磁気シフトレジスタ・メモリ装置
【課題】磁気シフトレジスタ・メモリ装置を提供すること。
【解決手段】メモリセルの一実施形態は、複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、前記複数の磁区から読み取られたデータを格納するための一時メモリと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記一時メモリ内のデータを前記複数の磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備える。
【解決手段】メモリセルの一実施形態は、複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、前記複数の磁区から読み取られたデータを格納するための一時メモリと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記一時メモリ内のデータを前記複数の磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、契約番号Ｈ９４００３−０５−２−０５０５の下で、国防総省によって認められた米国政府の助成金を用いてなされたものである。従って、米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、デジタル・データ記憶装置に係り、さらに詳細に説明すれば、磁気シフトレジスタ・メモリに係る。
【背景技術】
【０００３】
デジタル・データを格納するために磁区（magneticdomain）の操作を利用する磁気シフトレジスタ・メモリは、磁気ディスク記憶装置や、固体物理不揮発性メモリ（例えば、フラッシュ・メモリ）に潜在的に取って代わるものとして提案されている。１つのシフトレジスタ・カラム（すなわち、１つの磁気カラム）に沿って数十又は数百もの磁区（各磁区は１ビットのデジタル・データを表す）をストリング化することによって、磁気シフトレジスタ・メモリは、記憶密度を増加させ且つビット当たりのコストを減少させるように、半導体チップ上の３次元を効率的に使用する。
【０００４】
読み取り／書き込み動作を行うためには、（当該メモリのアドレス入力によって決定される）選択された磁区を、読み取り／書込装置の近傍に移動させなければならない。一連の磁区が全体として磁気カラムの上方及び下方に移動する際のオーバーフローに起因するデータ損失を防止するためには、（「貯蔵部（reservoir）」と呼ばれる）追加のスペースを、磁気カラムのデータ・セクションの上部及び下部に配置しなければならない。
【０００５】
通常の磁気シフトレジスタ・メモリは、１つの磁区を移動させるために１〜１０ミリアンペアの範囲内の電流を必要とする。通常の磁性合金の抵抗率は１０〜５０マイクロオーム・センチメートルの範囲内にあるから、移動動作中に、相当な電圧降下が磁気カラムにわたって生じる。その結果、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に移動させることができる磁区の数が制限されることになる。
【０００６】
さらに、通常の磁気シフトレジスタ・メモリは、磁気カラム当たり少なくとも３つの半導体スイッチ、すなわち、１ビットを選択的に読み取るための第１スイッチと、１ビットを選択的に書き込むための第２スイッチと、読み取り／書き込み動作のために任意の特定のビットがアクセス可能となるように、磁気カラムに沿って複数の磁区を移動させるための第３スイッチとを必要とする。書き込み及び読み取りの両方は、１〜１０ミリアンペアの範囲内の電流を必要とするから、これらの３つのスイッチのうち少なくとも２つのスイッチは、磁気シフトレジスタ・メモリ内のかなりの領域を占領するであろう。従って、データを格納するために使用することができた筈のかなりの量のスペースがこれらの半導体コンポーネントによって占有され、その結果、磁気シフトレジスタ・メモリの記憶密度はその全潜在能力に到達することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、当分野では、改良された記憶密度を有する磁気シフトレジスタ・メモリ装置のための方法及び装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、磁気シフトレジスタ・メモリ装置に係る。メモリセルの一実施形態は、複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段（reader）と、前記複数の磁区から読み取られたデータを格納するための一時メモリと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記一時メモリ内のデータを前記複数の磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段（writer）とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、読み取り／書き込み動作を行うのに必要な磁気カラム当たりの半導体スイッチの数を減少させることにより、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の記憶密度を改良することができるという効果を奏する。また、本発明は、磁気カラム内の大きな貯蔵部の必要性を取り除くことにより、磁区のより効率的な移動を可能にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第４実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第５実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第６実施形態を示す概略図である。
【図７】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第７実施形態を示す概略図である。
【図８】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第８実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第９実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１０実施形態を示す概略図である。
【図１１】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１１実施形態を示す概略図である。
【図１２】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１２実施形態を示す概略図である。
【図１３】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１３実施形態を示す概略図である。
【図１４】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１４実施形態を示す概略図である。
【図１５】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１５実施形態を示す概略図である。
【図１６】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１６実施形態を示す概略図である。
【図１７】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１７実施形態を示す概略図である。
【図１８】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１８実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１００の第１実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム１０２、一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１０４、読み取り手段１０６、書き込み手段１０８及び半導体装置１１０を備える。
【００１２】
読み取り手段１０６及び書き込み手段１０８は、両者ともに磁気カラム１０２の第１端部に配置され、これに対し、半導体装置１１０は、磁気カラム１０２の対向する第２端部に配置される。
【００１３】
動作中、半導体装置１１０は、矢印１１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム１０２の上方に（すなわち、読み取り手段１０６及び書き込み手段１０８に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム１０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段１０６は、選択された磁区の状態を読み取る。次に、選択された磁区の状態は、磁気カラム１０２に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する、一時メモリ１０４内に格納される。
【００１４】
選択された磁区がアクセスされた後、磁区の移動は、矢印１１４が示すように、半導体装置１１０によって逆転される（すなわち、読み取り手段１０６及び書き込み手段１０８から遠ざかるように移動される）。一時メモリ１０４内のデータを書き込み手段１０８によって磁気カラム１０２上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム１０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００１５】
図２は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置２００の第２実施形態を示す概略図である。図示のように、装置２００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム２０２、一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）２０４、読み取り手段２０６、書き込み手段２０８及び半導体装置２１０を備える。
【００１６】
読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８は、両者ともに磁気カラム２０２の第１端部に配置される。図１に示す装置１００とは対照的に、半導体装置２１０も、磁気カラム２０２の第１端部（すなわち、読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８と同じ端部）に配置される。
【００１７】
動作中、半導体装置２１０は、矢印２１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム２０２の下方に（すなわち、読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム２０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段２０６は、選択された磁区の状態を読み取る。次に、選択された磁区の状態は、磁気カラム２０２に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する、一時メモリ２０４内に格納される。
【００１８】
選択された磁区がアクセスされた後、磁区の移動は、矢印２１４が示すように、半導体装置２１０によって逆転される（すなわち、読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８から遠ざかるように移動される）。一時メモリ２０４内のデータを書き込み手段２０８によって磁気カラム２０２上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム２０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００１９】
図１及び図２に示す装置１００及び２００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。
【００２０】
図３は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置３００の第３実施形態を示す概略図である。図示のように、装置３００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム３０２、読み取り手段３０６、書き込み手段３０８及び半導体装置３１０を備える。
【００２１】
書き込み手段３０８及び半導体装置３１０は、両者ともに磁気カラム３０２の第１端部に配置され、これに対し、読み取り手段３０６は、磁気カラム３０２の対向する第２端部に配置される。
【００２２】
動作中、半導体装置３１０は、矢印３１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム３０２の上方に（すなわち、読み取り手段３０６に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム３０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段３０６は、選択された磁区の状態を読み取る。
【００２３】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、書き込み手段３０８によって磁気カラム３０２の対向する端部で書き戻される。その結果、選択された磁区にアクセスするために複数の磁区が移動されるにつれて、データは、（矢印３１４が示すように）実質的に循環的な態様で移動する。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム３０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００２４】
図４は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置４００の第４実施形態を示す概略図である。図示のように、装置４００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム４０２、読み取り手段４０６、書き込み手段４０８及び半導体装置４１０を備える。
【００２５】
読み取り手段４０６及び半導体装置４１０は、両者ともに磁気カラム４０２の第１端部に配置され、これに対し、書き込み手段４０８は、磁気カラム４０２の対向する第２端部に配置される。
【００２６】
動作中、半導体装置４１０は、矢印４１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム４０２の下方に（すなわち、読み取り手段４０６に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム４０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段４０６は、選択された磁区の状態を読み取る。
【００２７】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、書き込み手段４０８によって磁気カラム４０２の対向する端部で書き戻される。その結果、選択された磁区にアクセスするために複数の磁区が移動されるにつれて、データは、（矢印４１４が示すように）実質的に循環的な態様で移動する。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム４０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００２８】
図１及び図２に示す装置１００及び２００と同様に、図３及び４に示す装置３００及び４００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、装置３００及び４００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。
【００２９】
図５は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置５００の第５実施形態を示す概略図である。図示のように、装置５００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム５０２、第１読み取り手段５０６ａ、第２読み取り手段５０６ｂ、第１書き込み手段５０８ａ、第２書き込み手段５０８ｂ及び半導体装置５１０を備える。
【００３０】
第１読み取り手段５０６ａ、第１書き込み手段５０８ａ及び半導体装置５１０は、それぞれ磁気カラム５０２の第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段５０６ｂ及び第２書き込み手段５０８ｂは、磁気カラム５０２の対向する第２端部に配置される。
【００３１】
動作中、半導体装置５１０は、矢印５１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム５０２の上方又は下方に（すなわち、第１読み取り手段５０６ａ又は第２読み取り手段５０６ｂの何れかに近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム５０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段５０６ａ又は第２読み取り手段５０６ｂは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００３２】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、第２書き込み手段５０８ｂ又は第１書き込み手段５０８ａ（すなわち、選択された磁区を読み取る読み取り手段に対向する、磁気カラム５０２の端部に配置される何れかの書き込み手段）によって磁気カラム５０２の対向する端部で書き戻される。その結果、選択された磁区にアクセスするために複数の磁区が移動されるにつれて、データは、（矢印５１４が示すように）実質的に循環的な態様で移動する。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム５０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。従って、これらの磁区は、何れかの方向に移動させることができる。この方向とは、一度に活動化される１つの読み取り手段／書き込み手段ペア（すなわち、第１読み取り手段５０６ａ及び第１書き込み手段５０８ａのペア、又は第２読み取り手段５０６ｂ及び第２書き込み手段５０８ｂのペア）を有する、選択された磁区に到達するのに最小数の移動動作を必要とするようなものである。
【００３３】
図１〜図４に示す装置１００〜４００と同様に、図５に示す装置５００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、装置５００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。さらに、装置５００は、複数の磁区の移動を最小化することにより、各アクセス動作に必要な電力及び時間を減少させることができる。
【００３４】
