專利名稱：：具有異或門功能的磁性晶體管的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明有關具有異或門(EXOR)運算功能的一種晶體管電路，且特別是有關一種由幾個磁性晶體管結合而成的具有EXOR運算功能的晶體管電路。
背景技術：
：在IC電路設計中，具EXOR運算功能的電路非常重要。設計者可以將此電路與其他邏輯電路結合來加以應用。EXOR邏輯運算功能輸出二X'Y'+X'.Y二進制的或門(OR)邏輯運算功能的真值表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>傳統(tǒng)的具有EXOR運算功能的晶體管電路需由大量的互補式金屬-氧化層-半導體(CMOS)晶體管來加以連接完成。巨磁電阻效應(giantmagnetoresistanceeffect,GMR)是一個量子機械效應，存在一個由多個薄磁性單元和多個薄非磁性單元相交叉形成的結構體中。根據(jù)所施加的外加磁場，巨磁電阻效應會在零磁場的高阻抗狀態(tài)到高磁場的低阻抗狀態(tài)間產(chǎn)生一明顯的變化。因此，巨磁電阻效應可用來設計磁性晶體管。因此，磁性晶體管還可整合進磁性晶體管電路中，且不需要昂貴程序與設備。磁性晶體管電路的設計與制造僅需短的程序化設計時間并可提供高密度。為了前面所述的理由，對于具有EXOR運算功能整合于內(nèi)且使用磁性晶體管形成的磁性晶體管電路具有一需求。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的就是提供一種具有由磁性晶體管執(zhí)行EXOR運算功能的晶體管電路元件。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，磁性晶體管電路有一個第一磁性晶體管與一個第二磁性晶體管。第一磁性晶體管具有一個第一磁性塊與一個第二磁性塊，其中第一磁性塊與高電壓端耦接，第二磁性塊與輸出端耦接。第二磁性晶體管有一個第三磁性塊與一個第四磁性塊，其中第三磁性塊與低電壓端耦接，第四磁性塊與第二磁性塊和輸出端耦接。第二與第四磁性塊有相同方向的偶極;第一與第三磁性塊有相反方線的偶極;第一，第二，第三與第四磁性塊的偶極配置用以控制在輸出端的數(shù)據(jù)輸出。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，此方法使用磁性晶體管電路產(chǎn)生EXOR運算功能。此方法包含使用一個具有第一磁性塊與第二磁性塊的第一磁性晶體管和一個具有第三磁性塊與第四磁性塊的第二磁性晶體管。其中第一磁性塊與高壓端耦接，第二磁性塊與輸出端耦接，第三磁性塊與低壓端耦接，第四磁性塊與第二磁性塊和輸出端耦接。此方法分別使用第一、第二、第三與第四磁性塊去控制在輸出端的數(shù)據(jù)輸出，其中第二磁性塊與第四磁性塊有相同方向偶極，第一磁性塊與第三磁性塊有反方向偶極。以下將以具體例子說明本發(fā)明的具體應用和實施。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點能更明顯易懂，以下將結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明，其中圖1是依照本發(fā)明一實施的一種具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路圖。圖2A是依照本發(fā)明一實施例的一種用以操作EXOR二位運算的磁性晶體管電路圖。圖2B是依照本發(fā)明一實施例的一種用以操作EXOR二位運算功能的另一磁性晶體管電路圖。圖2C是依照本發(fā)明一實施例的一種用以操作EXOR二位運算功能的另一磁性晶體管電路圖。圖2D是依照本發(fā)明一實施例的一種用以操作EXOR二位運算功能的另一磁性晶體管電路圖。具體實施方式請參考本發(fā)明實施方式的詳細說明，并請同時參考附圖。所有圖示依據(jù)本發(fā)明易于說明而繪制。該圖示中的元件標號、位置、彼此關系和尺寸，是用以幫助閱讀與認識實施方式的內(nèi)容。請參照圖l，其是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路圖。磁性晶體管電路有一個第一磁性晶體管200與一個第二磁性晶體管230。第一磁性晶體管200有一個第一磁性塊213與一個第二磁性塊216，其中第-磁性塊213與高電壓端220耦接，第二磁性塊216與輸出端270耦接。第二磁性晶體管230有一個第三磁性塊233與一個第四磁性塊236，其中第三磁性塊233與低電壓端240耦接，第四磁性塊與第二磁性塊216和輸出端270耦接。第二磁性塊216與第四磁性塊236有相同方向的偶極;第一磁性塊213與第三磁性塊233有相反方向的偶極;第一磁性塊213，第二磁性塊216，第三磁性塊233與第四磁性塊236的偶極配置用以控制輸出端270的數(shù)據(jù)輸出。磁性晶體管電路進一步包含多個金屬元件212，217，232，237分別地布置在磁性塊213，216，233與263旁。金屬元件212，217，232，237個別地控制磁性塊213，216，233與236的偶極。例如。第一磁性晶體管200有金屬元件(metaldevices)212與217分別放置在磁性塊213與216旁。金屬元件212用來控制磁性塊213的偶極，和金屬元件217用來控制磁性塊216的偶極。