1605ая серия

К1605РЦ1

Еще одна микросхема памяти на ЦМД (цилиндрических магнитных доменах). Одна из самых ранних отечественных разработок по этой технологии, первый вариант ТУ на неё был утвержден 14.08.1981. А более позднюю редакцию можно скачать тут.

Микросхемы эти применялась в системах с числовым программным управлением... а может и где-то еще.

Производитель - завод "Элма", Зеленоград.

Конструктивно микросхема состоит из ЦМД-кристалла, наклеенного на основание с разводкой токовых цепей, двух плоских соленоидов X и Y, предназначенных для формирования магнитного поля управления, вращающегося в плоскости кристалла, двух постоянных магнитов для создания нормального к плоскости магнитного поля смещения и экрана из магнитомягкого материала (пермаллоя) для замыкания полей рассеяния от постоянных магнитов и экранирования ИС от постоянных и переменных внешних магнитных полей.

Основой магнитного кристалла является эпитаксиальный слой доменосодержащего феррита-граната толщиной около 3 мкм, выращенный на монокристаллической немагнитной гадолинийгаллиевой гранатовой пластинке толщиной около 500 мкм.

В эпитаксиальной пленке происходит перестройка доменной структуры от полосовой к цилиндрической при воздействии магнитного поля смещения Н_см1 ~ 10000 А/м. С помощью магнитооптического эффекта Фарадея можно визуализировать доменную структуру, при этом в полях, меньших Н_см1, намагниченность гранатовой пленки ориентирована перпендикулярно плоскости кристалла в виде периодических полос с противоположным направлением магнитного вектора в соседних полосах. В полях Н_см1 ... H_см2 доменная структура в однородно намагниченном материале феррита-граната может существовать в виде ЦМД с намагниченностью, ориентированной противоположно остальной части пленки. Диаметр ЦМД приблизительно равен толщине эпитаксиального слоя, т.е. 3 мкм. В поле Н_см2 ~ 13000 А/м ЦМД исчезают (коллапсируют) и пленка становится однородно намагниченной в одном направлении (например, снизу вверх). Таким образом, диапазон полей смещения, при которых существует устойчивая ЦМД-структура, составляет примерно 3000 А/м или 20—25% от поля коллапса.

Для формирования ЦМД, которые в микросхеме являются носителями информации, их продвижения, регистрации и стирания на кристалл наносится ряд технологических слоев с последующим формированием микрорисунка по каждому слою. Кристалл размером 10x10 мм состоит их двух информационных массивов (блоков), имеющих общие цепи управления. Различие в один бит в четном и нечетном регистрах ввода и вывода позволяет производить запись и стирание информации непрерывно за каждый такт поля управления, при этом домены формируются одновременно с помощью четного и нечетного генераторов.

Микросхемы имеют последовательно-параллельную организацию с блочным копированием, регистрами ввода и регистрами вывода, через которые производится ввод и вывод информации.

При включении переключателей ввода, информация из четных позиций записываемого слова переносится в блок четных разрядов (регистров хранения), а нечетных — в блок нечетных регистров хранения. Неиспользованная информация нечетных позиций правого регистра ввода и четных левого при подаче нового записываемого слова проходит по регистрам ввода и через охранное ограждение выводится за пределы рабочей зоны кристалла. После прохождения регистров хранения и регистров вывода в устройстве считывания четные разряды регистрируются детектором 1, а нечетные — детектором 2.

В регистрах хранения ЦМД циркулируют при действии вращающегося поля управления. При выключении поля перемещение доменов прекращается и возобновляется вновь при повторном включении поля. Регистр вывода может работать в режиме репликации, т.е. считывания без разрушения информации, и в режиме переноса — с разрушением информации. Для преобразования информации из последовательности ЦМД в последовательность электрических импульсов использован магниторезистивный детектор, выполненный из того же пермаллоя, что и элементы продвижения ЦМД в регистрах ввода, хранения, вывода информации и в массиве, экранирующем рабочую зону. Для надежной работы микросхемы зазоры между элементами продвижения должны быть равны примерно половине ЦМД, те. 1,5 мкм с разбросом не более 0,2—0,3 мкм.

К1605РЦ1 содержит 282 информационных регистра, каждый из которых состоит из 1025 позиций для хранения ЦМД, из них 26 регистров хранения являются избыточными.

   Регистры ввода содержит 299 и 298 позиций дли четных и нечетных бит соответственно. Каждую позицию ЦМД проходит за один такт управляющего магнитного поля. Считывание и запись информации производится последовательно, страницами по 282 разряда.

   При записи ЦМД зарождаются в узле генератора каждый такт управляющего поля с учетом информационного содержания: "1" - зарождение ЦМД, "0" - пропуск. Затем по регистру ввода ЦМД поступают в переключатель и через 299 периодов вводятся в информационные регистры. Старая информация (ЦМД) предварительно выводится из данного места (данной страницы) ннформационных регистров в регистр вывода, поступает в детектор, где может быть считана черев 62 периода, а затем автоматически уничтожается.

   Микросхема содержит четыре идентичных детектора, которые должен включаться попарно по мостовой схеме для выделения сравнительно малого полезного сигнала на фоне шума. Домен, проходящий последовательно под любой парой детекторов, вызывает появление двух переходов напряжения за один период поля управления. Регистрация информации производится во время второго перехода. Стробирование сигнала считывания должно производиться импульсом длительностью не менее 0,3 мкс.

   При считывании информации без ее разрушения допускается следующий режим работы:
   ЦМД реплицируется в узле переключателя вывода, который работает в режиме деления. При этом один домен остается в информационном регистре, а второй поступает в регистр вывода, затем в детектор; управляющее магнитное поле всегда должно начинаться и заканчиваться в нулевой фазе.
   Примечания: 1.При выключении поля управления не в нулевой фазе сохранность информации не гарантируется. 2. При остановке поля управления сохранность информации в регистрах ввода-вввода не гарантируется.

   К1605РЦ1 прошла целый ряд этапов развития.
   первая итерация ТУ:
(температура окружающей среды в режиме обращения к ЗУ на ЦМД)
   К1605РЦ1 -10…+70°C
   К1605РЦ1А +1…+70°C
   К1605РЦ1Б +1…+50°C
   вторая итерация:
(температура окружающей среды в режиме обращения к ЗУ на ЦМД)
   К1605РЦ11А +5…+70°C
   К1605РЦ11Б +5…+55°C
   К1605РЦ11В +15…+35°C
   третья итерация:
(температура окружающей среды в режиме обращения к ЗУ на ЦМД)
   К1605РЦ11А1 +5…+70°C
   К1605РЦ11Б1 +5…+55°C
(температура в режиме хранения информации при отключенном питании)
   К1605РЦ11А -30…+85°C
   К1605РЦ11Б -30…+65°C
   К1605РЦ11В - не указан диапазон хранения
   К1605РЦ11А1 -20…+85°C
   К1605РЦ11Б1 -20...+65°С.

"К1602РЦ2х и К1605РЦ1х в 80-е годы выпускались уже по морально устаревшей технологии: с толстопленочным магниторезистивным детектором ЦМД. Выходной сигнал: 2-3 мВ на фоне наводки от поля управления 100-200 мВ на частоте 100 кГц.
... У К1602РЦ2х и К1605 РЦ1х сопротивление детектора примерно 1,3 кОм +- 30%"

Номерное изделие, идёт подробный паспорт на партию плюс индивидуальная карта ошибок для каждой микросхемы: