專利名稱：使用電磁陣列的存儲系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括記錄載體和存儲設(shè)備的存儲系統(tǒng)，該記錄載體具有信息面，該信息面配備有構(gòu)成比特位置陣列的電磁材料，在比特位置處所述材料的磁狀態(tài)代表它的數(shù)值。
本發(fā)明還涉及一種記錄載體，它包括在配備有構(gòu)成比特位置陣列的電磁材料層的基片上的信息面，在比特位置處所述材料的磁狀態(tài)代表它的數(shù)值。
本發(fā)明還涉及一種存儲設(shè)備。
用于存儲信息的存儲系統(tǒng)、記錄載體、和設(shè)備是從專利US5,956,216中獲知的。使用在盤型記錄載體上的磁材料的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是熟知的，例如像軟盤那樣的可移動式磁記錄載體。該文獻(xiàn)描述圖案型的磁記錄載體。記錄載體具有信息面，該信息面配備有可被來自寫磁頭的適當(dāng)?shù)拇艌龃呕拇艑?。具體地，信息面配備有非磁性基片和可以具有兩個磁化值的磁域單元。磁域單元構(gòu)成用于存儲數(shù)據(jù)的單個比特的比特位置。該設(shè)備具有磁頭和寫入單元，用于把信息記錄在記錄載體上的由比特位置構(gòu)成的磁道上。比特位置的數(shù)值必須通過對與該比特位置相對的讀/寫磁頭進(jìn)行定位而被設(shè)置或檢索，所述定位是例如通過掃描該磁道而實(shí)現(xiàn)的。已知的磁存儲系統(tǒng)的問題在于，該掃描不允許立即隨機(jī)訪問任何比特位置。經(jīng)過跳躍把磁頭定位到磁道上所需要的部分的過程是費(fèi)時的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種允許快速訪問比特位置的、包括用于存儲信息的記錄載體和設(shè)備的系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的第一方面，所述目的是用在開頭段落中規(guī)定的存儲系統(tǒng)完成的，該存儲設(shè)備具有用于與信息面配合工作的交界面，所述交界面配備有對電磁材料的所述磁狀態(tài)敏感的電磁單元陣列，所述記錄載體可被耦合到存儲設(shè)備并可以從存儲設(shè)備上拆下，以及所述系統(tǒng)具有對準(zhǔn)裝置，用于在所述耦合期間把比特位置定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。
按照本發(fā)明的第二方面，所述目的是用在開頭段落中規(guī)定的記錄載體完成的，其特征在于，記錄載體包括對準(zhǔn)裝置，用于在所述耦合期間把比特位置定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。
按照本發(fā)明的第三方面，所述目的是用在開頭段落中規(guī)定的設(shè)備完成的，其特征在于，該設(shè)備包括與信息面配合工作的交界面，所述交界面配備有對電磁材料的所述磁狀態(tài)敏感的電磁單元陣列；以及對準(zhǔn)裝置，用于在所述耦合期間把電磁單元定位到靠近在電磁單元與相應(yīng)的比特位置之間的近場工作距離內(nèi)的比特位置。
由與信息面配合工作的電磁單元組成的陣列的效果是來自大量比特位置的數(shù)據(jù)可以經(jīng)由電磁交互作用同時被檢索。這具有可以高速存取數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。特別是，該對準(zhǔn)與一個掃描系統(tǒng)的不同之處在于該陣列與平行于信息面的比特位置對準(zhǔn)，另外還在于相對于信息面的高度。與掃描硬磁盤系統(tǒng)相比較，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要在磁頭與盤之間的高掃描速度，這可防止毀滅性的磁頭-磁盤的交互作用，如磁頭碰撞。
