DE60316510T2 - Inhaltsadressierbare Speicheranordnung und zugehöriges Betriebsverfahren - Google Patents

Inhaltsadressierbare Speicheranordnung und zugehöriges Betriebsverfahren Download PDF

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DE60316510T2 DE60316510T DE60316510T DE60316510T2 DE 60316510 T2 DE60316510 T2 DE 60316510T2 DE 60316510 T DE60316510 T DE 60316510T DE 60316510 T DE60316510 T DE 60316510T DE 60316510 T2 DE60316510 T2 DE 60316510T2
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  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen inhaltsadressierbaren Speicher (nachfolgend als „CAM" bezeichnet) und insbesondere auf einen ternären inhaltsadressierbaren Speicher (nachfolgend als „TCAM" bezeichnet) mit Zellen, die in der Lage sind, drei Informationszustände zu speichern, sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen CAM.
  • Ein CAM ist ein Speicher, der von seinen eigenen Inhalten adressiert wird. Im Unterschied zu einem RAM oder ROM, wo eine Adresse verwendet wird, um eine spezielle Position innerhalb seines Speicherzellenfelds anzuzeigen und in der adressierten Position gespeicherte Daten auszugeben, wird ein CAM extern mit Daten versorgt und Suchläufe werden innerhalb der Inhalte des CAMs nach einer Übereinstimmung mit den angelegten Daten ausgeführt und eine Adresse wird in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ausgegeben. Jede Zelle eines CAMs umfasst eine Vergleichslogik. Ein in den CAM eingegebener Datenwert wird gleichzeitig mit Daten verglichen, die in allen Zellen gespeichert sind. Das Übereinstimmungsergebnis ist die Adresse. Ein CAM wird ge wöhnlich in Anwendungen verwendet, die schnelle Suchläufe nach einem Muster, einer Liste, von Bilddaten usw. erfordern.
  • Eine CAM-Zelle kann als binäre CAM-Zelle oder als TCAM-Zelle klassifiziert werden. Eine typische binäre CAM-Zelle ist mit einer RAM-Zelle konfiguriert, um einen von zwei Informationszuständen zu speichern, d.h. einen logischen Zustand „1" oder einen logischen Zustand „0". Die binäre CAM-Zelle umfasst eine Vergleichsschaltung, die extern angelegte Daten (nachfolgend „Vergleichsdaten") mit in der RAM-Zelle gespeicherten Daten vergleicht und eine korrespondierende Übereinstimmungsleitung in einen vorbestimmten Zustand treibt, wenn die Vergleichsdaten und die gespeicherten Daten übereinstimmen. Beispiele der binären CAM-Zellen sind im US-Patent 4.646.271 mit dem Titel „Content Addressable Memory having Dual Access Mode", im US-Patent 4.780.845 mit dem Titel „High Density, Dynamic, Content-Addressable Memory Cell", im US-Patent 5.490.102 mit dem Titel „Low Capacitance Content-Addressable Memory Cell" und im US-Patent 5.495.382 mit dem Titel „Contents Addressable Memory" offenbart.
  • Eine TCAM-Zelle kann einen von drei Informationszuständen speichern, d.h. einen logischen Zustand „1", einen logischen Zustand „0" und einen Zustand „unrelevant". Die TCAM-Zelle umfasst eine Haupt-RAM-Zelle, um einen von zwei Informationszuständen zu speichern, d.h. einen logischen Zustand „1" oder einen logischen Zustand „0", und eine Masken-RAM-Zelle, um lokale Maskierungsdaten zu speichern. Ein Vergleichsergebnis von Vergleichsdaten mit in der Haupt-RAM-Zelle gespeicherten Daten wird mit den Maskierungsdaten maskiert, so dass das Vergleichsergebnis eine korrespondierende Übereinstimmungsleitung nicht beeinflusst. Eine solche TCAM-Zelle bietet dem Benutzer eine größere Flexibilität, um zu bestimmen, welche Datenbits in einem Wort während eines Vergleichvorgangs maskiert werden. Zudem sind TCAM-Zellen beispielsweise im US-Patent 6.044.055 mit dem Titel „Content Addres sable Memory Storage Device" und im US-Patent 6.514.384 mit dem Titel „Ternary Content Addressable Memory Cell" offenbart.