図６は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置６００の第６実施形態を示す概略図である。図示のように、装置６００は、複数の磁気カラム６０２ａ〜６０２ｃ（以下、「磁気カラム６０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段６０６ａ、第２読み取り手段６０６ｂ、第１書き込み手段６０８ａ及び第２書き込み手段６０８ｂを備える。
【００３５】
複数の磁気カラム６０２は、隣接する磁気カラム６０２が装置６００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。
【００３６】
第１読み取り手段６０６ａは、第１磁気カラム６０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第１書き込み手段６０８ａは、第１磁気カラム６０２ａの対向する第２端部に配置される。第２書き込み手段６０８ｂは、第２磁気カラム６０２ｂの第１端部（すなわち、第１読み取り手段６０６ａに横方向に隣接する端部）に配置され、これに対し、第２読み取り手段６０６ｂは、第２磁気カラム６０２ｂの対向する第２端部（すなわち、第１書き込み手段６０８ａに横方向に隣接する端部）に配置される。このように、データは、磁気カラム６０２の上方及び下方に交互に移動する（すなわち、１つの磁気カラムの上方に移動し、次の磁気カラムの下方に移動する）ことができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）。
【００３７】
動作中、選択された磁区は、矢印６１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム６０２ａの上方に（すなわち、第１読み取り手段６０６ａに近づくように）移動される。次に、選択された磁区が第１磁気カラム６０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段６０６ａは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００３８】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、（矢印６１４が示すように）第２書き込み手段６０８ｂによって第２磁気カラム６０２ｂの第１磁区に書き込まれ、そして矢印６１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム６０２ｂの下方に（すなわち、第２読み取り手段６０６ｂに近づくように）移動される。当該チェーンの最後の磁気カラムに関連する読み取り手段（すなわち、図６の第２読み取り手段６０６ｂ）によって読み取られたデータは、第１磁気カラム６０２ａの第１磁区に書き戻される。その結果、データは、磁気カラム６０２のチェーンを通して実質的に循環的な態様で流れる。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム６０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００３９】
説明の便宜上、装置６００は、３つの磁気カラム６０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図６の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００４０】
図７は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置７００の第７実施形態を示す概略図である。図示のように、装置７００は、複数の磁気カラム７０２ａ〜７０２ｃ（以下、「磁気カラム７０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段７０６ａ、第２読み取り手段７０６ｂ、第１書き込み手段７０８ａ及び第２書き込み手段７０８ｂを備える。
【００４１】
複数の磁気カラム７０２は、隣接する磁気カラム７０２が装置７００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア（via） ７１６ａ及び７１６ｂ（以下、「ビア７１６」と総称）は、複数の磁気カラム７０２を接続する。
【００４２】
第１読み取り手段７０６ａは、第１磁気カラム７０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第１書き込み手段７０８ａは、第１磁気カラム７０２ａの対向する第２端部に配置される。第２読み取り手段７０６ｂは、第２磁気カラム７０２ｂの第１端部（すなわち、第１読み取り手段７０６ａに横方向に隣接する端部）に配置され、これに対し、第２書き込み手段７０８ｂは、第２磁気カラム７０２ｂの対向する第２端部（すなわち、第１書き込み手段７０８ａに横方向に隣接する端部）に配置される。このように、データは、各磁気カラム７０２において同じ方向（例えば、上方）に移動することができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）。
【００４３】
動作中、選択された磁区は、矢印７１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム７０２ａの上方に（すなわち、第１読み取り手段７０６ａに近づくように）移動される。次に、選択された磁区が第１磁気カラム７０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段７０６ａは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００４４】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、（矢印７１４が示すように）第１ビア７１６ａの下方に移動され、第２書き込み手段７０８ｂによって第２磁気カラム７０２ｂの第１磁区に書き込まれる。次に、データは、矢印７１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム７０２ｂの上方に（すなわち、第２読み取り手段７０６ｂに近づくように）移動される。当該チェーンの最後の磁気カラムに関連する読み取り手段（すなわち、第２読み取り手段７０６ｂ）によって読み取られたデータは、第１磁気カラム７０２ａの第１磁区に書き戻される。その結果、データは、磁気カラム７０２のチェーンを通して実質的に循環的な態様で流れる。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム７０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００４５】
説明の便宜上、装置７００は、３つの磁気カラム７０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図７の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００４６】
図８は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置８００の第８実施形態を示す概略図である。図示のように、装置８００は、複数の磁気カラム８０２ａ〜８０２ｃ（以下、「磁気カラム８０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段８０６ａ、第２読み取り手段８０６ｂ、第１書き込み手段８０８ａ及び第２書き込み手段８０８ｂを備える。
【００４７】
複数の磁気カラム８０２は、隣接する磁気カラム８０２が装置８００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア８１６ａ及び８１６ｂ（以下、「ビア８１６」と総称）は、複数の磁気カラム８０２を接続する。
【００４８】
第１読み取り手段８０６ａは、第１磁気カラム８０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第１書き込み手段８０８ａは、第１磁気カラム８０２ａの対向する第２端部に配置される。第２読み取り手段８０６ｂは、第２磁気カラム８０２ｂの第１端部（すなわち、第１読み取り手段８０６ａに横方向に隣接する端部）に配置され、これに対し、第２書き込み手段８０８ｂは、第２磁気カラム８０２ｂの対向する第２端部（すなわち、第１書き込み手段８０８ａに横方向に隣接する端部）に配置される。このように、データは、各磁気カラム８０２において同じ方向（例えば、下方）に移動することができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）。
【００４９】
動作中、選択された磁区は、矢印８１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム８０２ａの下方に（すなわち、第１読み取り手段８０６ａに近づくように）移動される。次に、選択された磁区が第１磁気カラム８０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段８０６ａは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００５０】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、（矢印８１４が示すように）第１ビア８１６ａの上方に移動され、第２書き込み手段８０８ｂによって第２磁気カラム８０２ｂの第１磁区に書き込まれる。次に、データは、矢印８１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム８０２ｂの下方に（すなわち、第２読み取り手段８０６ｂに近づくように）移動される。当該チェーンの最後の磁気カラムに関連する読み取り手段（すなわち、第２読み取り手段８０６ｂ）によって読み取られたデータは、第１磁気カラム８０２ａの第１磁区に書き戻される。その結果、データは、磁気カラム８０２のチェーンを通して実質的に循環的な態様で流れる。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム８０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００５１】
説明の便宜上、装置８００は、３つの磁気カラム８０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図８に示す実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００５２】
図１〜図５に示す装置１００〜５００と同様に、図６〜図８に示す装置６００〜８００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。さらに、装置３００〜８００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。さらに、装置６００〜８００は、多数の磁気カラム間で移動動作（すなわち、印加される電流）を共有することを可能にする。さらに、図６の実施形態と比較すると、装置７００及び８００は、全ての読み取り手段７０６及び８０６を磁気カラム７０２、８０２の１つの端部に配置し且つ全ての書き込み手段７０８、８０８を磁気カラム７０２、８０２の対向する端部に配置しており、そのため、磁気シフトレジスタ・メモリを製造する複雑さ（及びコスト）を減少させることができる。
【００５３】
図９は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置９００の第９実施形態を示す概略図である。図示のように、装置９００は、複数の磁気カラム９０２ａ〜９０２ｃ（以下、「磁気カラム９０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段９０６ａ、第２読み取り手段９０６ｂ、第３読み取り手段９０６、第４読み取り手段９０６ｄ、第１書き込み手段９０８ａ、第２書き込み手段９０８ｂ、第３書き込み手段９０８ｃ及び第４書き込み手段９０８ｄを備える。
【００５４】
複数の磁気カラム９０２は、隣接する磁気カラム９０２が装置９００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。
【００５５】
第１読み取り手段９０６ａ及び第１書き込み手段９０８ａは、第１磁気カラム９０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段９０６ｂ及び第２書き込み手段９０８ｂは、第１磁気カラム９０２ａの対向する第２端部に配置される。同様に、第３読み取り手段９０６ｃ及び第３書き込み手段９０８ｃは、第２磁気カラム９０２ｂの第１端部に配置され、これに対し、第４読み取り手段９０６ｄ及び第４書き込み手段９０８ｄは、第２磁気カラム９０２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム９０２は、各端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。このように、データは、磁気カラム９０２の上方及び下方に交互に移動する（すなわち、１つの磁気カラムの上方に移動し、次の磁気カラムの下方に移動する）ことができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）だけでなく、各磁気カラム９０２において複数の磁区を何れかの方向（すなわち、上方又は下方）に移動させることができる。
【００５６】
動作中、選択された磁区は、矢印９１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム９０２ａの上方又は下方に（すなわち、第１読み取り手段９０６ａ又は第２読み取り手段９０６ｂに近づくように）移動される。具体的には、選択された磁区は、何れかの方向に移動される。その方向とは、活動化された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する、アクセス可能な１つの位置に選択された磁区を移動させるのに最小数の移動を必要とするようなものである。次に、選択された磁区が第１磁気カラム９０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段９０６ａ又は第２読み取り手段９０６ｂは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００５７】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が逆転され、次の読み取り手段／書き込み手段ペアの書き込み手段によって、データが隣接する磁気カラム９０２の第１磁区に書き込まれる。例えば、もし選択された磁区がアクセスのために第２読み取り手段９０６ｂに近づくように移動されたのであれば、選択された磁区からのデータは、（矢印９１４が示すように）第３書き込み手段によって第２磁気カラム９０２ｂの第１磁区に９０８ｃ書き込まれるであろう。次に、データは、矢印９１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム９０２ｂの下方に（すなわち、第４読み取り手段９０６ｄに近づくように）移動される。
【００５８】
説明の便宜上、装置９００は、３つの磁気カラム９０６及び４つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図９の実施形態によって構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００５９】
図１０は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１０００の第１０実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１０００は、複数の磁気カラム１００２ａ〜１００２ｃ（以下、「磁気カラム１００２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１００６ａ、第２読み取り手段１００６ｂ、第３読み取り手段１００６、第４読み取り手段１００６ｄ、第１書き込み手段１００８ａ、第２書き込み手段１００８ｂ、第３書き込み手段１００８ｃ及び第４書き込み手段１００８ｄを備える。
【００６０】
複数の磁気カラム１００２は、隣接する磁気カラム１００２が装置１０００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１０１６ａ及び１０１６ｂ（以下、「ビア１０１６」と総称）は、複数の磁気カラム１００２を接続する。
【００６１】
第１読み取り手段１００６ａ及び第１書き込み手段１００８ａは、第１磁気カラム１００２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１００６ｂ及び第２書き込み手段１００８ｂは、第１磁気カラム１００２ａの対向する第２端部に配置される。同様に、第３読み取り手段１００６ｃ及び第３書き込み手段１００８ｃは、第２磁気カラム１００２ｂの第１端部に配置され、これに対し、第４読み取り手段１００６ｄ及び第４書き込み手段１００８ｄは、第２磁気カラム１００２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム１００２は、各端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。このように、データは、磁気カラム１００２の上方及び下方に交互に移動する（すなわち、１つの磁気カラムの上方に移動し、次の磁気カラムの下方に移動する）ことができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）だけでなく、各磁気カラム１００２において複数の磁区を何れかの方向（すなわち、上方又は下方）に移動させることができる。
【００６２】
動作中、選択された磁区は、矢印１０１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム１００２ａの上方又は下方に（すなわち、第１読み取り手段１００６ａ又は第２読み取り手段１００６ｂに近づくように）移動される。具体的には、選択された磁区は、何れかの方向に移動される。その方向とは、活動化された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する、アクセス可能な１つの位置に選択された磁区を移動させるのに最小数の移動を必要とするようなものである。次に、選択された磁区が第１磁気カラム１００２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段１００６ａ又は第２読み取り手段１００６ｂは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００６３】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が逆転され、データが第１ビア１０１６ａの上方又は下方に進行し、そして次の読み取り手段／書き込み手段ペアの書き込み手段によって隣接する磁気カラム１００２の第１磁区に書き込まれる。例えば、もし選択された磁区がアクセスのために第２読み取り手段１００６ｂに近づくように移動されたのであれば、選択された磁区からのデータは、（矢印１０１４が示すように）第１ビア１０１６ａの下方に移動し、第３書き込み手段１００８ｃによって第２磁気カラム１００２ｂの第１磁区に書き込まれるであろう。次に、データは、矢印１０１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム１００２ｂの上方又は下方に（すなわち、第３読み取り手段１００６ｃ又は第４読み取り手段１００６ｄに近づくように）移動される。