本發(fā)明是基于以下的認(rèn)識。硬磁盤存儲系統(tǒng)提供非可移動式記錄載體，它可以通過在用戶設(shè)備的層或圖案中的磁化材料被記錄。然而，像軟盤那樣的可拆卸磁盤是慢的和大的，并且需要對于機(jī)械撞擊敏感的掃描機(jī)構(gòu)。本發(fā)明者已看到，在記錄載體上的數(shù)據(jù)可以通過把信息面的表面緊密靠近電磁單元陣列而被快速和可靠地存取。這些單元可以檢測實(shí)際上與比特位置的最小尺度處在同一個數(shù)量級的預(yù)定的近場工作距離內(nèi)的磁狀態(tài)。為了使得這些單元與近場工作距離內(nèi)的比特位置相對和靠近，需要對準(zhǔn)。通過使用例如從生產(chǎn)MRAM的磁存儲設(shè)備獲知的固態(tài)生產(chǎn)方法，可以生產(chǎn)適當(dāng)?shù)淖x/寫單元。
在記錄載體的實(shí)施例中，基片由柔性的材料制成，以便允許把比特位置定位到靠近到比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。剛性的基片需要高級別的面。柔性的材料具有的優(yōu)點(diǎn)是通過在柔性的材料上施加壓力，可以容易達(dá)到在比特位置與電磁單元之間的緊密接觸。
按照本發(fā)明的記錄載體和存儲設(shè)備的另外的優(yōu)選實(shí)施例在另外的權(quán)利要求中給出。
通過參照在以下的說明中作為例子描述的實(shí)施例和參照附圖，將明白和進(jìn)一步闡述本發(fā)明的這些和其它方面，其中

圖1示出信息載體部分(頂視圖)，
圖2示出信息載體部分和電磁單元，圖3示出讀出部分，圖4a示出存儲設(shè)備(項(xiàng)視圖)和記錄載體，圖4b示出存儲設(shè)備(側(cè)視圖)和記錄載體，圖4c示出在盒式磁盤中的記錄載體，圖5示出電磁單元陣列，圖6示出讀模式下的傳感器單元，以及圖7示出寫模式下的讀/寫單元。
在圖中，對應(yīng)于已描述的單元的單元具有相同的參考編號。
圖1示出信息載體部分(頂視圖)。信息載體部分10具有信息面，該信息面配備有構(gòu)成比特位置的陣列11的磁性材料12。在信息面上材料12的磁狀態(tài)提供用于表示比特位置的數(shù)值的物理參數(shù)。應(yīng)當(dāng)注意，信息面位于信息載體部分10的頂面13上。信息載體部分的頂面13用來耦合到讀出部分的交界面。信息面被認(rèn)為是存在于離物理上的頂層的有效距離處，例如，用于保護(hù)信息面的薄的覆蓋層可以構(gòu)成信息載體部分的外層。而且，應(yīng)當(dāng)注意，遠(yuǎn)離頂面13和處在預(yù)期的讀出部分的近場工作距離以外的材料不被看作為信息面的一部分。在所述讀出部分中的電磁單元被放置在信息面附近，但像污染物那樣的某些居間材料可能存在于該信息面與電磁單元之間。因此，有效距離由任何居間材料確定。預(yù)期的讀出單元具有從交界面向外向信息面延伸的近場工作距離。下面參照圖2說明用于讀信息的、在信息面處的材料的磁狀態(tài)的物理影響。
圖2示出信息載體部分和電磁單元。信息載體部分由基片21構(gòu)成。信息面在基片21的頂面上由磁性材料層22構(gòu)成，信息層的區(qū)域構(gòu)成比特位置陣列23。在第一電磁單元24對面的第一比特位置中，材料具有例如表示邏輯值1的磁狀態(tài)；在第二電磁單元25對面的第二比特位置中，材料具有表示邏輯值0的磁狀態(tài)；以及在第三電磁單元26對面的第三比特位置中，材料具有表示邏輯值1的磁狀態(tài)。電磁單元24、25、26具有用于檢測磁狀態(tài)的多層堆疊，如圖6詳細(xì)地示出的。多層堆疊的頂層受比特位置的磁狀態(tài)影響。磁性材料層23可以通過熟知的用于磁介質(zhì)的制造方法被應(yīng)用，以及在生產(chǎn)期間可以應(yīng)用編程，用于預(yù)先設(shè)置比特位置的磁狀態(tài)。適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ㄊ鞘褂醚谀５臑R射或模壓。