  • 1 zeigt eine herkömmliche TCAM-Zelle, die eine Hauptspeicherzelle mit zwei NMOS-Transistoren T1 und T2 und zwei Invertern INV1 und INV2, eine Vergleichsschaltung, die aus drei NMOS-Transistoren T3, T4 und T5 besteht, eine Maskierungsschaltung, die aus einem NMOS-Transistor T6 besteht, und eine Masken-Speicherzelle umfasst, die aus zwei NMOS-Transistoren T7 und T8 und zwei Invertern INV3 und INV4 besteht. Die in 1 dargestellte TCAM-Zelle ist im US-Patent 6.154.384 beschrieben. Signalleitungen, die als „BL" und „BLB" repräsentiert sind, werden zur Datenübertragung einer Hauptspeicherzelle verwendet. Signalleitungen, die als „CL" und „CLB" repräsentiert sind, werden zur Vergleichsdatenübertragung verwendet. Signalleitungen, die als „ML" und „MLB" repräsentiert sind, werden zur Maskierungsdatenübertragung einer Masken-Speicherzelle verwendet. Ein TCAM wird aus TCAM-Zellen aufgebaut, die in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet sind. TCAM-Zellen in einer Zeile bilden ein Wort, das 32, 64, 128Bits oder mehr aufweisen kann. Transistoren T5 und T6 der entsprechenden TCAM-Zellen in einer Zeile bilden eine verdrahtete ODER-Logik für eine Übereinstimmungsleitung MATCH.
  • Obwohl TCAMs für viele Anwendungen Vorteile, wie einen schnellen Zugriff, bieten, existieren auch Nachteile. Wenn beispielsweise Vergleichsdaten der TCAM-Zelle aus 1 nicht mit in einer Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten übereinstimmen, wird ein Entladevorgang einer Übereinstimmungsleitung ausgeführt. Da das Auftreten von nicht übereinstimmenden Worten normalerweise wahrscheinlicher als das Auftreten von übereinstimmenden Worten ist, werden Übereinstimmungsleitungen (MATCH), die mit den nicht übereinstimmenden Worten korrespondieren, häufig entladen, wodurch mehr Energie verbraucht wird.
  • Ein anderes Problem ist in 2A dargestellt. Ein hoher logischer Pegel an einem Knoten DX in 1 (VCL-Vtn4 oder VCLB-Vtn3, wobei VCL eine Spannung auf einer CL-Leitung repräsentiert, VCLB eine Spannung auf einer CLB-Leitung repräsentiert und Vtn3 und Vtn4 jeweils eine Schwellwertspannung der Transistoren T3 und T4 repräsentieren) erreicht eine Spannung, die nur leicht höher als die Schwellwertspannung des Transistors T3 oder T4 ist. Diese Hochpegelspannung an DX wird verwendet, um den Transistor T5 leitend zu schalten. Um den abgesenkten hohen Spannungspegel zu kompensieren, muss ein Transistor T5 mit großen Abmessungen verwendet werden. Der Bedarf an einem Transistor mit größeren Abmessungen in jeder Zelle reduziert die Gesamtdichte des TCAMs. Noch problematischer ist, dass die TCAM-Zelle, wenn eine Betriebsspannung abgesenkt wird, eventuell nicht richtig arbeitet, wenn die hohe Pegelspannung an DX nicht die Schwellwertspannung des Transistors T5 erreicht. Zur Verdeutlichung sei angenommen, dass eine Betriebsspannung 1,2V ist und eine Schwellwertspannung des NMOS-Transistors T5 0,5V ist, so dass ein hoher Pegel am Knoten DX 0,7V beträgt, wie aus den 2A und 2B ersichtlich ist. Da dieser Pegel nicht hoch genug ist, um den NMOS-Transistor T5 leitend zu schalten, kann der Signalpegel auf der Übereinstimmungsleitung MATCH nicht verwendet werden, um eine Überstimmung oder Nichtüberstimmung richtig anzuzeigen.