【００６４】
説明の便宜上、装置１０００は、３つの磁気カラム１００２及び４つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１０の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００６５】
図１〜図８に示す装置１００〜８００と同様に、図９及び図１０に示す装置９００及び１０００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。さらに、装置９００及び１０００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。さらに、装置９００及び１０００は、複数の磁区の移動を最小化することにより、各アクセス動作に必要な電力及び時間を減少させることができる。
【００６６】
図１１は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１１００の第１１実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１１００は、複数の磁気カラム１１０２ａ〜１１０２ｃ（以下、「磁気カラム１１０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１１０６ａ、第２読み取り手段１１０６ｂ、第１書き込み手段１１０８ａ、第２書き込み手段１１０８ｂ及び一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１１０４を備える。
【００６７】
複数の磁気カラム１１０２は、隣接する磁気カラム１１０２が装置１１００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。
【００６８】
第１読み取り手段１１０６ａ及び第１書き込み手段１１０８ａは、第１磁気カラム１１０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１１０６ｂ及び第２書き込み手段１１０８ｂは、第２磁気カラム１１０２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム１１０２は、その第１端部又は第２端部の何れかに配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。
【００６９】
任意の磁気カラム１１０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１１０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１１０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００７０】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区が磁気カラム上の使用可能な位置を超えて移動される前に、これらの磁区からのデータは、第１読み取り手段１１０６ａによって読み取られ、一時メモリ１１０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１１０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１１０２について行われる。一時メモリ１１０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１１０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００７１】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が（第１読み取り手段１１０６ａから遠ざかるように）逆転され、データが磁気カラム１１０２ａの下方に進行し、そこで一時メモリ１１０４内のデータを第１書き込み手段１１０８ａによって第１磁気カラム１１０２ａ上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で第１磁気カラム１１０２ａの元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。それと同時に、他の磁気カラム１１０２のためのデータも、同じ態様で復元されるであろう。
【００７２】
説明の便宜上、装置１１００は、３つの磁気カラム１１０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１１の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００７３】
図１２は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１２００の第１２実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１２００は、複数の磁気カラム１２０２ａ〜１２０２ｃ（以下、「磁気カラム１２０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１２０６ａ、第２読み取り手段１２０６ｂ、第１書き込み手段１２０８ａ、第２書き込み手段１２０８ｂ及び一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１２０４を備える。
【００７４】
複数の磁気カラム１２０２は、隣接する磁気カラム１２０２が装置１２００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１２１６ａ及び１２１６ｂ（以下、「ビア１２１６」と総称）は、複数の磁気カラム１２０２を接続する。
【００７５】
第１読み取り手段１２０６ａ及び第１書き込み手段１２０８ａは、第１磁気カラム１２０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１２０６ｂ及び第２書き込み手段１２０８ｂは、第２磁気カラム１２０２ｂの横方向に隣接する第１端部に配置される。従って、各磁気カラム１２０２は、その第１端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。
【００７６】
任意の磁気カラム１２０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１２０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１２０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００７７】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区が磁気カラム上の使用可能な位置を超えて移動される前に、これらの磁区からのデータは、第１読み取り手段１２０６ａによって読み取られ、一時メモリ１２０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１２０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１２０２について行われる。一時メモリ１２０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１２０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００７８】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が（第１読み取り手段１２０６ａから遠ざかるように）逆転され、データが第１磁気カラム１２０２ａの下方に進行し、そこで一時メモリ１２０４内のデータを第１書き込み手段１２０８ａによって第１磁気カラム１２０２ａ上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で第１磁気カラム１２０２ａの元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。それと同時に、他の磁気カラム１２０２のためのデータも、同じ態様で復元されるであろう。
【００７９】
説明の便宜上、装置１２００は、３つの磁気カラム１２０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１２の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００８０】
図１３は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１３００の第１３実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１３００は、複数の磁気カラム１３０２ａ〜１３０２ｃ（以下、「磁気カラム１３０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１３０６ａ、第２読み取り手段１３０６ｂ、第１書き込み手段１３０８ａ、第２書き込み手段１３０８ｂ及び一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１３０４を備える。
【００８１】
複数の磁気カラム１３０２は、隣接する磁気カラム１３０２が装置１３００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１３１６ａ及び１３１６ｂ（以下、「ビア１３１６」と総称）は、複数の磁気カラム１３０２を接続する。
【００８２】
第１読み取り手段１３０６ａ及び第１書き込み手段１３０８ａは、第１磁気カラム１３０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１３０６ｂ及び第２書き込み手段１３０８ｂは、第２磁気カラム１３０２ｂの横方向に隣接する第１端部に配置される。従って、各磁気カラム１３０２は、その第１端部又は第２端部の何れかに配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。
【００８３】
任意の磁気カラム１３０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１３０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１３０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００８４】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区が磁気カラム上の使用可能な位置を超えて移動される前に、これらの磁区からのデータは、第１読み取り手段１３０６ａによって読み取られ、一時メモリ１３０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１３０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１３０２について行われる。一時メモリ１３０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１３０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００８５】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が（第１読み取り手段１３０６ａから遠ざかるように）逆転され、データが第１磁気カラム１３０２ａの上方に進行し、そこで一時メモリ１３０４内のデータを第２書き込み手段１３０８ｂによって第２磁気カラム１３０２ｂの第１磁区に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で第１磁気カラム１３０２ａの元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。それと同時に、他の磁気カラム１３０２のためのデータも、同じ態様で復元されるであろう。
【００８６】
説明の便宜上、装置１３００は、３つの磁気カラム１３０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１３の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００８７】
図１〜図１０に示す装置１００〜１０００と同様に、図１１〜図１３に示す装置１１００〜１３００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。
【００８８】
図１４は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１４００の第１４実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１４００は、複数の磁気カラム１４０２ａ〜１４０２ｃ（以下、「磁気カラム１４０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１４０６ａ、第２読み取り手段１４０６ｂ、第１書き込み手段１４０８ａ及び第２書き込み手段１４０８ｂを備える。
【００８９】
複数の磁気カラム１４０２は、隣接する磁気カラム１４０２が装置１４００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、各磁気カラム１４０２は、非ダミー（nondummy）磁区の書き込みを防止するための少なくとも１つの「ダミー」磁区１４１８ａ〜１４１８ｃ（以下、「ダミー磁区１４１８」と総称）を有する。
【００９０】
第１読み取り手段１４０６ａ及び第１書き込み手段１４０８ａは、第１磁気カラム１４０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１４０６ｂ及び第２書き込み手段１４０８ｂは、第２磁気カラム１４０２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム１４０２は、その第１端部又は第２端部の何れかに配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１４０２の各ダミー磁区１４１８は、（例えば、当該ダミー磁区が書き込み手段１４０８に隣接するように）磁気カラム１４０２の読み取り手段／書き込み手段ペアと同じ端部に配置される。
【００９１】
任意の磁気カラム１４０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１４０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１４０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００９２】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区からのデータは、第１読み取り手段１４０６ａによって読み取られ、一時メモリ１４０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１４０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１４０２について行われる。一時メモリ１４０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１４０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００９３】
図示の磁気カラム１４０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１４の外部）に繰り返される。磁気カラム１４０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１４０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１４０８がダミー磁区１４１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１４０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置１４００のコストを減少させることができる。
【００９４】
図１５は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１５００の第１５実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１５００は、複数の磁気カラム１５０２ａ〜１５０２ｃ（以下、「磁気カラム１５０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１５０６ａ、第２読み取り手段１５０６ｂ、第１書き込み手段１５０８ａ及び第２書き込み手段１５０８ｂを備える。
【００９５】
複数の磁気カラム１５０２は、隣接する磁気カラム１５０２が装置１５００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１５１６ａ及び１５１６ｂ（以下、「ビア１５１６」と総称）は、複数の磁気カラム１５０２を接続する。また、各磁気カラム１５０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１５１８ａ〜１５１８ｃ（以下、「ダミー磁区１５１８」と総称）を有する。
【００９６】
第１読み取り手段１５０６ａ及び第１書き込み手段１５０８ａは、第１磁気カラム１５０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１５０６ｂ及び第２書き込み手段１５０８ｂは、第２磁気カラム１５０２ｂの隣接する第１端部に配置される。従って、各磁気カラム１５０２は、その第１端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１５０２の各ダミー磁区１５１８は、（例えば、当該ダミー磁区が書き込み手段１５０８に隣接するように）磁気カラム１５０２の第１端部に配置される。
【００９７】
任意の磁気カラム１５０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１５０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１５０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００９８】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区からのデータは、第１読み取り手段１５０６ａによって読み取られ、一時メモリ１５０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１５０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１５０２について行われる。一時メモリ１５０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１５０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００９９】