圖3示出讀出部分。讀出部分30用來與上述的信息載體部分配合工作。此外，讀出部分具有交界面32。交界面32配備有電磁單元陣列31。該陣列是對近場工作距離上的材料的磁狀態(tài)敏感的電磁傳感器單元的二維布局。該陣列類似于下面參照圖5描述的比特單元的固態(tài)MRAM陣列。
應(yīng)當(dāng)注意，可以選擇電磁材料與傳感器單元的其它組合。在另一個實(shí)施例中，傳感器單元被安排來發(fā)射作為用于影響材料(例如從CD-RW獲知的相變材料)的狀態(tài)的電磁場的光以及檢測材料對于離光源的近場工作距離的影響。下面描述的另外的實(shí)施例是基于磁性材料的使用。適用的材料是硬磁材料以及適用的電磁單元是基于磁阻效應(yīng)。下面參照圖6和7描述一個例子。
圖4a示出存儲設(shè)備(頂視圖)和記錄載體。存儲設(shè)備具有外殼35和開口36，用于容納記錄載體40。
記錄載體40包括信息載體部分10，該信息載體部分10具有信息面，該信息面具有如上參照圖1和2描述的比特位置陣列11。而且，記錄載體具有對準(zhǔn)單元41，以便與在設(shè)備上的互補(bǔ)對準(zhǔn)單元38配合，用于在所述耦合期間把比特位置定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。記錄載體的讀出是通過如下所述的在將介質(zhì)插入到讀出設(shè)備期間提供適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)和對正(registration)而實(shí)現(xiàn)的。在一個實(shí)施例中，對準(zhǔn)單元是信息載體部分的外壁的預(yù)定的和精確地成形的部件。應(yīng)當(dāng)注意，記錄載體基本上只是如上所述的信息載體部分，或是包含信息載體部分的組件。例如，承載信息面的單個基片進(jìn)一步被成形，以便適應(yīng)幾種類型的對準(zhǔn)單元，如后面描述的。
當(dāng)把記錄載體40耦合到存儲設(shè)備35時，記錄載體被放置在開口36上。開口36被配備有如以上參照圖3描述的讀出單元30上的交界面32，并配備有對準(zhǔn)單元38，例如凸起的銷(pin)。對準(zhǔn)單元38，41被安排用來確定在記錄載體上的比特位置在平行于交界面的平面方向上相對于讀出單元30的交界面位置的位置。
在一個實(shí)施例中，開口36是外殼的表面上的凹槽，該凹槽具有作為對準(zhǔn)單元精確地成形的壁，用于與記錄載體40的外圓周相配合工作，以便對準(zhǔn)信息載體部分。
在一個實(shí)施例中，存儲設(shè)備配備有處理電路，用于分析電磁單元的讀出信號，以便消除相鄰的比特位置的影響。任何電磁單元都會或多或少地受到鄰近的比特位置的影響，特別是由于某些剩余的未對準(zhǔn)。然而，通過分析相鄰的電磁單元的讀出信號和從當(dāng)前的讀出信號中減去它們的某些部分，當(dāng)前的比特位置的檢測到的值被改進(jìn)。因此，提供了碼元間干擾的電子校正。該分析可以通過有關(guān)剩余的未對準(zhǔn)的全局信息被控制，例如，表示哪些相鄰的讀出信號必須被減去以及到什么程度。
在垂直于交界面的方向上，需要有一定的壓力，以確保比特位置到讀出部分的電磁單元的距離處在近場工作距離內(nèi)。通過由用戶只是把記錄載體壓向存儲設(shè)備或借助記錄載體的頂部上的有彈性的蓋子(未示出)，可以提供壓力。用于達(dá)到緊密地物理接觸的其它任選項(xiàng)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的。