如上所述，設計者可使用金屬元件來控制磁性塊的偶極，且設計者還可使用一磁性晶體管的兩磁性塊偶極來控制兩磁性塊的導通。例如，當?shù)谝淮判詨K213的偶極與第二磁性塊216的偶極一樣時，第一磁性塊213與第二磁性塊216之間有傳導性;當?shù)谝淮艠O塊213與第二磁極塊216的偶極是不4羊的，第一磁性塊213與第二磁性塊216之間無傳導性。當?shù)谌判詨K233的偶極與第四磁性塊236的偶極一樣的，第三磁性塊233與第四磁性塊236之間有傳導性;當?shù)谌艠O塊233與第四磁極塊236的偶極是不樣的，第三磁性塊233與第四磁性塊236之間無傳導性。如上述所描述，磁性晶體管可以用來建構具邏輯運算功能的電路。其下所述為圖1的具有二進制EXOR邏輯運算功能的磁性晶體管電路。EX()R運算功能為輸出二X'Y'+X''Y根據(jù)本發(fā)明的實施例，二進制的EXOR邏輯運算功能的真值表如下輸出偶極Y4(今)偶極Yi(《)偶極X4(—)01偶極X4(《)10其中"輸出"所指為輸出端270的輸出數(shù)據(jù)，X'為磁性塊216與236的偶極，Y'為磁性塊233的偶極。第一磁性塊213與第三磁性塊233有不同方向的偶極，因此第一磁性塊213的偶極為Y，(就是非Y)。符號"》"和"《"配置分別代表第一偶極與第二偶極。如何使用X與Y的偶極產(chǎn)生EXOR邏輯運算功能，請詳見下列敘述。圖2A是依照本發(fā)明一實施例的一種具有EX0R二位運算功能的磁性晶體管電路圖。其中，當磁性晶體管電路操作EXOR邏輯運算功能以輸出二進制數(shù)據(jù)"0"時，第二磁性塊216與第四磁性塊236的偶極218a與偶極238a是處在代表二進制數(shù)據(jù)"1"的一個第一偶極狀態(tài)借以控制輸出數(shù)據(jù)，而第一磁性塊213與第三磁性塊233的偶極211a與偶極231a是處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的一個第二偶極和一個第一偶極狀態(tài)借以控制輸出數(shù)據(jù)。圖2B是依照本發(fā)明另一實施例的另一種具有EX0R二位運算功能的磁性晶體管電路圖。其中，當磁性晶體管電路執(zhí)行EXOR邏輯運算功能以輸出二進制數(shù)據(jù)"1"時，第二磁性塊216與第四磁性塊236的偶極218b與偶極238b為代表二進制數(shù)據(jù)"1"一個第一偶極去控制輸出數(shù)據(jù)，第一磁性塊213與第三磁性塊233的偶極211b與偶極231b為分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"與"0"的一個第二偶極和一個第一偶極去控制輸出數(shù)據(jù)。圖2C是依照本發(fā)明一實施例的其他另一種有EX0R二位運算功能操作的磁性晶體管電路圖。在其中，當磁性晶體管電路操作EXOR邏輯運算功能輸出二進制數(shù)據(jù)"1"，第二磁性塊216與第四磁性塊236的偶極218c與偶極238c是處在代表二進制數(shù)據(jù)"1"的一個第一偶極狀態(tài)借以控制輸出數(shù)據(jù)，第一磁性塊213與第三磁性塊233的偶極211c與偶極231c是處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的一個第二偶極和一個第一偶極狀態(tài)借以控制輸出數(shù)據(jù)。圖2D是依照本發(fā)明一實施例的另一種具有EXOR二位運算功能的磁性晶體管電路圖。在其中，當磁性晶體管電路操作EXOR邏輯運算功能以輸出二進制數(shù)據(jù)"0"，第二磁性塊216與第四磁性塊236的偶極218d與偶極238d是處在為代表二進制數(shù)據(jù)"0"—個第一偶極狀態(tài)借以控制輸出數(shù)據(jù)，第一磁性塊213與第三磁性塊233的偶極211d與偶極231d是處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"與"0"的一個第二偶極和-個第一偶極狀態(tài)借以控制輸出數(shù)據(jù)。因此，磁性晶體管電路可以借此裝置執(zhí)行EXOR運算功能。再者，本發(fā)明亦提供一種使用磁性晶體管電路產(chǎn)生EXOR運算功能的方法。此方法包含使用一具有一個第一磁性塊213與一個第二磁性塊216的第一磁性晶體管200，其中，第一磁性塊213與一個高電壓端220耦合，第二磁性塊216與輸出端270耦合。以及使用具有一個第三磁性塊233和一個第四磁性塊236的第二磁性晶體管230，其中第三磁性塊233與一個低電壓端240耦合，第四磁性塊236與第二磁性塊216和輸出端270耦合。此方法分別使用第一、第二、第三與第四磁性塊在輸出端控制數(shù)據(jù)輸出，其中第二與第四磁性塊有相同方向磁極，第一與第三磁性塊有相反方向磁極。當磁性晶體管電路執(zhí)行EXOR運算功能二進制輸出數(shù)據(jù)"0"時，此方法使得第二磁性塊216與第四磁性塊236處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"的第一磁極狀態(tài)，也使得第一與第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的第二偶極和第一偶極狀態(tài)。