図示の磁気カラム１５０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１５の外部）に繰り返される。磁気カラム１５０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１５０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１５０８がダミー磁区１５１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１５０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置１５００のコストを減少させることができる。
【０１００】
図１〜図１３に示す装置１００〜１３００と同様に、図１４及び図１５に示す装置１４００及び１５００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。さらに、他の磁気カラム（すなわち、選択された磁区が存在する磁気カラムとは別の磁気カラム）が書き込み動作中に「ダミー」位置に留まるという理由で、書き込みを制御する半導体装置を複数の磁気カラムによって共有することができ、その結果、装置１４００又は１５００のサイズ及び製造コストを減少させることができる。読み取り手段としては小型の半導体装置だけが必要であり、書き込み及び磁区移動のための制御手段が共有される。
【０１０１】
説明の便宜上、装置１４００及び１５００は、３つの磁気カラム及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１４及び図１５の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【０１０２】
図１６は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１６００の第１６実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１６００は複数の磁気カラム１６０２ａ〜１６０２ｃ（以下、「磁気カラム１６０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１６０６ａ、第２読み取り手段１６０６ｂ、第１書き込み手段１６０８ａ及び第２書き込み手段１６０８ｂを備える。
【０１０３】
複数の磁気カラム１６０２は、隣接する磁気カラム１６０２が装置１６００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。各磁気カラム１６０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１６１８ａ〜１６１８ｃ（以下、「ダミー磁区１６１８」と総称）及び少なくとも１つの貯蔵部１６２０ａ〜１６２０ｃ（以下、「貯蔵部１６２０」と総称）を有する。
【０１０４】
第１読み取り手段１６０６ａ及び第１書き込み手段１６０８ａは、第１磁気カラム１６０２ａの中心近傍に配置され、これに対し、第２読み取り手段１６０６ｂ及び第２書き込み手段１６０８ｂは、第２磁気カラム１６０２ｂの中心近傍に配置される。従って、各磁気カラム１６０２は、中心位置に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１６０２の各ダミー磁区１６１８は、（例えば、ダミー磁区１６１８が書き込み手段１６０８に隣接するように）磁気カラム１６０２の中心近傍に配置される。
【０１０５】
所与の磁気カラム１６０２のための貯蔵部１６２０は、ダミー磁区１６１８及び読み取り手段／書き込み手段ペアの上部又は下部に配置される。磁気カラムのチェーンを通して移動している間、貯蔵部１６２０は、一般にデータを保持する一連の磁区（例えば、非ダミー磁区）と、ダミー磁区１６１８との間に配置される。
【０１０６】
任意の磁気カラム１６０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１６０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１６０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【０１０７】
図示の磁気カラム１６０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１６の外部）に繰り返される。磁気カラム１６０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１６０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１６０８がダミー磁区１６１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１６０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置１６００のコストを減少させることができる。
【０１０８】
図１７は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１７００の第１７実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１７００は、複数の磁気カラム１７０２ａ〜１７０２ｃ（以下、「磁気カラム１７０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１７０６ａ、第２読み取り手段１７０６ｂ、第１書き込み手段１７０８ａ及び第２書き込み手段１７０８ｂを備える。
【０１０９】
複数の磁気カラム１７０２は、隣接する磁気カラム１７０２が装置１７００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１７１６ａ及び１７１６ｂ（以下、「ビア１７１６」と総称）は、複数の磁気カラム１７０２を接続する。また、各磁気カラム１７０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１７１８ａ〜１７１８ｃ（以下、「ダミー磁区１７１８」と総称）を有する。
【０１１０】
第１読み取り手段１７０６ａ及び第１書き込み手段１７０８ａは、第１磁気カラム１７０２ａの中心近傍に配置され、これに対し、第２読み取り手段１７０６ｂ及び第２書き込み手段１７０８ｂは、第２磁気カラム１７０２ｂの中心近傍に配置される。従って、各磁気カラム１７０２は、中心位置に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１７０２の各ダミー磁区１７１８は、（例えば、ダミー磁区１７１８が書き込み手段１７０８に隣接するように）磁気カラム１７０２の中心近傍に配置される。
【０１１１】
所与の磁気カラム１７０２のための貯蔵部１７２０は、ダミー磁区１７１８及び読み取り手段／書き込み手段ペアの下部に配置される。磁気カラムのチェーンを通して移動している間、貯蔵部１７２０は、一般に、ビア１７１６と、ダミー磁区１７１８との間に配置される。
【０１１２】
任意の磁気カラム１７０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１７０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１７０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【０１１３】
図示の磁気カラム１７０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１７の外部）に繰り返される。磁気カラム１７０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１７０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１７０８がダミー磁区１７１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１７０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置のコストを減少させることができる。
【０１１４】
図１４及び図１５に示す装置１４００及び１５００と同様に、図１６及び図１７に示す装置１６００及び１７００の構成は、磁気シフトレジスタ・メモリ装置のサイズ及び製造コストを減少させることができる。というのは、他の磁気カラム（すなわち、選択された磁区が存在する磁気カラムとは別の磁気カラム）が書き込み動作中に「ダミー」位置に留まるために、書き込みを制御する半導体装置を複数の磁気カラムによって共有することができるからである。読み取り手段としては小型の半導体装置だけが必要であり、書き込み及び磁区移動のための制御手段が共有される。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。
【０１１５】
説明の便宜上、装置１６００及び１７００は、３つの磁気カラム及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１６及び１７の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。さらに、図１〜１３に示す磁気シフトレジスタ・メモリ装置のうち任意の装置は、ダミー磁区、貯蔵部及び／又は関連する機能性を含むように編成することができる。
【０１１６】
図１８は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１８実施形態を示す概略図である。図示のように、装置は、複数の磁気カラム１８０２ａ〜１８０２ｃ（以下、「磁気カラム１８０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１８０６ａ、第２読み取り手段１８０６ｂ、第１書き込み手段１８０８ａ、第２書き込み手段１８０８ｂ、第１半導体装置１８１０ａ、第２半導体装置１８１０ｂ及び第３半導体装置１８１０ｃを備える。また、各磁気カラム１８０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１８１８ａ〜１８１８ｃ（以下、「ダミー磁区１８１８」と総称）及び少なくとも１つの貯蔵部１８２０ａ〜１８２０ｃ（以下、「貯蔵部１８２０」と総称）を有する。
【０１１７】
第１読み取り手段１８０６ａ及び第１書き込み手段１８０８ａは、第１磁気カラム１８０２ａの中心近傍に配置され、これに対し、第２読み取り手段１８０６ｂ及び第２書き込み手段１８０８ｂは、第２磁気カラム１８０２ｂの中心近傍に配置される。従って、各磁気カラム１８０２は、中心位置に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１８０２の各ダミー磁区１８１８は、（例えば、当該ダミー磁区１８１８が書き込み手段１８０８に隣接するように）磁気カラム１８０２の中心近傍に配置される。
【０１１８】
所与の磁気カラム１８０２のための貯蔵部１８２０は、ダミー磁区１８１８及び読み取り手段／書き込み手段ペアの下部に配置される。一般に、貯蔵部１８２０は、ダミー磁区１８１８と、所与の磁気カラム１８０２の磁区の移動を制御する半導体装置１８１０との間に配置される。
【０１１９】
図示の磁気カラム１８０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１８の外部）に繰り返される。磁気カラム１８０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１８０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１８０８がダミー磁区１８１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１８０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置のコストを減少させることができる。
【０１２０】
図１４〜図１７に示す装置１４００〜１７００と同様に、図１８に示す装置の構成は、磁気シフトレジスタ・メモリ装置のサイズ及び製造コストを減少させることができる。というのは、他の磁気カラム（すなわち、選択された磁区が存在する磁気カラムとは別の磁気カラム）が書き込み動作中に「ダミー」位置に留まるために、書き込みを制御する半導体装置を複数の磁気カラムによって共有することができるからである。読み取り手段としては小型の半導体装置だけが必要であり、書き込み及び磁区移動のための制御手段が共有される。
【０１２１】
前述の説明は、本発明の諸実施形態に向けられているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案することができる。本明細書に開示した種々の実施形態又はその諸部分を組み合わせてさらなる実施形態を構築することができる。さらに、添付の図面に示した諸実施形態に関連して使用した用語（例えば、上方、下方、上部、下部等）は、相対的な位置関係を表すに過ぎないから、これらの用語を交換することが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１００・・・磁気シフトレジスタ・メモリ装置
１０２・・・磁気カラム
１０４・・・一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）
１０６・・・読み取り手段
１０８・・・書き込み手段
１１０・・・半導体装置
７１６、８１６、１０１６、１２１６、１３１６、１５１６、１７１６・・・ビア
１４１８、１５１８、１６１８、１７１８、１８１８・・・ダミー磁区
１６２０、１７２０、１８２０・・・貯蔵部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、契約番号Ｈ９４００３−０５−２−０５０５の下で、国防総省によって認められた米国政府の助成金を用いてなされたものである。従って、米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、デジタル・データ記憶装置に係り、さらに詳細に説明すれば、磁気シフトレジスタ・メモリに係る。
【背景技術】
【０００３】
デジタル・データを格納するために磁区（magneticdomain）の操作を利用する磁気シフトレジスタ・メモリは、磁気ディスク記憶装置や、固体物理不揮発性メモリ（例えば、フラッシュ・メモリ）に潜在的に取って代わるものとして提案されている。１つのシフトレジスタ・カラム（すなわち、１つの磁気カラム）に沿って数十又は数百もの磁区（各磁区は１ビットのデジタル・データを表す）をストリング化することによって、磁気シフトレジスタ・メモリは、記憶密度を増加させ且つビット当たりのコストを減少させるように、半導体チップ上の３次元を効率的に使用する。
【０００４】
読み取り／書き込み動作を行うためには、（当該メモリのアドレス入力によって決定される）選択された磁区を、読み取り／書込装置の近傍に移動させなければならない。一連の磁区が全体として磁気カラムの上方及び下方に移動する際のオーバーフローに起因するデータ損失を防止するためには、（「貯蔵部（reservoir）」と呼ばれる）追加のスペースを、磁気カラムのデータ・セクションの上部及び下部に配置しなければならない。
【０００５】
通常の磁気シフトレジスタ・メモリは、１つの磁区を移動させるために１〜１０ミリアンペアの範囲内の電流を必要とする。通常の磁性合金の抵抗率は１０〜５０マイクロオーム・センチメートルの範囲内にあるから、移動動作中に、相当な電圧降下が磁気カラムにわたって生じる。その結果、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に移動させることができる磁区の数が制限されることになる。
【０００６】
さらに、通常の磁気シフトレジスタ・メモリは、磁気カラム当たり少なくとも３つの半導体スイッチ、すなわち、１ビットを選択的に読み取るための第１スイッチと、１ビットを選択的に書き込むための第２スイッチと、読み取り／書き込み動作のために任意の特定のビットがアクセス可能となるように、磁気カラムに沿って複数の磁区を移動させるための第３スイッチとを必要とする。書き込み及び読み取りの両方は、１〜１０ミリアンペアの範囲内の電流を必要とするから、これらの３つのスイッチのうち少なくとも２つのスイッチは、磁気シフトレジスタ・メモリ内のかなりの領域を占領するであろう。従って、データを格納するために使用することができた筈のかなりの量のスペースがこれらの半導体コンポーネントによって占有され、その結果、磁気シフトレジスタ・メモリの記憶密度はその全潜在能力に到達することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、当分野では、改良された記憶密度を有する磁気シフトレジスタ・メモリ装置のための方法及び装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、磁気シフトレジスタ・メモリ装置に係る。メモリセルの一実施形態は、複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段（reader）と、前記複数の磁区から読み取られたデータを格納するための一時メモリと、前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記一時メモリ内のデータを前記複数の磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段（writer）とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、読み取り／書き込み動作を行うのに必要な磁気カラム当たりの半導体スイッチの数を減少させることにより、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の記憶密度を改良することができるという効果を奏する。また、本発明は、磁気カラム内の大きな貯蔵部の必要性を取り除くことにより、磁区のより効率的な移動を可能にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第４実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第５実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第６実施形態を示す概略図である。
【図７】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第７実施形態を示す概略図である。
【図８】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第８実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第９実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１０実施形態を示す概略図である。
【図１１】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１１実施形態を示す概略図である。
【図１２】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１２実施形態を示す概略図である。