在記錄載體的實(shí)施例中，信息面被提供在柔性的基片上。該設(shè)備配備有壓力系統(tǒng)，用于例如通過在基片與交界面之間創(chuàng)建低壓或真空，使得柔性的基片與交界面緊密地接觸。在一個實(shí)施例中，該設(shè)備配備有一個產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生吸引場，以將信息載體吸引到交界面。吸引場的類型與由傳感器單元使用的場不同。例如，生成一個靜電場以便用來吸引磁類型的記錄載體?？商鎿Q地，生成一個用于基于電容性讀出的記錄載體的磁場。
在一個實(shí)施例中，設(shè)備上的對準(zhǔn)單元38被連接到驅(qū)動器，用于相對于交界面32移動記錄載體。僅僅具有單個比特位置的尺度的數(shù)量級(即，幾微米)的小的移動就足夠把電磁單元對準(zhǔn)比特位置。對于驅(qū)動器，可以使用幾種類型，例如音圈型、壓電型、或靜電型。在一個實(shí)施例中，通過檢測比特位置的未對準(zhǔn)來控制驅(qū)動器。從電磁單元的讀出信號可以得出未對準(zhǔn)。例如，如果有相當(dāng)大的未對準(zhǔn)，則電磁單元將覆蓋相鄰的比特位置。具有相同數(shù)值的相鄰位置的讀出信號將不同于具有不同的數(shù)值的相鄰位置的讀出信號。因此，如果出現(xiàn)這樣的差別(即，如果某些比特位置的讀出信號具有處在其它比特位置的最大與最小級別之間的中間級別的數(shù)值，則檢測到未對準(zhǔn)。應(yīng)當(dāng)注意，在非相關(guān)數(shù)據(jù)中，由于相應(yīng)的相鄰位置具有相同的或不同的邏輯值的事實(shí)，中間級別在基本上50％的比特位置中出現(xiàn)。在一個實(shí)施例中，具有已知的相鄰的比特的預(yù)定的控制圖案被包括來用于未對準(zhǔn)檢測。生成控制信號以便去驅(qū)動驅(qū)動器，以及在施加控制信號后，再次分析讀出信號。在一個實(shí)施例中，記錄載體配備有用于對準(zhǔn)的光學(xué)標(biāo)記，以及該設(shè)備配備有獨(dú)立的光學(xué)傳感器，用來檢測用于生成未對準(zhǔn)信號的光學(xué)標(biāo)記。
在存儲系統(tǒng)的實(shí)施例中，在一個或兩個平面尺度上，電磁單元陣列的間距例如比比特位置陣列的間距大例如一個整數(shù)因子n＝2。為了訪問每個比特位置，信息載體部分相對于讀出部分的某種分段式移動被提供來讀出那些在其中間距不相同的每個方向的位置，如上所述，該移動例如可以由驅(qū)動器提供。借助于微機(jī)械裝置在小距離上的這樣的掃描使得有可能使用具有比讀出部分的密度更高的比特密度的介質(zhì)。
在記錄載體的實(shí)施例中，信息面配備有位置標(biāo)記圖案，這些圖案是在信息載體的預(yù)定的區(qū)域內(nèi)的信息面上獨(dú)特的圖案。存儲設(shè)備配備有一個處理器，用于應(yīng)用圖案識別的技術(shù)通過分析從電磁單元檢測出的信號來檢測位置標(biāo)記圖案相對于電磁單元陣列的絕對位置。例如，位置標(biāo)記圖案可以包括大于任何初始的機(jī)械未對準(zhǔn)的具有預(yù)定的磁狀態(tài)的材料的一個大區(qū)域，這個大區(qū)域被預(yù)定的圖案中的具有不同的狀態(tài)的材料的輪廓包圍。因此，某些電磁單元將總是一開始被所述大區(qū)域覆蓋。通過分析包圍的電磁單元，可以容易檢測未對準(zhǔn)。
在一個實(shí)施例中，電磁單元陣列顯著地小于信息面，例如小4倍。該設(shè)備配備有驅(qū)動器，驅(qū)動器被安排來將記錄載體或電磁單元陣列放置在幾個(例如4個)讀出位置，以用于讀出信息面的區(qū)域。
