- •1. Функциональная электроника.
- •1.1. Особенности функциональной электроники
- •1.2. Динамическая неоднородность.
- •1.3. Основные направления и тенденции развития
- •2. Функциональная акустоэлектроника
- •2.1. Физические основы
- •2.1.1. Динамические неоднородности
- •2.1.2. Континуальные среды
- •2.1.3. Генераторы динамических неоднородностей
- •2.1.4. Устройство управления динамическими
- •2.1.5. Детектирование динамических неоднородностей
- •2.2. Приборы функциональной акустоэлектроники
- •2.2.1. Линии задержки
- •2.2.2. Устройства частотной селекции
- •2.2.3. Генераторы на пав
- •2.2.4. Усилители
- •2.2.5. Акустические преобразователи
- •3. Функциональная диэлектрическая
- •3.1. Физические основы
- •3.1.1. Динамические неоднородности
- •3.1.2. Континуальные среды
- •3.1.3. Генераторы динамических неоднородностей
- •3.1.4. Другие элементы приборов
- •3.2. Приборы и устройства функциональной
- •3.2.1. Слоистые структуры
- •3.2.2. Устройства памяти
- •3.2.3. Процессоры
- •4. Функциональная полупроводниковая электроника
- •4.1. Физические основы
- •4.1.1. Динамические неоднородности в полупроводниках
- •4.1.2. Континуальные среды
- •4.1.3. Генераторы динамических неоднородностей
- •4.1.4. Устройства управления динамическими
- •4.1.5. Детекторы динамических неоднородностей
- •4.2. Приборы и устройства функциональной
- •4.2.1. Аналоговые процессоры на пзс-структурах
- •4.2.2. Цифровые процессоры на пзс-структурах
- •4.2.3. Запоминающие устройства на пзс-структурах
- •4.2.4. Биспин-приборы
- •4.2.5. Приборы на волнах пространственного заряда
- •4.2.6. Ганновские приборы
- •5. Функциональная магнетоэлектроника
- •5.1. Физические основы
- •5.1.1. Динамические неоднородности
- •5.1.2. Континуальные среды
- •5.1.3. Генерация, детектирование и управление
- •5.2. Приборы и устройства функциональной
- •5.2.1. Процессоры сигналов на цмд
- •5.2.2. Процессоры сигналов на мсв
- •5.2.3. Запоминающие устройства на цмд
- •5.2.4. Запоминающие устройства на магнитных вихрях
- •5.2.5. Запоминающие устройства на магнитных пленках
- •6. Функциональная криоэлектроника
- •6.1. Физические основы криоэлектроники
- •6.2. Исторические аспекты криоэлектроники
- •6.3. Основные направления криоэлектроники
- •6.4. Приборы криоэлектроники
- •7. Функциональная молекулярная
- •7.1. Физические основы
- •7.1.1. Динамические неоднородности
- •7.1.2. Континуальные среды
- •7.1.3. Другие элементы приборов
- •7.2. Молекулярные устройства
- •7.3. Автоволновая электроника
- •7.4. Биоэлектроника
- •8. Функциональная хемотроника
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5.2.3. Запоминающие устройства на цмд
Наиболее широкое применение ЦМД нашли в устройствах памяти, позволяющих получить высокую плотность записи информации, энергонезависимость, малую потребляемую мощность, высокое быстродействие, низкую стоимость. Отсутствие движущихся носителей позволяет ЗУ на ЦМД использовать в бортовых системах. Информационные структуры ЗУ на ЦМД могут быть организованы различными способами. Для ЗУ большой информационной емкости характерна организация последовательно-параллельного типа. Рассмотрим структуру с раздельными регистрами ввода-вывода информации и п-накопительными регистрами (рис. 5.12).
Накопительные регистры (HP) формируются на основе ДПС и информация в них поступает из генератора Г через регистр ввода (РВ) и однонаправленного переключателя (П). Накопительные регистры связаны с регистром вывода Рвыв с помощью репликаторов-переключателей (Р/П), которые при считывании работают в режимах реплицирования. Копии выбранного блока информации из HP попадают в Pвыв, а далее в детектор Д. В свободные поля через однонаправленные переключатели записываются новые информационные блоки (рис. 5.12, а). На рис. 5.12, б приведены схемы операций обработки информации. Позиция 1 иллюстрирует операцию стирания в Р/П, 2 - запись в однонаправленном переключателе и 3 - считывание в Р/П. В этом случае информация считывается без ее разрушения.