  • Wieder bezugnehmend auf die TCAM-Zelle aus 1, wird der Transistor T5, wenn das Vergleichsergebnis nicht maskiert ist (durch den Transistor T6), sperrend geschaltet, wenn Vergleichsdaten mit in einer Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten übereinstimmen, und er wird leitend geschaltet, wenn keine Übereinstimmung vorliegt. Das bedeutet, dass, wenn eine Übereinstimmung vorliegt, eine Übereinstimmungsleitung MATCH in einem vorgeladenen Zustand gehalten wird. Wenn keine Übereinstimmung vorliegt, werden Ladungen auf der Übereinstim mungsleitung durch die Transistoren T5 und T6 entladen. Die Entladegeschwindigkeit der Übereinstimmungsleitung MATCH ist eine Funktion der Anzahl von nicht übereinstimmenden Bits in einem Wort. Wenn beispielsweise nur ein Bit eines Worts nicht übereinstimmt, werden die Ladungen der Übereinstimmungsleitung MATCH durch die Transistoren T5 und T6 der nicht übereinstimmenden TCAM-Zelle entladen. Wenn n Bits eines m-Bit-Worts nicht übereinstimmen (wobei n eine positive ganze Zahl kleiner als m ist), werden die Ladungen der Übereinstimmungsleitung MATCH durch Transistoren nx (T5, T6) in n TCAM-Zellen entladen. Die erforderliche Zeit zum Entladen der Übereinstimmungsleitung MATCH variiert in Abhängigkeit von der Anzahl von nicht übereinstimmenden Zellen. Um die Entladegeschwindigkeitsvariation zu minimieren, sind Transistoren T5 und T6 mit größeren Abmessungen erforderlich. Dies führt jedoch zu größeren TCAM-Zellen. Daher beeinflusst ein Entladegeschwindigkeitsunterschied auch die Dichte eines TCAMs negativ.
  • Im Hinblick auf die bisherigen Ausführungen liegt der Erfindung als technisches Problem die Bereitstellung eines inhaltsadressierbaren Speichers, dessen Zellen bei einer niedrigen Betriebsspannung stabil betreibbar sind, der wenig Energie verbraucht und der die Herstellung eines CAM hoher Dichte erleichtert, sowie eines Verfahrens zum Betreiben eines solchen Speichers zugrunde.
  • Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines TCAM gemäß Patentanspruch 1 und eines Betriebsverfahrens gemäß Patentanspruch 14.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
  • Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte, herkömmliche Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen TCAM-Zelle,
  • 2A einen Spannungspegel eines internen Knotens der TCAM-Zelle von 1 während eines Vergleichsvorgangs,
  • 2B Spannungspegel an internen Knoten der TCAM-Zelle von 1,
  • 3 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen ternären inhaltsadressierbaren Speichers (TCAM),
  • 4 ein Schaltbild einer TCAM-Zelle im TCAM von 3,
  • 5 einen Spannungspegel eines internen Knotens der TCAM-Zelle von 4 während eines Vergleichsvorgangs der TCAM-Zelle,
  • 6 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer TCAM-Zelle im TCAM von 3,
  • 7 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ternären inhaltsadressierbaren Speichers (TCAM),
  • 8 ein Schaltbild einer TCAM-Zelle im TCAM von 7 und
  • 9 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer TCAM-Zelle im TCAM von 7.
