MÉMOIRES À BULLES MAGNÉTIQUES

MÉMOIRES À BULLES MAGNÉTIQUES

MÉMOIRES À BULLES MAGNÉTIQUES

Lorsqu’un matériau magnétique de faible épaisseur est soumis à un champ magnétique uniforme, des zones aimantées de polarisations opposées apparaissent. Selon l’intensité du champ, on arrive à créer de très petits domaines de forme cylindrique dont l’axe est parallèle aux lignes de force, et dont l’aimantation est opposée à l’aimantation majoritaire du matériau. Ces domaines constituent ce qu’on appelle des bulles magnétiques. Les dimensions de ces bulles sont de l’ordre du micromètre (hauteur et diamètre sensiblement égaux: de 1 à 4 猪m). L’intérêt de ce phénomène n’a pas échappé aux chercheurs des Bell Laboratories, vers les années 1957-1959: l’existence de domaines de polarisations opposées permettait l’élaboration d’un nouveau type de mémoire électronique selon le schéma binaire simple: 0 = absence de bulle (polarisation magnétique «générale» du matériau), 1 = existence d’une bulle (polarisation opposée). En outre, la grande mobilité des bulles au sein du support magnétique, leurs dimensions réduites et, surtout, leur stabilité magnétique les rendaient particulièrement attrayantes pour la mise au point de systèmes de mémoires de masse non volatiles à circulation d’information.

Dans les premières réalisations, les matériaux magnétiques utilisés étaient essentiellement des orthoferrites. Mais des difficultés technologiques de découpage en couches minces (moins de 100 猪m) firent abandonner cette approche. On fit ensuite appel aux grenats magnétiques artificiels déposés sur un substrat neutre et dont l’épaisseur est de l’ordre de 3 à 4 micromètres.

Le déplacement des bulles au sein de la matière s’obtient par l’application d’un faible champ magnétique perpendiculaire au champ principal, c’est-à-dire parallèle au plan du film. Ce champ magnétique additionnel magnétise faiblement un réseau d’électrodes de permalloy arrangées selon des configurations variables sur une nouvelle couche de matériau disposé à la surface du grenat. Ce champ est un champ tournant: des attractions et des répulsions successives se produisent qui permettent aux bulles de «sauter» du voisinage d’une électrode au voisinage de l’électrode suivante, en synchronisme avec le champ tournant. On est ainsi en mesure de provoquer le cheminement des bulles dans le support magnétique selon des itinéraires variés.

La création d’une nouvelle bulle (c’est-à-dire l’inscription d’un 1) se fait par application d’un champ magnétique local d’intensité appropriée. La lecture d’une information élémentaire (présence d’une bulle) nécessite le recours à des dispositifs spéciaux appelés magnétorésistances . Ces dispositifs ont la propriété de présenter une résistance variable avec le champ magnétique. La présence d’une bulle génère un champ magnétique local qui donne naissance à une variation de courant détectée grâce à la magnétorésistance. En réalité, pour que ce champ soit suffisant, il est nécessaire d’augmenter la taille de la bulle, ce qu’on réalise sans difficulté. Le fonctionnement des mémoires à bulles exige donc la présence de tout un ensemble de circuits de contrôle (bobines) destinés à créer les champs magnétiques nécessaires pour la génération des bulles, leur déplacement, leur détection, leur duplication, leur effacement.

Les bulles magnétiques sont en général organisées en boucles (organisation sérielle). On distingue une boucle principale de gestion de la mémoire, destinée aux opérations courantes de duplication, d’effacement, de détection et de génération, et un ensemble de boucles secondaires dont le rôle est simplement de stocker en permanence de l’information. Dans ces dernières boucles, les bulles circulent constamment, en synchronisme avec une horloge interne. À un instant donné, les bits présents sur les boucles secondaires sont transférés en parallèle sur la boucle principale. L’ensemble de ces bits (situés sur des positions homologues dans les boucles secondaires) constitue ce qu’on appelle une page mémoire. Le système peut ainsi stocker autant de pages que chaque boucle secondaire contient de bits; de plus, la longueur en bits de chaque page est égale au nombre de boucles secondaires. Le temps d’accès dépend donc de la longueur des boucles et du temps de transfert d’une position mémoire élémentaire (une bulle).

Du point de vue des performances, l’intérêt des mémoires à bulles magnétiques réside essentiellement dans leur faible consommation et dans leur haut degré d’intégration. En ce qui concerne les temps d’accès, ce type de mémoire n’entre pas en compétition avec les mémoires à semi-conducteurs, plus rapides. On a réalisé des mémoires circulantes de 1 mégabit à boucle de 4 kilobits.

Encyclopédie Universelle. 2012.