【図１３】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１３実施形態を示す概略図である。
【図１４】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１４実施形態を示す概略図である。
【図１５】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１５実施形態を示す概略図である。
【図１６】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１６実施形態を示す概略図である。
【図１７】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１７実施形態を示す概略図である。
【図１８】本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１８実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１００の第１実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム１０２、一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１０４、読み取り手段１０６、書き込み手段１０８及び半導体装置１１０を備える。
【００１２】
読み取り手段１０６及び書き込み手段１０８は、両者ともに磁気カラム１０２の第１端部に配置され、これに対し、半導体装置１１０は、磁気カラム１０２の対向する第２端部に配置される。
【００１３】
動作中、半導体装置１１０は、矢印１１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム１０２の上方に（すなわち、読み取り手段１０６及び書き込み手段１０８に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム１０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段１０６は、選択された磁区の状態を読み取る。次に、選択された磁区の状態は、磁気カラム１０２に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する、一時メモリ１０４内に格納される。
【００１４】
選択された磁区がアクセスされた後、磁区の移動は、矢印１１４が示すように、半導体装置１１０によって逆転される（すなわち、読み取り手段１０６及び書き込み手段１０８から遠ざかるように移動される）。一時メモリ１０４内のデータを書き込み手段１０８によって磁気カラム１０２上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム１０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００１５】
図２は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置２００の第２実施形態を示す概略図である。図示のように、装置２００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム２０２、一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）２０４、読み取り手段２０６、書き込み手段２０８及び半導体装置２１０を備える。
【００１６】
読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８は、両者ともに磁気カラム２０２の第１端部に配置される。図１に示す装置１００とは対照的に、半導体装置２１０も、磁気カラム２０２の第１端部（すなわち、読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８と同じ端部）に配置される。
【００１７】
動作中、半導体装置２１０は、矢印２１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム２０２の下方に（すなわち、読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム２０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段２０６は、選択された磁区の状態を読み取る。次に、選択された磁区の状態は、磁気カラム２０２に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する、一時メモリ２０４内に格納される。
【００１８】
選択された磁区がアクセスされた後、磁区の移動は、矢印２１４が示すように、半導体装置２１０によって逆転される（すなわち、読み取り手段２０６及び書き込み手段２０８から遠ざかるように移動される）。一時メモリ２０４内のデータを書き込み手段２０８によって磁気カラム２０２上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム２０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００１９】
図１及び図２に示す装置１００及び２００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。
【００２０】
図３は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置３００の第３実施形態を示す概略図である。図示のように、装置３００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム３０２、読み取り手段３０６、書き込み手段３０８及び半導体装置３１０を備える。
【００２１】
書き込み手段３０８及び半導体装置３１０は、両者ともに磁気カラム３０２の第１端部に配置され、これに対し、読み取り手段３０６は、磁気カラム３０２の対向する第２端部に配置される。
【００２２】
動作中、半導体装置３１０は、矢印３１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム３０２の上方に（すなわち、読み取り手段３０６に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム３０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段３０６は、選択された磁区の状態を読み取る。
【００２３】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、書き込み手段３０８によって磁気カラム３０２の対向する端部で書き戻される。その結果、選択された磁区にアクセスするために複数の磁区が移動されるにつれて、データは、（矢印３１４が示すように）実質的に循環的な態様で移動する。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム３０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００２４】
図４は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置４００の第４実施形態を示す概略図である。図示のように、装置４００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム４０２、読み取り手段４０６、書き込み手段４０８及び半導体装置４１０を備える。
【００２５】
読み取り手段４０６及び半導体装置４１０は、両者ともに磁気カラム４０２の第１端部に配置され、これに対し、書き込み手段４０８は、磁気カラム４０２の対向する第２端部に配置される。
【００２６】
動作中、半導体装置４１０は、矢印４１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム４０２の下方に（すなわち、読み取り手段４０６に近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム４０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、読み取り手段４０６は、選択された磁区の状態を読み取る。
【００２７】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、書き込み手段４０８によって磁気カラム４０２の対向する端部で書き戻される。その結果、選択された磁区にアクセスするために複数の磁区が移動されるにつれて、データは、（矢印４１４が示すように）実質的に循環的な態様で移動する。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム４０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００２８】
図１及び図２に示す装置１００及び２００と同様に、図３及び４に示す装置３００及び４００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、装置３００及び４００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。
【００２９】
図５は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置５００の第５実施形態を示す概略図である。図示のように、装置５００は、（複数の磁区から成る）磁気カラム５０２、第１読み取り手段５０６ａ、第２読み取り手段５０６ｂ、第１書き込み手段５０８ａ、第２書き込み手段５０８ｂ及び半導体装置５１０を備える。
【００３０】
第１読み取り手段５０６ａ、第１書き込み手段５０８ａ及び半導体装置５１０は、それぞれ磁気カラム５０２の第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段５０６ｂ及び第２書き込み手段５０８ｂは、磁気カラム５０２の対向する第２端部に配置される。
【００３１】
動作中、半導体装置５１０は、矢印５１２が示すように、アクセスのために選択された磁区を磁気カラム５０２の上方又は下方に（すなわち、第１読み取り手段５０６ａ又は第２読み取り手段５０６ｂの何れかに近づくように）移動させる。次に、選択された磁区が磁気カラム５０２の「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段５０６ａ又は第２読み取り手段５０６ｂは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００３２】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、第２書き込み手段５０８ｂ又は第１書き込み手段５０８ａ（すなわち、選択された磁区を読み取る読み取り手段に対向する、磁気カラム５０２の端部に配置される何れかの書き込み手段）によって磁気カラム５０２の対向する端部で書き戻される。その結果、選択された磁区にアクセスするために複数の磁区が移動されるにつれて、データは、（矢印５１４が示すように）実質的に循環的な態様で移動する。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム５０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。従って、これらの磁区は、何れかの方向に移動させることができる。この方向とは、一度に活動化される１つの読み取り手段／書き込み手段ペア（すなわち、第１読み取り手段５０６ａ及び第１書き込み手段５０８ａのペア、又は第２読み取り手段５０６ｂ及び第２書き込み手段５０８ｂのペア）を有する、選択された磁区に到達するのに最小数の移動動作を必要とするようなものである。
【００３３】
図１〜図４に示す装置１００〜４００と同様に、図５に示す装置５００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、装置５００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。さらに、装置５００は、複数の磁区の移動を最小化することにより、各アクセス動作に必要な電力及び時間を減少させることができる。
【００３４】
図６は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置６００の第６実施形態を示す概略図である。図示のように、装置６００は、複数の磁気カラム６０２ａ〜６０２ｃ（以下、「磁気カラム６０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段６０６ａ、第２読み取り手段６０６ｂ、第１書き込み手段６０８ａ及び第２書き込み手段６０８ｂを備える。
【００３５】
複数の磁気カラム６０２は、隣接する磁気カラム６０２が装置６００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。
【００３６】
第１読み取り手段６０６ａは、第１磁気カラム６０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第１書き込み手段６０８ａは、第１磁気カラム６０２ａの対向する第２端部に配置される。第２書き込み手段６０８ｂは、第２磁気カラム６０２ｂの第１端部（すなわち、第１読み取り手段６０６ａに横方向に隣接する端部）に配置され、これに対し、第２読み取り手段６０６ｂは、第２磁気カラム６０２ｂの対向する第２端部（すなわち、第１書き込み手段６０８ａに横方向に隣接する端部）に配置される。このように、データは、磁気カラム６０２の上方及び下方に交互に移動する（すなわち、１つの磁気カラムの上方に移動し、次の磁気カラムの下方に移動する）ことができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）。
【００３７】
動作中、選択された磁区は、矢印６１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム６０２ａの上方に（すなわち、第１読み取り手段６０６ａに近づくように）移動される。次に、選択された磁区が第１磁気カラム６０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段６０６ａは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００３８】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、（矢印６１４が示すように）第２書き込み手段６０８ｂによって第２磁気カラム６０２ｂの第１磁区に書き込まれ、そして矢印６１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム６０２ｂの下方に（すなわち、第２読み取り手段６０６ｂに近づくように）移動される。当該チェーンの最後の磁気カラムに関連する読み取り手段（すなわち、図６の第２読み取り手段６０６ｂ）によって読み取られたデータは、第１磁気カラム６０２ａの第１磁区に書き戻される。その結果、データは、磁気カラム６０２のチェーンを通して実質的に循環的な態様で流れる。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム６０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００３９】
説明の便宜上、装置６００は、３つの磁気カラム６０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図６の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００４０】
図７は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置７００の第７実施形態を示す概略図である。図示のように、装置７００は、複数の磁気カラム７０２ａ〜７０２ｃ（以下、「磁気カラム７０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段７０６ａ、第２読み取り手段７０６ｂ、第１書き込み手段７０８ａ及び第２書き込み手段７０８ｂを備える。
【００４１】
複数の磁気カラム７０２は、隣接する磁気カラム７０２が装置７００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア（via） ７１６ａ及び７１６ｂ（以下、「ビア７１６」と総称）は、複数の磁気カラム７０２を接続する。
【００４２】
第１読み取り手段７０６ａは、第１磁気カラム７０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第１書き込み手段７０８ａは、第１磁気カラム７０２ａの対向する第２端部に配置される。第２読み取り手段７０６ｂは、第２磁気カラム７０２ｂの第１端部（すなわち、第１読み取り手段７０６ａに横方向に隣接する端部）に配置され、これに対し、第２書き込み手段７０８ｂは、第２磁気カラム７０２ｂの対向する第２端部（すなわち、第１書き込み手段７０８ａに横方向に隣接する端部）に配置される。このように、データは、各磁気カラム７０２において同じ方向（例えば、上方）に移動することができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）。
【００４３】
動作中、選択された磁区は、矢印７１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム７０２ａの上方に（すなわち、第１読み取り手段７０６ａに近づくように）移動される。次に、選択された磁区が第１磁気カラム７０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段７０６ａは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００４４】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、（矢印７１４が示すように）第１ビア７１６ａの下方に移動され、第２書き込み手段７０８ｂによって第２磁気カラム７０２ｂの第１磁区に書き込まれる。次に、データは、矢印７１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム７０２ｂの上方に（すなわち、第２読み取り手段７０６ｂに近づくように）移動される。当該チェーンの最後の磁気カラムに関連する読み取り手段（すなわち、第２読み取り手段７０６ｂ）によって読み取られたデータは、第１磁気カラム７０２ａの第１磁区に書き戻される。その結果、データは、磁気カラム７０２のチェーンを通して実質的に循環的な態様で流れる。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム７０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００４５】
説明の便宜上、装置７００は、３つの磁気カラム７０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図７の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００４６】