  • Unter Bezugnahme auf 3 umfasst ein TCAM 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Feld 120, das eine Mehrzahl von TCAM-Zellen TCCij aufweist, die in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet sind, die 'i' Zeilen und 'j' Spalten aufweist, mit i = 0 bis m und j = 0 bis n, wobei m und n natürliche Zahlen sind. TCAM-Zellen in jeder Zeile sind gemeinsam mit der gleichen Wortleitung gekoppelt. TCAM-Zellen TCC00 bis TCC0n in einer ersten Zeile sind beispielsweise gemeinsam mit einer Wortleitung WL0 gekoppelt. TCAM-Zellen TCC10 bis TCC1n in einer zweiten Zeile sind gemeinsam mit einer Wortleitung WL1 gekoppelt. TCAM-Zellen TCCm0 bis TCCmn in einer m-ten Zeile werden gemeinsam mit einer Wortleitung WLm gekoppelt. Die Wortleitungen WL0 bis WLm sind mit einem Decoder 140 gekoppelt, der die Wortleitungen WL0 bis WLm basierend auf einer Betriebsmodusanweisung von einer Speichersteuerung (nicht dargestellt) selektiv treibt. Der Decoder 140 treibt beispielsweise selektiv eine der Wortleitungen WL0 bis WLm, wenn Dateninformationen in TCAM-Zellen irgendeiner Zeile gespeichert oder Dateninformationen daraus ausgelesen werden. Für den Fall, in dem Vergleichsdatenbits (die ein Suchwort bilden) mit Datenbits (die ein Wort bilden) verglichen werden, die in TCAM-Zellen einer jeden Zeile gespeichert sind, wählt der Decoder 140 nicht alle Wortleitungen WL0 bis WLm gleichzeitig aus. TCAM-Zellen einer jeden Zeile sind gemeinsam mit einem Bitleitungspaar, einem Maskierungsleitungspaar und einem Vergleichsleitungspaar gekoppelt. TCAM-Zellen TCC00 bis TCCm0 einer ersten Spalte sind beispielsweise gemeinsam mit einem Bitleitungspaar BL0 und BL0B, einem Maskierungsleitungspaar ML0 und ML0B und einem Vergleichsleitungspaar CL0 und CL0B gekoppelt. TCAM-Zellen TCC01 bis TCCm1 einer zweiten Spalte sind gemeinsam mit einem Bitleitungspaar BL1 und BL1B, einem Maskierungsleitungspaar ML1 und ML1B und einem Vergleichsleitungspaar CL1 und CL1B gekoppelt. TCAM-Zellen TCC0n bis TCCmn einer n-ten Spalte sind gemeinsam mit einem Bitleitungspaar Bin und BLnB, einem Maskierungsleitungspaar MLn und MLnB und einem Vergleichsleitungspaar CLn und CLnB gekoppelt. Ein Bitleitungspaar BLi und BLiB einer jeden Spalte wird zur Übertragung von Daten verwendet, die in TCAM-Zellen einer entsprechenden Spalte gespeichert oder aus diesen gelesen werden sollen. Ein Maskierungsleitungspaar MLi und MLiB einer jeden Spalte wird zur Übertragung von Maskierungsdaten verwendet, die in TCAM-Zellen einer entsprechenden Spalte gespeichert oder aus diesen gelesen werden sollen. Ein Vergleichsleitungspaar CLi und CLiB einer jeden Spalte wird zur Übertragung von Vergleichsdaten verwendet.
  • Die TCAM-Zelle 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Übereinstimmungsleitungen MATCH0 bis MATCHm, die jeweils mit Zeilen oder Wortleitungen WL0 bis WLm korrespondieren. Jede der Übereinstimmungsleitungen MATCH0 bis MATCHm ist in eine Mehrzahl von Übereinstimmungsleitungssegmente aufgeteilt. Eine Übereinstimmungsleitung MATCH0 einer ersten Zeile ist beispielsweise in Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 bis MATCH0n + 1 aufgeteilt. Eine Übereinstimmungsleitung MATCH1 einer zweiten Zeile ist in Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH10 bis MATCH1n + 1 aufgeteilt. Eine Übereinstimmungsleitung MATCHm einer m-ten Zeile ist in Übereinstimmungsleitungssegmente MATCHm0 bis MATCHmn + 1 aufgeteilt. In jeder Zeile sind TCAM-Zellen jeweils zwischen benachbarten Übereinstimmungsleitungssegmenten eingeschleift. Eine TCAM-Zelle TCC00, die in einer ersten Zeile und in einer ersten Spalte positioniert ist, ist beispielsweise zwischen den Übereinstimmungsleitungssegmenten MATCH00 und MATCH01 eingeschleift. Eine TCAM-Zelle TCC01, die in der ersten Zeile und in einer zweiten Spalte positioniert ist, ist zwischen den Übereinstimmungsleitungssegmenten MATCH01 und MATCH02 eingeschleift. Eine TCAM-Zelle TCC0n, die in der ersten Zeile und in einer n-ten Spalte positioniert ist, ist zwischen den Überein stimmungsleitungssegmenten MATCH0n und MATCH0n + 1 eingeschleift. TCAM-Zellen der anderen Zeilen sind auf die gleiche oben beschriebene Weise angeordnet.