當磁性晶體管電路執(zhí)行EX0R運算功能二進制輸出數(shù)據(jù)"1"時，此方法使得第二磁性塊216與第四磁性塊236處在為分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"的第一磁極狀態(tài)，也使得第一與第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"與"0"的第一偶極和第二偶極狀態(tài)。當磁性晶體管電路執(zhí)行EXOR運算功能二進制輸出數(shù)據(jù)"1"時，此方法使得第二磁性塊216與第四磁性塊236處在代表二進制數(shù)據(jù)"0"的第二磁極狀態(tài)，也使得第一與第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的第二偶極和第一偶極狀態(tài)。當磁性晶體管電路執(zhí)行EXOR運算功能二進制輸出數(shù)據(jù)"0"時，此方法使得第二磁性塊216與第四磁性塊236處在代表二進制數(shù)據(jù)"0"的第二偶極，也使得第一與第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"與"0"的第一偶極和第二偶極狀態(tài)。為使與原半導體積體電路一哮運作，低電壓末端240的電壓為0，高電壓末端220的電壓大約為2.5伏特、3.3伏特或5伏特。符號"》"與"《"這里分別代表磁性塊的偶極，并不限制偶極方向。在磁性晶體管電路中，每一個磁性晶體管在兩磁性塊間具有傳導塊。此傳導塊的傳導度由兩個磁性塊的偶及所控制。因此，磁性晶體管電路是一個具有EXOR運算功能的雙輸入電路。借著以上的描述，所描述的磁性晶體管電路與方法可以用以產(chǎn)生EXOR運算功能。雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術的人員，在不脫離本發(fā)明的精祌和范圍內(nèi)，當可作各種等同的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的本申請權利要求范圍所界定的為準。權利要求1.一種具有異或門(EXOR)運算功能的磁性晶體管電路，該磁性晶體管電路至少包含一個第一磁性晶體管，其具有一個第一磁性塊與一個第二磁性塊，其中該第一磁性塊與一高電壓端耦接，該第二磁性塊與一輸入端耦接；以及一個第二磁性晶體管，其具有一個第三磁性塊與一個第四磁性塊，其中該第三磁性塊與一低電壓端耦接，該第四磁性塊與該第二磁性塊以及該輸入端耦接；其中，該第二磁性塊與該第四磁性塊有相同方向的偶極，該第一磁性塊與該第三磁性塊有相反方向的偶極，該第一磁性塊、該第二磁性塊、該第三磁性塊與該第四磁性塊的偶極用以控制該輸出端的數(shù)據(jù)輸出。2.根據(jù)權利要求1所述的具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路，其特征在于進一步包含多個金屬元件分別配置在該些磁性塊旁，這些金屬元件分別控制這些磁性塊的偶極。3.根據(jù)權利要求1所述的具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路，其特征在于當該第一磁性塊與該第二磁性塊的偶極一樣時，該第一磁性塊與該第二磁性塊之間有傳導性，當該第一磁性塊與該第二磁性塊的偶極不一樣時，該第一磁性塊與該第二磁性塊之間無傳導性。4.根據(jù)權利要求1所述的具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路，其特征在于當該第三磁性塊與該第四磁性塊的偶極一樣時，該第三磁性塊與該第四磁性塊之間有傳導性，當該第三磁性塊與該第四磁性塊的偶極不一樣時，該第三磁性塊與該第四磁性塊之間無傳導性。5.根據(jù)權利要求1所述的具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路，其特征在于當該磁性晶體管電路操作EXOR運算功能以輸出二進制數(shù)據(jù)"0"時，該第二磁性塊與該第四磁性塊的偶極是處在代表二進制數(shù)據(jù)"1"的一第一偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極是處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的一第二偶極與該第一偶極狀態(tài)以控制輸出的數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權利要求1所述的具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路，其特征在于當該磁性晶體管電路操作EXOR運算功能輸出二進制數(shù)據(jù)"1"時，該第二磁性塊與該第四磁性塊的偶極是處在代表二進制數(shù)據(jù)"1"的一第一偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極是處在為分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的該第一偶極與一第二偶極狀態(tài)以控制輸出的數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