図８は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置８００の第８実施形態を示す概略図である。図示のように、装置８００は、複数の磁気カラム８０２ａ〜８０２ｃ（以下、「磁気カラム８０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段８０６ａ、第２読み取り手段８０６ｂ、第１書き込み手段８０８ａ及び第２書き込み手段８０８ｂを備える。
【００４７】
複数の磁気カラム８０２は、隣接する磁気カラム８０２が装置８００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア８１６ａ及び８１６ｂ（以下、「ビア８１６」と総称）は、複数の磁気カラム８０２を接続する。
【００４８】
第１読み取り手段８０６ａは、第１磁気カラム８０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第１書き込み手段８０８ａは、第１磁気カラム８０２ａの対向する第２端部に配置される。第２読み取り手段８０６ｂは、第２磁気カラム８０２ｂの第１端部（すなわち、第１読み取り手段８０６ａに横方向に隣接する端部）に配置され、これに対し、第２書き込み手段８０８ｂは、第２磁気カラム８０２ｂの対向する第２端部（すなわち、第１書き込み手段８０８ａに横方向に隣接する端部）に配置される。このように、データは、各磁気カラム８０２において同じ方向（例えば、下方）に移動することができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）。
【００４９】
動作中、選択された磁区は、矢印８１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム８０２ａの下方に（すなわち、第１読み取り手段８０６ａに近づくように）移動される。次に、選択された磁区が第１磁気カラム８０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段８０６ａは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００５０】
選択された磁区がアクセスされた後、データは、（矢印８１４が示すように）第１ビア８１６ａの上方に移動され、第２書き込み手段８０８ｂによって第２磁気カラム８０２ｂの第１磁区に書き込まれる。次に、データは、矢印８１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム８０２ｂの下方に（すなわち、第２読み取り手段８０６ｂに近づくように）移動される。当該チェーンの最後の磁気カラムに関連する読み取り手段（すなわち、第２読み取り手段８０６ｂ）によって読み取られたデータは、第１磁気カラム８０２ａの第１磁区に書き戻される。その結果、データは、磁気カラム８０２のチェーンを通して実質的に循環的な態様で流れる。選択された磁区がアクセスされた後、１つの全移動期間が完了するまで複数の磁区の移動を継続することにより、アクセスされた磁区内のビット情報で磁気カラム８０２の元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。
【００５１】
説明の便宜上、装置８００は、３つの磁気カラム８０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図８に示す実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００５２】
図１〜図５に示す装置１００〜５００と同様に、図６〜図８に示す装置６００〜８００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。さらに、装置３００〜８００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。さらに、装置６００〜８００は、多数の磁気カラム間で移動動作（すなわち、印加される電流）を共有することを可能にする。さらに、図６の実施形態と比較すると、装置７００及び８００は、全ての読み取り手段７０６及び８０６を磁気カラム７０２、８０２の１つの端部に配置し且つ全ての書き込み手段７０８、８０８を磁気カラム７０２、８０２の対向する端部に配置しており、そのため、磁気シフトレジスタ・メモリを製造する複雑さ（及びコスト）を減少させることができる。
【００５３】
図９は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置９００の第９実施形態を示す概略図である。図示のように、装置９００は、複数の磁気カラム９０２ａ〜９０２ｃ（以下、「磁気カラム９０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段９０６ａ、第２読み取り手段９０６ｂ、第３読み取り手段９０６、第４読み取り手段９０６ｄ、第１書き込み手段９０８ａ、第２書き込み手段９０８ｂ、第３書き込み手段９０８ｃ及び第４書き込み手段９０８ｄを備える。
【００５４】
複数の磁気カラム９０２は、隣接する磁気カラム９０２が装置９００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。
【００５５】
第１読み取り手段９０６ａ及び第１書き込み手段９０８ａは、第１磁気カラム９０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段９０６ｂ及び第２書き込み手段９０８ｂは、第１磁気カラム９０２ａの対向する第２端部に配置される。同様に、第３読み取り手段９０６ｃ及び第３書き込み手段９０８ｃは、第２磁気カラム９０２ｂの第１端部に配置され、これに対し、第４読み取り手段９０６ｄ及び第４書き込み手段９０８ｄは、第２磁気カラム９０２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム９０２は、各端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。このように、データは、磁気カラム９０２の上方及び下方に交互に移動する（すなわち、１つの磁気カラムの上方に移動し、次の磁気カラムの下方に移動する）ことができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）だけでなく、各磁気カラム９０２において複数の磁区を何れかの方向（すなわち、上方又は下方）に移動させることができる。
【００５６】
動作中、選択された磁区は、矢印９１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム９０２ａの上方又は下方に（すなわち、第１読み取り手段９０６ａ又は第２読み取り手段９０６ｂに近づくように）移動される。具体的には、選択された磁区は、何れかの方向に移動される。その方向とは、活動化された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する、アクセス可能な１つの位置に選択された磁区を移動させるのに最小数の移動を必要とするようなものである。次に、選択された磁区が第１磁気カラム９０２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段９０６ａ又は第２読み取り手段９０６ｂは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００５７】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が逆転され、次の読み取り手段／書き込み手段ペアの書き込み手段によって、データが隣接する磁気カラム９０２の第１磁区に書き込まれる。例えば、もし選択された磁区がアクセスのために第２読み取り手段９０６ｂに近づくように移動されたのであれば、選択された磁区からのデータは、（矢印９１４が示すように）第３書き込み手段によって第２磁気カラム９０２ｂの第１磁区に９０８ｃ書き込まれるであろう。次に、データは、矢印９１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム９０２ｂの下方に（すなわち、第４読み取り手段９０６ｄに近づくように）移動される。
【００５８】
説明の便宜上、装置９００は、３つの磁気カラム９０６及び４つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図９の実施形態によって構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００５９】
図１０は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１０００の第１０実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１０００は、複数の磁気カラム１００２ａ〜１００２ｃ（以下、「磁気カラム１００２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１００６ａ、第２読み取り手段１００６ｂ、第３読み取り手段１００６、第４読み取り手段１００６ｄ、第１書き込み手段１００８ａ、第２書き込み手段１００８ｂ、第３書き込み手段１００８ｃ及び第４書き込み手段１００８ｄを備える。
【００６０】
複数の磁気カラム１００２は、隣接する磁気カラム１００２が装置１０００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１０１６ａ及び１０１６ｂ（以下、「ビア１０１６」と総称）は、複数の磁気カラム１００２を接続する。
【００６１】
第１読み取り手段１００６ａ及び第１書き込み手段１００８ａは、第１磁気カラム１００２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１００６ｂ及び第２書き込み手段１００８ｂは、第１磁気カラム１００２ａの対向する第２端部に配置される。同様に、第３読み取り手段１００６ｃ及び第３書き込み手段１００８ｃは、第２磁気カラム１００２ｂの第１端部に配置され、これに対し、第４読み取り手段１００６ｄ及び第４書き込み手段１００８ｄは、第２磁気カラム１００２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム１００２は、各端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。このように、データは、磁気カラム１００２の上方及び下方に交互に移動する（すなわち、１つの磁気カラムの上方に移動し、次の磁気カラムの下方に移動する）ことができ、その間に、読み取り手段及び書き込み手段に交互に遭遇する（すなわち、１つの読み取り手段の後に１つの書き込み手段に遭遇する。その逆も同様）だけでなく、各磁気カラム１００２において複数の磁区を何れかの方向（すなわち、上方又は下方）に移動させることができる。
【００６２】
動作中、選択された磁区は、矢印１０１２ａが示すように、アクセスのために第１磁気カラム１００２ａの上方又は下方に（すなわち、第１読み取り手段１００６ａ又は第２読み取り手段１００６ｂに近づくように）移動される。具体的には、選択された磁区は、何れかの方向に移動される。その方向とは、活動化された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する、アクセス可能な１つの位置に選択された磁区を移動させるのに最小数の移動を必要とするようなものである。次に、選択された磁区が第１磁気カラム１００２ａの「使用可能」位置を超えて移動されて失われる前に、第１読み取り手段１００６ａ又は第２読み取り手段１００６ｂは、選択された磁区の状態を読み取る。
【００６３】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が逆転され、データが第１ビア１０１６ａの上方又は下方に進行し、そして次の読み取り手段／書き込み手段ペアの書き込み手段によって隣接する磁気カラム１００２の第１磁区に書き込まれる。例えば、もし選択された磁区がアクセスのために第２読み取り手段１００６ｂに近づくように移動されたのであれば、選択された磁区からのデータは、（矢印１０１４が示すように）第１ビア１０１６ａの下方に移動し、第３書き込み手段１００８ｃによって第２磁気カラム１００２ｂの第１磁区に書き込まれるであろう。次に、データは、矢印１０１２ｂが示すように、アクセスのために第２磁気カラム１００２ｂの上方又は下方に（すなわち、第３読み取り手段１００６ｃ又は第４読み取り手段１００６ｄに近づくように）移動される。
【００６４】
説明の便宜上、装置１０００は、３つの磁気カラム１００２及び４つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１０の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００６５】
図１〜図８に示す装置１００〜８００と同様に、図９及び図１０に示す装置９００及び１０００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。さらに、装置９００及び１０００は、データをキャッシュするための一時メモリを必要としないという追加の利点を与える。さらに、装置９００及び１０００は、複数の磁区の移動を最小化することにより、各アクセス動作に必要な電力及び時間を減少させることができる。
【００６６】
図１１は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１１００の第１１実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１１００は、複数の磁気カラム１１０２ａ〜１１０２ｃ（以下、「磁気カラム１１０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１１０６ａ、第２読み取り手段１１０６ｂ、第１書き込み手段１１０８ａ、第２書き込み手段１１０８ｂ及び一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１１０４を備える。
【００６７】
複数の磁気カラム１１０２は、隣接する磁気カラム１１０２が装置１１００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。
【００６８】
第１読み取り手段１１０６ａ及び第１書き込み手段１１０８ａは、第１磁気カラム１１０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１１０６ｂ及び第２書き込み手段１１０８ｂは、第２磁気カラム１１０２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム１１０２は、その第１端部又は第２端部の何れかに配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。
【００６９】
任意の磁気カラム１１０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１１０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１１０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００７０】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区が磁気カラム上の使用可能な位置を超えて移動される前に、これらの磁区からのデータは、第１読み取り手段１１０６ａによって読み取られ、一時メモリ１１０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１１０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１１０２について行われる。一時メモリ１１０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１１０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００７１】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が（第１読み取り手段１１０６ａから遠ざかるように）逆転され、データが磁気カラム１１０２ａの下方に進行し、そこで一時メモリ１１０４内のデータを第１書き込み手段１１０８ａによって第１磁気カラム１１０２ａ上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で第１磁気カラム１１０２ａの元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。それと同時に、他の磁気カラム１１０２のためのデータも、同じ態様で復元されるであろう。
【００７２】
説明の便宜上、装置１１００は、３つの磁気カラム１１０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１１の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００７３】
図１２は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１２００の第１２実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１２００は、複数の磁気カラム１２０２ａ〜１２０２ｃ（以下、「磁気カラム１２０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１２０６ａ、第２読み取り手段１２０６ｂ、第１書き込み手段１２０８ａ、第２書き込み手段１２０８ｂ及び一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１２０４を備える。
【００７４】
複数の磁気カラム１２０２は、隣接する磁気カラム１２０２が装置１２００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１２１６ａ及び１２１６ｂ（以下、「ビア１２１６」と総称）は、複数の磁気カラム１２０２を接続する。
【００７５】
第１読み取り手段１２０６ａ及び第１書き込み手段１２０８ａは、第１磁気カラム１２０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１２０６ｂ及び第２書き込み手段１２０８ｂは、第２磁気カラム１２０２ｂの横方向に隣接する第１端部に配置される。従って、各磁気カラム１２０２は、その第１端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。
【００７６】