在一個實(shí)施例中，記錄載體的對準(zhǔn)單元由拉長的凸起的引導(dǎo)條構(gòu)成，以及在設(shè)備上的互補(bǔ)引導(dǎo)單元是縫隙或溝槽。借助于這些單元實(shí)現(xiàn)的對準(zhǔn)在一個平面尺度上是有效的。在另一個平面尺度上的對準(zhǔn)可以由在設(shè)備上的壁或突出的止位銷提供。替換地，在第二平面尺度中可能沒有特定的停止位置，但是在例如通過用戶經(jīng)由引導(dǎo)縫隙推動記錄載體而使記錄載體沿著該第二方向推進(jìn)時，信息從比特位置被檢索。這樣的構(gòu)象(canstellation)對于從記錄載體一次讀出數(shù)據(jù)(例如在像攜帶著用于在機(jī)場的訪問控制的生物醫(yī)學(xué)的或DNA信息的個人護(hù)照的應(yīng)用中)是有利的。
圖4b示出存儲設(shè)備(側(cè)視圖)和記錄載體。存儲設(shè)備具有外殼45和開口43，用于容納記錄載體40。當(dāng)把記錄載體40耦合到存儲設(shè)備45時，記錄載體被放置在開口43上。當(dāng)讀出器的縫隙閉合時，通過相對于信息載體按壓(可能用接觸液)讀出陣列，達(dá)到兩個部件之間的緊密接觸。開口43配備有如以上參照圖3描述的讀出單元30上的交界面32，以及在開口的里端的對準(zhǔn)單元42和在開口的進(jìn)入端的外部對準(zhǔn)單元44。外部對準(zhǔn)單元44被安排用于箝住記錄載體。記錄載體具有凸起的對準(zhǔn)單元41，以便與在設(shè)備上的夾箝的外部對準(zhǔn)單元44配合工作，用于在所述耦合期間把比特位置定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。該夾箝動作在記錄載體進(jìn)入開口期間可以由用戶施加的外力驅(qū)動，或由驅(qū)動器驅(qū)動。
圖4c示出在盒式磁盤中的記錄載體。記錄載體具有用來容納信息載體部分10的盒式磁盤47。盒式磁盤47具有可移動的蓋子48，蓋子在當(dāng)記錄載體沒有耦合到存儲設(shè)備時有效地密封信息面從而使它免受污染(灰塵和手指印)。存儲設(shè)備具有開口機(jī)構(gòu)(未示出)，用于在所述耦合期間把蓋子移到旁邊。用于可滑動的蓋子的若干可選方案是從光或磁記錄盤盒和配合工作的設(shè)備中獲知的。
在一個實(shí)施例中，盒式磁盤包括清潔墊46。清潔墊46位于蓋子48上和/或借助蓋子48而移動，以便當(dāng)蓋子被移動時清掃信息面和/或交界面。替換地，清潔墊或諸如刷子的其它清潔裝置可被放置在盒式磁盤本身中。在一個實(shí)施例中，盒式磁盤配備有吸塵內(nèi)層，用于吸引可能進(jìn)入閉合的盒式磁盤的任何灰塵顆粒(盡管存在著蓋子48)。
圖5示出電磁單元陣列。陣列具有形成規(guī)則的行的圖案的電磁單元51。一個行的單元通過共用的位線53而被耦合，同時在列中各單元共用字線52。所示出的電磁單元具有多層堆疊。電磁單元54被示出為在多層堆疊的層中具有相反的磁狀態(tài)，用于表示當(dāng)測量具有邏輯值0的比特位置時的配置。電磁單元55被示出為在多層堆疊的層中具有等同的磁狀態(tài)，用于表示當(dāng)測量具有邏輯值1的比特位置時的配置。通過使用磁阻效應(yīng)(例如GMR、AMR、或TMR)，在具有多層或單層堆疊的傳感器單元中檢測方向。TMR型傳感器由于阻抗匹配對于傳感器單元是優(yōu)選的。雖然給定的例子使用具有共面(in-plane)靈敏度的磁阻單元，也有可能使用對于垂直的場敏感的單元。對于使用這種效應(yīng)的傳感器的描述，可參閱在“Frontier of MultifunctionalNanosystems”中出版的、作者為K.-M.H.Lenssen的“Magnetoresistive sensors and memory(磁阻傳感器和存儲器)”，p.431-452，ISBN 1-4020-0560-1(HB)或1-4020-0561-X(PB)。