  • Entladeschaltungen 160D0, 160D1, ..., und 160Dm sind mit korrespondierenden ersten Übereinstimmungsleitungssegmenten MATCH00, MATCH10, ..., MATCHm0 gekoppelt, die jeweils Übereinstimmungsleitungen MATCH0 bis MATCHm bilden. Die Entladeschaltungen 160D0 bis 160Dm verbinden korrespondierende Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 bis MATCHm0 elektrisch mit einer Massespannung, um die jeweilige Übereinstimmungsleitung zu entladen. Vorladeschaltungen 180P0, 180P1, ..., 180Pm sind mit je einer der letzten Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH0n + 1, MATCH1n + 1, .., MATCHmn + 1 gekoppelt. Die Vorladeschaltungen 180P0 bis 180Pm verbinden elektrisch korrespondierende Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH0n + 1 bis MATCHmn + 1 jeweils mit einer Versorgungsspannung. Die Entladeschaltungen 160D0 bis 160Dm und die Vorladeschaltungen 180P0 bis 180Pm arbeiten oder arbeiten selektiv basierend auf einem Betriebsmodus, vorzugsweise von einer Speichersteuereinheit (nicht dargestellt). Die letzten Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH0n + 1 bis MATCHmn + 1 von allen Zeilen sind mit einer Übereinstimmungsschaltung 200 gekoppelt, die in Reaktion auf logische Zustände der Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH0n + 1 bis MATCHmn + 1 eine Adresse erzeugt, die mit aktuell eingegebenen Vergleichsdaten korrespondiert.
  • 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer TCAM-Zelle, z.B. der Zelle TCC00 aus 3. Die TCAM-Zelle umfasst eine Hauptspeicherzelle und eine Masken-Speicherzelle. Obwohl die hier gezeigte Hauptspeicherzelle und Masken-Speicherzelle eine SRAM-Zelle ist, versteht sich für den Fachmann, dass auch andere Typen von Speicherzel len, beispielsweise eine DRAM-Zelle, FRAM-Zellen oder dergleichen, verwendet werden können.
  • Die Hauptspeicherzelle ist mit einem Bitleitungspaar BL0 und BL0B gekoppelt und umfasst zwei NMOS-Transistoren T10 und T12 und zwei Inverter INV10 und INV12. Wenn die gespeicherten Daten in der Hauptspeicherzelle „0" sind, weist ein Zellenknoten CN10 einen niedrigen logischen Pegel auf und ein Zellenknoten CN12 weist einen hohen logischen Pegel auf. Wenn die gespeicherten Daten in der Hauptspeicherzelle „1" sind, weist der Zellenknoten CN10 einen hohen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN12 weist einen niedrigen logischen Pegel auf. Die Masken-Speicherzelle ist mit einem Maskierungsleitungspaar ML0 und ML0B und einer Wortleitung WL0 gekoppelt und umfasst zwei NMOS-Transistoren T22 und T24 und zwei Inverter INV14 und INV16. Wenn die in der Masken-Speicherzelle gespeicherten Maskierungsdaten „0" sind, weist ein Zellenknoten CN14 einen niedrigen logischen Pegel auf und ein Zellenknoten CN16 weist einen hohen logischen Pegel auf. Wenn die gespeicherten Maskierungsdaten in der Masken-Speicherzelle „1" sind, weist der Zellenknoten CN14 einen hohen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN16 weist einen niedrigen logischen Pegel auf.
  • Die TCAM-Zelle TCC00 umfasst weiter zwei PMOS-Transistoren T14 und T16 und zwei NMOS-Transistoren T18 und T20. Der PMOS-Transistor T14 beinhaltet eine erste Elektrode (Drain oder Source), die mit einer komplementären Vergleichsleitung CL0B gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (Source oder Drain), die mit einem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem Zellenknoten CN10 der Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Der PMOS-Transistor T16 umfasst eine erste Elektrode (Source oder Drain), die mit einer Vergleichsleitung CL0 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (Drain oder Source), die mit dem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem Zellenknoten CN12 der Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Die PMOS-Transistoren T14 und T16 bilden eine Detektionsschaltung zur Detektion, ob die über ein Vergleichsleitungspaar übertragenen Vergleichsdaten mit in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten übereinstimmen.