任意の磁気カラム１２０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１２０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１２０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００７７】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区が磁気カラム上の使用可能な位置を超えて移動される前に、これらの磁区からのデータは、第１読み取り手段１２０６ａによって読み取られ、一時メモリ１２０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１２０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１２０２について行われる。一時メモリ１２０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１２０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００７８】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が（第１読み取り手段１２０６ａから遠ざかるように）逆転され、データが第１磁気カラム１２０２ａの下方に進行し、そこで一時メモリ１２０４内のデータを第１書き込み手段１２０８ａによって第１磁気カラム１２０２ａ上に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で第１磁気カラム１２０２ａの元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。それと同時に、他の磁気カラム１２０２のためのデータも、同じ態様で復元されるであろう。
【００７９】
説明の便宜上、装置１２００は、３つの磁気カラム１２０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１２の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００８０】
図１３は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１３００の第１３実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１３００は、複数の磁気カラム１３０２ａ〜１３０２ｃ（以下、「磁気カラム１３０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１３０６ａ、第２読み取り手段１３０６ｂ、第１書き込み手段１３０８ａ、第２書き込み手段１３０８ｂ及び一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）１３０４を備える。
【００８１】
複数の磁気カラム１３０２は、隣接する磁気カラム１３０２が装置１３００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１３１６ａ及び１３１６ｂ（以下、「ビア１３１６」と総称）は、複数の磁気カラム１３０２を接続する。
【００８２】
第１読み取り手段１３０６ａ及び第１書き込み手段１３０８ａは、第１磁気カラム１３０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１３０６ｂ及び第２書き込み手段１３０８ｂは、第２磁気カラム１３０２ｂの横方向に隣接する第１端部に配置される。従って、各磁気カラム１３０２は、その第１端部又は第２端部の何れかに配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。
【００８３】
任意の磁気カラム１３０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１３０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１３０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００８４】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区が磁気カラム上の使用可能な位置を超えて移動される前に、これらの磁区からのデータは、第１読み取り手段１３０６ａによって読み取られ、一時メモリ１３０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１３０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１３０２について行われる。一時メモリ１３０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１３０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００８５】
選択された磁区がアクセスされた後、移動方向が（第１読み取り手段１３０６ａから遠ざかるように）逆転され、データが第１磁気カラム１３０２ａの上方に進行し、そこで一時メモリ１３０４内のデータを第２書き込み手段１３０８ｂによって第２磁気カラム１３０２ｂの第１磁区に書き戻すことにより、アクセスされた磁区内のビット情報で第１磁気カラム１３０２ａの元の内容が復元されるか、又は所望のセル書き込み動作によって必要とされる場合は、新しい意図したデータ状態に再書き込みされる。それと同時に、他の磁気カラム１３０２のためのデータも、同じ態様で復元されるであろう。
【００８６】
説明の便宜上、装置１３００は、３つの磁気カラム１３０２及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１３の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【００８７】
図１〜図１０に示す装置１００〜１０００と同様に、図１１〜図１３に示す装置１１００〜１３００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。
【００８８】
図１４は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１４００の第１４実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１４００は、複数の磁気カラム１４０２ａ〜１４０２ｃ（以下、「磁気カラム１４０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１４０６ａ、第２読み取り手段１４０６ｂ、第１書き込み手段１４０８ａ及び第２書き込み手段１４０８ｂを備える。
【００８９】
複数の磁気カラム１４０２は、隣接する磁気カラム１４０２が装置１４００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、各磁気カラム１４０２は、非ダミー（nondummy）磁区の書き込みを防止するための少なくとも１つの「ダミー」磁区１４１８ａ〜１４１８ｃ（以下、「ダミー磁区１４１８」と総称）を有する。
【００９０】
第１読み取り手段１４０６ａ及び第１書き込み手段１４０８ａは、第１磁気カラム１４０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１４０６ｂ及び第２書き込み手段１４０８ｂは、第２磁気カラム１４０２ｂの対向する第２端部に配置される。従って、各磁気カラム１４０２は、その第１端部又は第２端部の何れかに配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１４０２の各ダミー磁区１４１８は、（例えば、当該ダミー磁区が書き込み手段１４０８に隣接するように）磁気カラム１４０２の読み取り手段／書き込み手段ペアと同じ端部に配置される。
【００９１】
任意の磁気カラム１４０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１４０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１４０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００９２】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区からのデータは、第１読み取り手段１４０６ａによって読み取られ、一時メモリ１４０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１４０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１４０２について行われる。一時メモリ１４０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１４０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００９３】
図示の磁気カラム１４０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１４の外部）に繰り返される。磁気カラム１４０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１４０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１４０８がダミー磁区１４１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１４０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置１４００のコストを減少させることができる。
【００９４】
図１５は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１５００の第１５実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１５００は、複数の磁気カラム１５０２ａ〜１５０２ｃ（以下、「磁気カラム１５０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１５０６ａ、第２読み取り手段１５０６ｂ、第１書き込み手段１５０８ａ及び第２書き込み手段１５０８ｂを備える。
【００９５】
複数の磁気カラム１５０２は、隣接する磁気カラム１５０２が装置１５００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１５１６ａ及び１５１６ｂ（以下、「ビア１５１６」と総称）は、複数の磁気カラム１５０２を接続する。また、各磁気カラム１５０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１５１８ａ〜１５１８ｃ（以下、「ダミー磁区１５１８」と総称）を有する。
【００９６】
第１読み取り手段１５０６ａ及び第１書き込み手段１５０８ａは、第１磁気カラム１５０２ａの第１端部に配置され、これに対し、第２読み取り手段１５０６ｂ及び第２書き込み手段１５０８ｂは、第２磁気カラム１５０２ｂの隣接する第１端部に配置される。従って、各磁気カラム１５０２は、その第１端部に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１５０２の各ダミー磁区１５１８は、（例えば、当該ダミー磁区が書き込み手段１５０８に隣接するように）磁気カラム１５０２の第１端部に配置される。
【００９７】
任意の磁気カラム１５０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１５０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１５０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【００９８】
磁区の移動中に、選択された磁区に先行する磁区からのデータは、第１読み取り手段１５０６ａによって読み取られ、一時メモリ１５０４内に格納される。この動作は、磁気カラム１５０２のチェーンにおける全ての磁気カラム１５０２について行われる。一時メモリ１５０４は、チェーンを構成する複数の磁気カラム１５０２の合計に等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する。
【００９９】
図示の磁気カラム１５０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１５の外部）に繰り返される。磁気カラム１５０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１５０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１５０８がダミー磁区１５１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１５０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置１５００のコストを減少させることができる。
【０１００】
図１〜図１３に示す装置１００〜１３００と同様に、図１４及び図１５に示す装置１４００及び１５００の構成は、通常の磁気シフトレジスタ・メモリ装置内の磁気カラムに長さを追加する、貯蔵部の必要性を取り除くか又は減少させるという点で有利である。この磁気カラムの長さにおける減少は、（電流の１回の印加による）単一の移動動作中に、より多くの磁区を磁気カラムに沿って移動させることを可能にする。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。さらに、他の磁気カラム（すなわち、選択された磁区が存在する磁気カラムとは別の磁気カラム）が書き込み動作中に「ダミー」位置に留まるという理由で、書き込みを制御する半導体装置を複数の磁気カラムによって共有することができ、その結果、装置１４００又は１５００のサイズ及び製造コストを減少させることができる。読み取り手段としては小型の半導体装置だけが必要であり、書き込み及び磁区移動のための制御手段が共有される。
【０１０１】
説明の便宜上、装置１４００及び１５００は、３つの磁気カラム及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１４及び図１５の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。
【０１０２】
図１６は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１６００の第１６実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１６００は複数の磁気カラム１６０２ａ〜１６０２ｃ（以下、「磁気カラム１６０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１６０６ａ、第２読み取り手段１６０６ｂ、第１書き込み手段１６０８ａ及び第２書き込み手段１６０８ｂを備える。
【０１０３】
複数の磁気カラム１６０２は、隣接する磁気カラム１６０２が装置１６００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。各磁気カラム１６０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１６１８ａ〜１６１８ｃ（以下、「ダミー磁区１６１８」と総称）及び少なくとも１つの貯蔵部１６２０ａ〜１６２０ｃ（以下、「貯蔵部１６２０」と総称）を有する。
【０１０４】
第１読み取り手段１６０６ａ及び第１書き込み手段１６０８ａは、第１磁気カラム１６０２ａの中心近傍に配置され、これに対し、第２読み取り手段１６０６ｂ及び第２書き込み手段１６０８ｂは、第２磁気カラム１６０２ｂの中心近傍に配置される。従って、各磁気カラム１６０２は、中心位置に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１６０２の各ダミー磁区１６１８は、（例えば、ダミー磁区１６１８が書き込み手段１６０８に隣接するように）磁気カラム１６０２の中心近傍に配置される。
【０１０５】
所与の磁気カラム１６０２のための貯蔵部１６２０は、ダミー磁区１６１８及び読み取り手段／書き込み手段ペアの上部又は下部に配置される。磁気カラムのチェーンを通して移動している間、貯蔵部１６２０は、一般にデータを保持する一連の磁区（例えば、非ダミー磁区）と、ダミー磁区１６１８との間に配置される。
【０１０６】
任意の磁気カラム１６０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１６０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１６０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【０１０７】
図示の磁気カラム１６０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１６の外部）に繰り返される。磁気カラム１６０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１６０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１６０８がダミー磁区１６１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１６０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置１６００のコストを減少させることができる。
【０１０８】
図１７は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置１７００の第１７実施形態を示す概略図である。図示のように、装置１７００は、複数の磁気カラム１７０２ａ〜１７０２ｃ（以下、「磁気カラム１７０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１７０６ａ、第２読み取り手段１７０６ｂ、第１書き込み手段１７０８ａ及び第２書き込み手段１７０８ｂを備える。
【０１０９】
複数の磁気カラム１７０２は、隣接する磁気カラム１７０２が装置１７００のワード線に沿って電気的に接続されるように、チェーン構成として配列される。さらに、複数のビア１７１６ａ及び１７１６ｂ（以下、「ビア１７１６」と総称）は、複数の磁気カラム１７０２を接続する。また、各磁気カラム１７０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１７１８ａ〜１７１８ｃ（以下、「ダミー磁区１７１８」と総称）を有する。
【０１１０】
第１読み取り手段１７０６ａ及び第１書き込み手段１７０８ａは、第１磁気カラム１７０２ａの中心近傍に配置され、これに対し、第２読み取り手段１７０６ｂ及び第２書き込み手段１７０８ｂは、第２磁気カラム１７０２ｂの中心近傍に配置される。従って、各磁気カラム１７０２は、中心位置に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１７０２の各ダミー磁区１７１８は、（例えば、ダミー磁区１７１８が書き込み手段１７０８に隣接するように）磁気カラム１７０２の中心近傍に配置される。
【０１１１】
所与の磁気カラム１７０２のための貯蔵部１７２０は、ダミー磁区１７１８及び読み取り手段／書き込み手段ペアの下部に配置される。磁気カラムのチェーンを通して移動している間、貯蔵部１７２０は、一般に、ビア１７１６と、ダミー磁区１７１８との間に配置される。
【０１１２】
任意の磁気カラム１７０２における特定の磁区にアクセスするためには、磁気カラム１７０２のチェーン全体を移動させなければならない。幾つかの磁気カラム１７０２からの少なくとも幾つかの磁区を並列にアクセスすることが最も効率的である。一例として、単一の磁区のアクセスを説明する。