在陣列中，電磁單元可以是如圖6所示的、只具有對于讀模式所需要的部件的只讀單元，以用于構(gòu)成只進(jìn)行重放的設(shè)備。這具有不需要用于生成寫電流的電子電路的優(yōu)點(diǎn)。例如，該設(shè)備是一個音樂播放器，它不需要記錄功能。替換地，電磁單元可以是如圖7所示的讀寫單元。這具有用戶可以改變比特位置的數(shù)值的優(yōu)點(diǎn)。在一個實(shí)施例中，陣列具有只讀和讀寫單元的組合。這具有在記錄載體上的特定的數(shù)據(jù)被加以保護(hù)而免受意外的改變和/或由于惡意的企圖的篡改。例如，這樣的數(shù)據(jù)可被用于數(shù)字權(quán)限管理，例如由內(nèi)容擁有者存儲用于復(fù)制保護(hù)的密鑰。
在該存儲系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是由由于與信息面上的傳感器相對的比特位置而在傳感器單元中出現(xiàn)的磁化方向來表示的。在傳感器單元中，通過依賴于在多層堆疊中檢測到的磁阻(MR)現(xiàn)象的阻抗測量從而完成讀出。傳感器單元可以是基于在薄膜上各向異性的磁阻(AMR)效應(yīng)。由于在薄膜上AMR效應(yīng)的振幅典型地小于3％，AMR的使用需要一個敏感的電子裝置。較大的巨磁阻效應(yīng)(GMR)具有較大的MR效應(yīng)(5到15％)，因此具有較高的輸出信號。磁隧道結(jié)使用大的隧道磁阻(TMR)效應(yīng)，以及示出了高達(dá)≈50％的阻抗改變。因?yàn)門MR效應(yīng)對于偏置電壓的強(qiáng)烈依賴性，在實(shí)際應(yīng)用中可使用的阻抗改變現(xiàn)在約為35％。通常，當(dāng)磁化取向?yàn)榉雌叫袝r，如果多層堆疊中的磁化方向是平行的和處在高的阻抗，則GMR和TMR都導(dǎo)致低阻。在TMR多層中，必須垂直于層面(CPP)施加感應(yīng)電流，因?yàn)殡娮颖仨毚┧淼劳ㄟ^阻擋層；在GMR設(shè)備中，感應(yīng)電流通常在該層的面(CIP)上流動，雖然CPP配置可以提供較大的MR效應(yīng)，但垂直于這些全部金屬的多層的面的阻抗是非常小的。無論如何，使用進(jìn)一步小型化，基于CPP和GMR的傳感器是可能的。
圖6示出讀模式中的傳感器單元。傳感器單元具有導(dǎo)電材料的位線61，以用于引導(dǎo)讀電流67到自由磁層62、隧道阻擋層63、和固定的磁層64的層的多層堆疊。該堆疊被構(gòu)建在經(jīng)由選擇線68而連接到選擇晶體管66的另一個導(dǎo)體65上。選擇晶體管66把所述讀電流67耦合到地電平，用于在被它的柵極上的控制電壓激勵時讀出各個比特單元。在固定磁層64和自由磁層62中存在的磁化方向69確定在隧道阻擋層63中的阻抗，類似于在MRAM存儲器中的比特單元單元。當(dāng)這樣的材料處在由箭頭60表示的近場工作距離內(nèi)時，在自由磁層中的磁化由如上利用圖2所示的、在傳感器單元對面的比特位置的材料的磁狀態(tài)確定。
在一個實(shí)施例中，多個傳感器單元同時被讀出。比特單元的尋址借助于交叉線陣列來完成。讀出方法取決于傳感器的類型。在準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)閥(pseudo-spin valves)的情形下，多個單元(N)可以在字線上串聯(lián)連接，因?yàn)檫@些完整金屬單元的阻抗是相對較低的。這提供有利的優(yōu)點(diǎn)每N個單元只需要一個開關(guān)單元(通常是晶體管)。相關(guān)的缺點(diǎn)是，相對阻抗變化被除以N。通過測量(帶有一系列單元的)字線的阻抗，可完成讀出，而隨后一個小的正的加上負(fù)的電流脈沖被施加到想要的位線。伴隨的磁場脈沖是在兩個鐵磁層的切換的(switchingfield)場之間；因此，具有較高的切換的場的層(感應(yīng)層)將仍舊不改變的，雖然其它層的磁化將被設(shè)置在規(guī)定的方向，然后被倒置。