權利要求1所述的具有EXOR運算功能的磁性晶體管電路，其特征在于當該磁性晶體管電路操作EXOR運算功能輸出二進制數(shù)據(jù)"1"時，該第二磁性塊與該第四磁性塊的偶極處在代表二進制數(shù)據(jù)"0"的一第二偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的該第二偶極與一第一偶極狀態(tài)以控制輸出的數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權利要求1所述的具有EX6R運算功能的磁性晶體管電路，其特征在于當該磁性晶體管電路操作EXOR運算功能輸出二進制數(shù)據(jù)"0"時，該第二磁性塊與該第四磁性塊的偶極處在代表二進制數(shù)據(jù)"0"的一第二偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"與"0"的一第一偶極與該第二偶極狀態(tài)以控制輸出的數(shù)據(jù)。9.一種使用磁性晶體管電路來產(chǎn)生EXOR運算功能的的方法，該方法至少包含使用具有一第一磁性塊與一第二磁性塊的一個第一磁性晶體管，其特中該第一磁性塊與一高電壓端耦接，該第二磁性塊與一輸出端耦接；使用具有一第三磁性塊與一第四磁性塊的一個第二磁性晶體管，其中該第三磁性塊與一低電壓端耦接，該第四磁性塊與該第二磁性塊和該輸出端耦接；以及使用該第一磁性塊、該第二磁性塊、該第三磁性塊與該第四磁性塊在該輸出端控制數(shù)據(jù)輸出，其中該第二磁性塊與該第四磁性塊有相同偶極，該第一磁性塊與該第三磁性塊有不相同偶極。10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于進一步包括使用多個金屬元件分別配置在這些磁性塊旁，其中這些金屬元件用以分別控制這些磁性塊的偶極。11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于當該第一磁性塊與該第二磁性塊的偶極一樣時，該第一磁性塊與該第二磁性塊之間有傳導性，當該第一磁性塊與該第二磁性塊的偶極不一樣，該第一磁性塊與該第二磁性塊之間無傳導性。12.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于當該第三磁性塊與該第四磁性塊的偶極-樣時，該第三磁性塊與該第四磁性塊之間有傳導性，當該第三磁性塊與該第四磁性塊的偶極不一樣時，該第三磁性塊與該第四磁性塊之間無傳導性。13.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于當磁性晶體管電路操作EXOR運算功能以輸出二進制數(shù)據(jù)"0"時，該第二磁性塊與第四磁性塊的偶極處在代表二進制數(shù)據(jù)"1"的一第一偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的一第二偶極與該第一偶極狀態(tài)以控制輸出的數(shù)據(jù)。14.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于當磁性晶體管電路操作EXOR運算功能輸出二進制數(shù)據(jù)"1"時，該第二磁性塊與該第四磁性塊的偶極處在代表二進制數(shù)據(jù)"1"的一第一偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極為處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的該第一偶極與一第二偶極狀以控制輸出的數(shù)據(jù)。15.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于當磁性晶體管電路操作EXOR運算功能輸出二進制數(shù)據(jù)"1"時，該第二磁性塊與該第四磁性塊的偶極處在代表二進制數(shù)據(jù)"0"的一第二偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"0"與"1"的該第二偶極與一第一偶極狀態(tài)以控制輸出的數(shù)據(jù)。16.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于當磁性晶體管電路操作EXOR運算功能輸出二進制數(shù)據(jù)"0"時，該第二磁性塊與該第四磁性塊的偶極處在代表二進制數(shù)據(jù)"0"的一第二偶極狀態(tài)，該第一磁性塊與該第三磁性塊的偶極處在分別代表二進制數(shù)據(jù)"1"與"0"的一第一偶極與該第二偶極狀態(tài)以控制輸出的數(shù)據(jù)。全文摘要一種磁性晶體管線路包含一個第一磁性晶體管與一個第二磁性晶體管。這兩個磁性晶體管的工作原理如同傳統(tǒng)晶體管的工作原理一樣，借助放置在磁性晶體管旁的金屬元件控制這兩個磁性晶體管啟動或關閉。借著利用這些金屬元件控制，二進制的異或門(EXOR)邏輯功能可得到應用。文檔編號H03K19/21GK101162902SQ200710162039公開日2008年4月16日申請日期2007年10月10日優(yōu)先權日2006年10月13日發(fā)明者J·賴锜,T·A·阿甘申請人:北極光股份有限公司