Рис. 5.12. Организация последовательно-параллельной
структуры хранения информации: а – с раздельным входом-выходом; б – схема обработки информации
Конструкция ЗУ на ЦМД приведена на рис. 5.13. Микросборка монтируется в корпусе 5 типа DIP. Отдельный чип изготовляется по планарной технологии групповым методом. В последнее время в качестве подложки чипа используется сапфировая подложка. На нее наносится феррит-гранатовая пленка, в которой могут образовываться домены. С помощью фотолитографии формируются токовые шины, пермаллоевые (Ni/Fе) доменопередвигающие структуры. ЧИП защищен пленкой нитрида кремния и закрепляется на диэлектрической немагнитной пластине. Два постоянных самарий-кобальтовых магнита 3 создают внешнее поле Нвн,, формирующее в феррит-гранатовой пленке ЦМД оптимальных размеров. Между постоянными магнитами помещены две ортогональные катушки 2 и 4, управляемые смещенными на 90° по фазе токами. Это позволяет создать управляющее поле Нупр, вращающееся по часовой стрелке в плоскости ЧИПа: собранная конструкция помещается в корпус со стандартными штырьками, который экранируется от внешнего магнитного поля.
Рис. 5.13. Конструкция микросборки ЗУ на МВД (а)
и структура слоев отдельного чипа (б)
ЗУ на ЦМД формируется в ЦМД-накопитель, состоящий из нескольких ЦМД-микросборок. Последние выполняют ряд сложных функций, среди которых роль носителей записанного информационного массива, обслуживающих электронных схем и узлов для обеспечения замен, считывания и регенерации информации.
Основным элементом ЦМД-накопителя являются ЦМД-микросборки, содержащие в корпусе одну (однокристальные) или несколько (многокристальные) ЦМД-микросхемы, катушки управления полем, постоянные магниты, плату управляющих схем и электромагнитный и электростатический экраны.
Повышение плотности записи информации в устройствах на ЦМД-доменах может быть достигнуто за счет уменьшения диаметра домена. На доменах диаметром около 1 мкм созданы ЗУ с плотностью записи порядка 108 бит/см2.
Разрабатываются устройства с субмикронными размерами доменов.
Уменьшения размеров носителя информации можно получить, перейдя на ЗУ на вертикальных блоховских линиях. Информационный массив в этом случае формируется из страйпов.
Канал ввода информации состоит из генератора ВБЛ, доменопередвигающей структуры с числом позиций равной числу страйпов и токовых шин. Эта система осуществляет преобразования типа ЦМД ВБЛ.
Канал вывода информации имеет в своем составе систему репликаторов (по числу страйпов), осуществляющих преобразование типа ВБЛ ЦМД. Сформированная кодовая последовательность ЦМД направляется в детектор, где происходит считывание информации. Информационная емкость ЗУ на ВВЛ достигает 1,5 ∙ 109 бит.
Ведутся исследования по созданию «интеллектуальных» ЦМД-ВБЛ систем, в которых на одном кристалле размещены логический процессор и информационный массив. В такой системе можно совместить на одной плате процессы хранения и обработки информационных массивов в реальном масштабе времени со скоростью выше 1010 байт/с.
Устройства памяти на цилиндрических магнитных доменах весьма перспективны. Плотность записи таких устройств достигает 105 бит/см2 при скорости обработки информации 3∙106 бит/с. Преимущество этих устройств заключается также в том, что магнитные домены могут составить систему идентичных элементов, реализующих функции логики, памяти и коммутации без нарушения однородности структуры материала носителя информации. Следовательно, кристалл на магнитных доменах является вычислительной средой, на поверхности которой посредством системы внешних аппликаций можно размещать схемы, реализующие различные комбинации логических и переключающих функций и функций памяти.