從字線中最終的阻抗的改變的符號，可以看到，在字線和位線的交叉點(diǎn)處的單元中存儲‘0’還是‘1’。在一個實(shí)施例中，具有固定的磁化方向的旋轉(zhuǎn)閥被使用，并且數(shù)據(jù)在另一個自由磁層中被檢測。在這種情形下，測量單元的絕對阻抗。在一個實(shí)施例中，相對于參考單元而不同地測量阻抗。這個單元可借助于開關(guān)單元(通常是晶體管)被選擇，這意味著在這種情形下，每個單元需要一個晶體管。除了那些每個單元具有一個晶體管的傳感器以外，替換地，可以考慮單元內(nèi)不帶有晶體管的傳感器。在交叉點(diǎn)幾何結(jié)構(gòu)中每個單元傳感器元件的零晶體管(zero-transistor per cell sensor elements)提供較高的密度，但具有比較更加長的讀取時間。
圖7示出寫模式下的讀/寫單元。讀/寫單元具有與以上參照圖6描述的讀模式中的傳感器單元相同的部件，另外，寫入線71用于引導(dǎo)相對較大的寫電流73，以生成第一寫場分量72。經(jīng)由位線61引導(dǎo)第二寫電流73，以生成第二寫場分量74。由兩個寫電流生成的組合場足夠強(qiáng)，以便設(shè)置在讀/寫單元對面的比特位置中的磁狀態(tài)。寫某個比特位置等價(jià)于設(shè)置在想要的方向中的磁化，例如，向左面磁化表示‘0’而向右面磁化表示‘1’。通過將電流脈沖施加到位線和字線，感應(yīng)出磁場脈沖。只有在兩條線的交叉點(diǎn)的對面的信息面的比特位置感受到最大磁場(即，由兩個電流脈沖感應(yīng)的場的矢量相加)以及它的磁化被倒置；在位線或字線以上的所有其它比特位置暴露在由單個電流脈沖引起的較低的磁場中，因此不改變它們的磁化方向。
按照本發(fā)明的存儲系統(tǒng)特別適合于以下的應(yīng)用。第一應(yīng)用是需要可移動式存儲器的便攜式設(shè)備，例如筆記本電腦或便攜式音樂播放器。存儲設(shè)備具有低功率消耗，以及可瞬間訪問數(shù)據(jù)。記錄載體可被用作為用于內(nèi)容分發(fā)的存儲介質(zhì)。另一個應(yīng)用是受版權(quán)保護(hù)的存儲器。與現(xiàn)有的解決方案相比，它具有所有以下的特性可容易復(fù)制、復(fù)制保護(hù)、瞬時接通、快速存取時間、沒有運(yùn)動部件、低功耗。
雖然本發(fā)明主要通過使用TMR效應(yīng)的實(shí)施例來說明，但可以使用與磁性材料配合工作的任何合適的讀/寫單元、例如基于線圈的讀/寫單元。應(yīng)當(dāng)注意，在本文件中，動詞’包括’和它的配對詞不排除所列舉出的單元或步驟以外的其它單元或步驟的存在，以及在單元前面的詞’一個’并不排除多個這樣的單元的存在，任何參考符號不限制權(quán)利要求的范圍，本發(fā)明可以借助于硬件和軟件來實(shí)施，以及幾個’裝置’或’單元’可以由同一個硬件或軟件來表示。而且，本發(fā)明的范圍不限于實(shí)施例，以及本發(fā)明在于上述的每個特性或這些特性的組合。
權(quán)利要求
1.一種存儲系統(tǒng)，其包括記錄載體和存儲設(shè)備，-該記錄載體具有一個配備有構(gòu)成比特位置陣列的電磁材料的信息面，在一個比特位置處，所述材料的磁狀態(tài)表示該比特位置的數(shù)值，以及-該存儲設(shè)備具有與信息面配合工作的交界面，所述交界面配備有對電磁材料的所述磁狀態(tài)敏感的電磁單元陣列，所述記錄載體可被耦合到存儲設(shè)備和從存儲設(shè)備拆下，以及-該系統(tǒng)具有對準(zhǔn)裝置，用于在所述耦合期間把比特位置定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。