【０１１３】
図示の磁気カラム１７０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１７の外部）に繰り返される。磁気カラム１７０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１７０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１７０８がダミー磁区１７１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１７０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置のコストを減少させることができる。
【０１１４】
図１４及び図１５に示す装置１４００及び１５００と同様に、図１６及び図１７に示す装置１６００及び１７００の構成は、磁気シフトレジスタ・メモリ装置のサイズ及び製造コストを減少させることができる。というのは、他の磁気カラム（すなわち、選択された磁区が存在する磁気カラムとは別の磁気カラム）が書き込み動作中に「ダミー」位置に留まるために、書き込みを制御する半導体装置を複数の磁気カラムによって共有することができるからである。読み取り手段としては小型の半導体装置だけが必要であり、書き込み及び磁区移動のための制御手段が共有される。さらに、複数の磁気カラムはチェーンとして構成されているから、当該チェーンに沿った磁区の連続的な移動が可能となり、その結果、磁区の移動を制御するための図１〜図５に示す半導体装置の必要性を取り除くことができる。
【０１１５】
説明の便宜上、装置１６００及び１７００は、３つの磁気カラム及び２つの読み取り手段／書き込み手段ペアを備えるものとして図示されている。図１６及び１７の実施形態に従って構成される磁気シフトレジスタ・メモリ装置は、図示のように実質的に構成された、任意の数の磁気カラム及び読み取り手段／書き込み手段ペアを備えることができる。さらに、図１〜１３に示す磁気シフトレジスタ・メモリ装置のうち任意の装置は、ダミー磁区、貯蔵部及び／又は関連する機能性を含むように編成することができる。
【０１１６】
図１８は、本発明に従った、磁気シフトレジスタ・メモリ装置の第１８実施形態を示す概略図である。図示のように、装置は、複数の磁気カラム１８０２ａ〜１８０２ｃ（以下、「磁気カラム１８０２」と総称。各磁気カラムは複数の磁区から成る）、第１読み取り手段１８０６ａ、第２読み取り手段１８０６ｂ、第１書き込み手段１８０８ａ、第２書き込み手段１８０８ｂ、第１半導体装置１８１０ａ、第２半導体装置１８１０ｂ及び第３半導体装置１８１０ｃを備える。また、各磁気カラム１８０２は、少なくとも１つの「ダミー」磁区１８１８ａ〜１８１８ｃ（以下、「ダミー磁区１８１８」と総称）及び少なくとも１つの貯蔵部１８２０ａ〜１８２０ｃ（以下、「貯蔵部１８２０」と総称）を有する。
【０１１７】
第１読み取り手段１８０６ａ及び第１書き込み手段１８０８ａは、第１磁気カラム１８０２ａの中心近傍に配置され、これに対し、第２読み取り手段１８０６ｂ及び第２書き込み手段１８０８ｂは、第２磁気カラム１８０２ｂの中心近傍に配置される。従って、各磁気カラム１８０２は、中心位置に配置された１つの読み取り手段／書き込み手段ペアを有する。一実施形態では、各磁気カラム１８０２の各ダミー磁区１８１８は、（例えば、当該ダミー磁区１８１８が書き込み手段１８０８に隣接するように）磁気カラム１８０２の中心近傍に配置される。
【０１１８】
所与の磁気カラム１８０２のための貯蔵部１８２０は、ダミー磁区１８１８及び読み取り手段／書き込み手段ペアの下部に配置される。一般に、貯蔵部１８２０は、ダミー磁区１８１８と、所与の磁気カラム１８０２の磁区の移動を制御する半導体装置１８１０との間に配置される。
【０１１９】
図示の磁気カラム１８０２に加えて、複数の同一構成のチェーンがビット線方向（すなわち、図１８の外部）に繰り返される。磁気カラム１８０２の選択されたチェーンが書き込みのためにアクセスされる場合、磁気カラム１８０２の他の全てのチェーン内にある磁区は、書き込み手段１８０８がダミー磁区１８１８に隣接するように、それぞれの位置に留まる。その結果、書き込み手段１８０８を磁気カラムの複数のチェーンによって共有することが可能となり、ひいては磁気シフトレジスタ・メモリ装置のコストを減少させることができる。
【０１２０】
図１４〜図１７に示す装置１４００〜１７００と同様に、図１８に示す装置の構成は、磁気シフトレジスタ・メモリ装置のサイズ及び製造コストを減少させることができる。というのは、他の磁気カラム（すなわち、選択された磁区が存在する磁気カラムとは別の磁気カラム）が書き込み動作中に「ダミー」位置に留まるために、書き込みを制御する半導体装置を複数の磁気カラムによって共有することができるからである。読み取り手段としては小型の半導体装置だけが必要であり、書き込み及び磁区移動のための制御手段が共有される。
【０１２１】
前述の説明は、本発明の諸実施形態に向けられているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案することができる。本明細書に開示した種々の実施形態又はその諸部分を組み合わせてさらなる実施形態を構築することができる。さらに、添付の図面に示した諸実施形態に関連して使用した用語（例えば、上方、下方、上部、下部等）は、相対的な位置関係を表すに過ぎないから、これらの用語を交換することが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１００・・・磁気シフトレジスタ・メモリ装置
１０２・・・磁気カラム
１０４・・・一時メモリ（例えば、キャッシュ・メモリ）
１０６・・・読み取り手段
１０８・・・書き込み手段
１１０・・・半導体装置
７１６、８１６、１０１６、１２１６、１３１６、１５１６、１７１６・・・ビア
１４１８、１５１８、１６１８、１７１８、１８１８・・・ダミー磁区
１６２０、１７２０、１８２０・・・貯蔵部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリセルであって、
複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、
前記複数の磁区から読み取られたデータを格納するための一時メモリと、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記一時メモリ内のデータを前記複数の磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備える、メモリセル。
【請求項２】
前記少なくとも１つの磁気カラムに沿った前記複数の磁区の移動を制御するための半導体装置をさらに備える、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項３】
前記一時メモリは、前記少なくとも１つの磁気カラムに等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項４】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの同じ端部に配置される、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項５】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの互いに対向する端部に配置される、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項６】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの中心近傍に配置される、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項７】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、
前記少なくとも１つの磁気カラムの第１端部に配置される第１読み取り手段／書き込み手段ペアと、
前記少なくとも１つの磁気カラムの対向する第２端部に配置される第２読み取り手段／書き込み手段ペアとを含む、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項８】
前記少なくとも１つの磁気カラムは、
前記メモリセルのワード線に沿ってチェーン構成として配列される複数の磁気カラムを含む、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項９】
前記複数の磁気カラムを電気的に接続する複数のビアをさらに備える、請求項８に記載のメモリセル。
【請求項１０】
メモリセルであって、
複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区の第１端部に配置される第１磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記少なくとも１つの読み取り手段によって読み取られたデータを前記複数の磁区の第２端部に配置される第２磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備える、メモリセル。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの互いに対向する端部に配置される、請求項１０に記載のメモリセル。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、
前記少なくとも１つの磁気カラムの第１端部に配置される第１読み取り手段／書き込み手段ペアと、
前記少なくとも１つの磁気カラムの対向する第２端部に配置される第２読み取り手段／書き込み手段ペアとを含む、請求項１０に記載のメモリセル。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの磁気カラムは、
前記メモリセルのワード線に沿ってチェーン構成として配列される複数の磁気カラムを含む、請求項１０に記載のメモリセル。
【請求項１４】
メモリセルであって、
複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、
前記複数の磁区内の少なくとも１つのダミー磁区と、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区の第１端部に配置される第１磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記少なくとも１つの読み取り手段によって読み取られたデータを前記複数の磁区の第２端部に配置される第２磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備え、
前記少なくとも１つのダミー磁区が、前記複数の磁区のうちダミー磁区でない磁区の書き込みを防止する、メモリセル。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段に隣接して配置される書き込みワイヤをさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１６】
前記複数の磁区の一端部に配置される書き込みワイヤをさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの磁気カラムの中心近傍に配置される書き込みワイヤをさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの磁気カラム内の少なくとも１つの貯蔵部をさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの磁気カラムは、
前記メモリセルのワード線に沿ってチェーン構成として配列される複数の磁気カラムを含む、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項２０】
前記メモリセルが複数のメモリセルの配列を構成し、当該複数のメモリセルの配列が前記少なくとも１つの書き込み手段を共有する、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１】
メモリセルであって、
複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、
前記複数の磁区から読み取られたデータを格納するための一時メモリと、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記一時メモリ内のデータを前記複数の磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備える、メモリセル。
【請求項２】
前記少なくとも１つの磁気カラムに沿った前記複数の磁区の移動を制御するための半導体装置をさらに備える、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項３】
前記一時メモリは、前記少なくとも１つの磁気カラムに等しいか又はそれより大きな記憶容量を有する、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項４】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの同じ端部に配置される、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項５】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの互いに対向する端部に配置される、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項６】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの中心近傍に配置される、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項７】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、
前記少なくとも１つの磁気カラムの第１端部に配置される第１読み取り手段／書き込み手段ペアと、
前記少なくとも１つの磁気カラムの対向する第２端部に配置される第２読み取り手段／書き込み手段ペアとを含む、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項８】
前記少なくとも１つの磁気カラムは、
前記メモリセルのワード線に沿ってチェーン構成として配列される複数の磁気カラムを含む、請求項１に記載のメモリセル。
【請求項９】
前記複数の磁気カラムを電気的に接続する複数のビアをさらに備える、請求項８に記載のメモリセル。
【請求項１０】
メモリセルであって、
複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区の第１端部に配置される第１磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記少なくとも１つの読み取り手段によって読み取られたデータを前記複数の磁区の第２端部に配置される第２磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備える、メモリセル。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、前記少なくとも１つの磁気カラムの互いに対向する端部に配置される、請求項１０に記載のメモリセル。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段は、
前記少なくとも１つの磁気カラムの第１端部に配置される第１読み取り手段／書き込み手段ペアと、
前記少なくとも１つの磁気カラムの対向する第２端部に配置される第２読み取り手段／書き込み手段ペアとを含む、請求項１０に記載のメモリセル。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの磁気カラムは、
前記メモリセルのワード線に沿ってチェーン構成として配列される複数の磁気カラムを含む、請求項１０に記載のメモリセル。
【請求項１４】
メモリセルであって、
複数の磁区から成る少なくとも１つの磁気カラムと、
前記複数の磁区内の少なくとも１つのダミー磁区と、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記複数の磁区の第１端部に配置される第１磁区からデータを読み取るための少なくとも１つの読み取り手段と、
前記少なくとも１つの磁気カラムに結合され且つ前記少なくとも１つの読み取り手段によって読み取られたデータを前記複数の磁区の第２端部に配置される第２磁区に書き込むための少なくとも１つの書き込み手段とを備え、
前記少なくとも１つのダミー磁区が、前記複数の磁区のうちダミー磁区でない磁区の書き込みを防止する、メモリセル。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの読み取り手段及び前記少なくとも１つの書き込み手段に隣接して配置される書き込みワイヤをさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１６】
前記複数の磁区の一端部に配置される書き込みワイヤをさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの磁気カラムの中心近傍に配置される書き込みワイヤをさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの磁気カラム内の少なくとも１つの貯蔵部をさらに備える、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの磁気カラムは、
前記メモリセルのワード線に沿ってチェーン構成として配列される複数の磁気カラムを含む、請求項１４に記載のメモリセル。
【請求項２０】
前記メモリセルが複数のメモリセルの配列を構成し、当該複数のメモリセルの配列が前記少なくとも１つの書き込み手段を共有する、請求項１４に記載のメモリセル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２０１１−５２７４８５（Ｐ２０１１−５２７４８５Ａ）
【公表日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１７４８１（Ｐ２０１１−５１７４８１）
【出願日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４９３８１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００５８４５
【国際公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【公表日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４９３８１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００５８４５
【国際公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
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