинаковой амплитудой (20 мА) и такой полярности, при которой домен Д растягивается между щинами и притягивается к полюсу Т-образной аппликации 5 выходного канала. Цри дальнейшем вращении вектора поля домен Д переключается на Т-образную аппликацию 5 выходного канала (фиг. Зв), так как продвижению

0 домена Д по Т-образной аппликации 5 входного канала препятствует магнитное поле с внешней стороны щины, а затем продолжает продвигаться по Т-образной аппликации 5 выходного канала (фиг. Зг).

На фиг. 3(3 показана фазовая диаграм5 ма импульсов тока i и i, проходящих по управляющим щинам в режиме переключения ЦМД из входного в выходной канал. Величины управляющих импульсов тока, приводимые выше, соответствуют устройст- вам, выполненным на магнитоодноосной пленке кальций-германиевбго граната с ЦМД диаметром 1 мкм, полем коллапса HO 300-320Э и намагниченностью насыщения 4FMs. 640-680 Гс.

Снижение потребляемой мощности пред5 лагаемого переключателя ЦМД осуществляется, во-первых, уменьшением в 2 раза по сравнению с прототипом амплитуды управляющих импульсов тока, необходимых для

создания требуемого магнитного поля растяжения, реплицирования и переключения ЦМД, за счет введения в устройство дополнительной шины, во-вторых, при прочих равных условиях, увеличением в 3 раза магнитного поля от двух шин в зоне переключения ЦМД за счет введения новой связи между токопроводящими шинами и Т-образными аппликациями обоих каналов, которая позволила уменьшить в 3 раза расстояние между шинами; в-третьих, уменьшением в 1,5 раза амплитуды импульса тока, необходимого для растяжения ЦМД, за счет значительного усиления магнитных полюсов Т-образных аппликаций каналов при параллельном расположении токопроводящих шин относительно направления вектора поля ., при котором производится растяжение домена; в-четвертых, уменьшением амплитуды импульса тока, необходимого для реплицирования растянутого домена, за счет сильного отталкивающего домен магнитного поля на Т-образной аппликации входного канала.

Предлагаемый переключатель ЦМД выполней в одном слое пермаллоя, не требуюш,ем сложной технологической операции совмешения и может быть применен в доменных накопителях большой емкости с ЦМД диаметром 1 мкм и менее.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ДОМЕНОВ, содержащий магнитоодноосную пленку, на которой расположены параллельно входной канал продвижения цилиндрических магнитных доменов из С- и Т-образных пермаллоевых аппликаций, выходной канал продвижения цилиндрических магнитных доменов из С-образных пермаллоевых аппликаций и токопроводящая шина, выполненная в одном слое с пермаллоевыми аппликациями каналов продвижения цилиндрических магн1 ных доменов и размещенная между ними, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, он содержит в выходном канале продвижения цилиндрических магнитных доменов дополнительную Т-образную пермаллоевую аппликацию, расположенную зеркально по отношению к Т-образной пермаллоевой аппликации входного канала продвижения цилиндрических магнитных доменов, и дополнительную токопроводящую шину, расположенную между каналами продвижения цилиндрических магнитных доменов параллельно токопроводящей шине, причем токопроводящая и дополнительная токопроводящая шины гальванически связаны с прилежащими краями верхней и соответствующей боковой перемычек соответственно Т-образной пермаллоевой S аппликации входного канала продвижения цилиндрических магнитных доменов и до(Л полнительной Т-образной пермаллоевой аппликации выходного канала продвижения цилиндрических магнитных доменов. оо оо ю со

1- I