2.在如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)中使用的記錄載體，該記錄載體包括在配備有一個構(gòu)成比特位置的陣列的電磁材料層的基片上的信息面，在一個比特位置處，所述材料的磁狀態(tài)表示比特位置的數(shù)值，其特征在于，該記錄載體包括對準(zhǔn)裝置，用于在所述耦合期間把比特位置(23)定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。
3.如權(quán)利要求2所述的記錄載體，其中所述基片由柔性的材料制成，以允許把比特位置定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。
4.如權(quán)利要求2所述的記錄載體，其中該記錄載體包括一個具有開口和蓋子的盒式磁盤，該開口用于當(dāng)被耦合到設(shè)備時暴露信息面；該蓋子用于當(dāng)從裝置拆卸時將開口閉合。
5.如權(quán)利要求4所述的記錄載體，其中所述盒式磁盤包括清潔裝置，用于清潔信息面和/或交界面。
6.如權(quán)利要求2所述的記錄載體，其中對準(zhǔn)裝置包括機(jī)械引導(dǎo)單元，用于與存儲設(shè)備的互補(bǔ)式機(jī)械容納單元配合工作。
7.在如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中使用的存儲設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括-與信息面配合工作的交界面，所述交界面配備有對電磁材料的所述磁狀態(tài)敏感的電磁單元陣列，以及-對準(zhǔn)裝置，用于在所述耦合期間把電磁單元定位到靠近在電磁單元與相應(yīng)的比特位置之間的近場工作距離內(nèi)的比特位置。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述對準(zhǔn)裝置包括一個驅(qū)動器，用于定位電磁單元和/或記錄載體。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述用于定位電磁單元和/或記錄載體的驅(qū)動器根據(jù)來自電磁單元的讀出信號而被控制。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述電磁單元陣列比起記錄載體的比特位置的陣列具有顯著地較小的電磁單元，以及所述對準(zhǔn)裝置被安排成把合起來覆蓋全部數(shù)目的比特位置的所述陣列或記錄載體定位在不同的對準(zhǔn)位置。
11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述對準(zhǔn)裝置包括機(jī)械容納單元，用于與記錄載體的互補(bǔ)式機(jī)械引導(dǎo)單元配合工作。
12.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述對準(zhǔn)裝置包括用于生成用來吸引記錄載體的特別是靜電場的吸引場的裝置。
全文摘要
可移動式的記錄載體(40)具有構(gòu)成比特位置陣列(11)的在基片上的電磁材料層的信息面。材料的磁狀態(tài)表示每個比特位置的數(shù)值。存儲設(shè)備(35)具有與信息面配合的交界面(32)。交界面具有對電磁材料的所述磁狀態(tài)敏感的電磁單元陣列(31)。記錄載體和設(shè)備具有對準(zhǔn)單元(38，41)，用于當(dāng)記錄載體被安裝在該設(shè)備時把比特位置定位到靠近在比特位置與相應(yīng)的電磁單元之間的近場工作距離內(nèi)的電磁單元。
文檔編號G11B5/00GK1689075SQ03823590
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月3日
發(fā)明者K·-M·H·倫斯森, H·范豪坦 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司