  • Der NMOS-Transistor T18 beinhaltet eine erste Elektrode (oder Source) auf, die mit einem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH00 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (oder Drain), die mit einem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH01 gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem internen Knoten DX gekoppelt ist. Der NMOS-Transistor T18 bildet eine Übereinstimmungsschaltung, welche die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch verbindet, wenn die Vergleichsdaten mit den in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten übereinstimmen. Der NMOS-Transistor T20 beinhaltet eine erste Elektrode (oder Source), die mit dem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH00 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (oder Drain), die mit dem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH01 gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem Zellenknoten CN16 der Masken-Speicherzelle gekoppelt ist. Der NMOS-Transistor T20 bildet eine Maskierungsschaltung, welche die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 in Reaktion auf die in der Masken-Speicherzelle gespeicherten Maskierungsdaten elektrisch verbindet. Obwohl die Hauptspeicherzelle und die Masken-Speicherzelle mit der gleichen Wortleitung WL0 gekoppelt sind, wie in 4 dargestellt, ist es ersichtlich, dass die Wortleitung in zwei Wortleitungsabschnitte aufgetrennt sein kann, die jeweils getrennt mit der Hauptspeicherzelle und der Masken-Speicherzelle verbunden werden können.
  • In der TCAM-Zelle mit der oben beschriebenen Struktur ist die TCAM-Zelle TCC00 in einem Zustand „X" oder „don't care", wenn die Maskierungsdaten „0" sind. Wenn die Maskierungsdaten „1" sind, führt die TCAM-Zelle TCC00 einen Vergleichsvorgang aus. Insbesondere weist im Zustand „X", wo die Maskierungsdaten „0" sind, der Zellenknoten CN14 der Masken-Speicherzelle einen niedrigen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN16 derselben weist einen hohen logischen Pegel auf. In diesem Fall wird der NMOS-Transistor T20 leitend geschaltet und die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 werden elektrisch miteinander verbunden. Das bedeutet, dass die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 unabhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Vergleichsdaten mit den in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten elektrisch miteinander verbunden werden. Wenn die Maskierungsdaten „1" sind, weist der Zellenknoten CN14 der Masken-Speicherzelle einen hohen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN16 weist einen niedrigen logischen Pegel auf. In diesem Fall wird der NMOS-Transistor T20 sperrend geschaltet. Die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 werden in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs der Vergleichsdaten mit den in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten elektrisch miteinander verbunden.
  • Nun wird eine beispielhafte Vergleichsfunktion der TCAM-Zelle beschrieben. Wenn die in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten „0" sind, weist der Zellenknoten CN10 der Hauptspeicherzelle einen niedrigen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN12 derselben weist einen hohen logischen Pegel auf. Wenn die TCAM-Zelle nicht maskiert ist, führt die TCAM-Zelle eine Vergleichsfunktion aus. Wenn die in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten „1" sind, weist der Zellenknoten CN10 einen hohen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN12 weist einen niedrigen logischen Pegel auf. Ein logischer Zustand des internen Knotens DX wird in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs der Vergleichsdaten mit den in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten bestimmt. So wird, um dies zu illustrieren, der PMOS-Transistor T14, wenn die gespeicherten Daten in der Hauptspeicherzelle "0" sind, leitend geschaltet und der PMOS-Transistor T16 wird sperrend geschal tet. Wenn Vergleichsdaten mit dem Wert „0" über das Vergleichsleitungspaar CL0 und CL0B übertragen werden, wird ein Datenwert „1" auf der komplementären Vergleichsleitung CL0B über den PMOS-Transistor T14 zum internen Knoten DX übertragen. Dies bewirkt, dass der NMOS-Transistor T18 leitend geschaltet wird, und bewirkt, dass die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch miteinander verbunden werden. Andererseits werden, wenn Vergleichsdaten mit dem Wert „1" über das Vergleichsleitungspaar CL0 und CL0B übertragen werden, Daten mit dem Wert „0" auf der komplementären Vergleichsleitung CL0B über den PMOS-Transistor T14 zum internen Knoten DX übertragen. Dies bewirkt, dass der NMOS-Transistor T18 sperrend geschaltet wird und die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 nicht elektrisch miteinander verbunden werden.
  • 5 zeigt einen Spannungspegel eines internen Knotens der TCAM-Zelle gemäß 4 während eines Vergleichsvorgangs der TCAM-Zelle. Wenn der interne Knoten DX entladen wird, fällt die Spannung an DX auf eine Schwellwertspannung Vtp14 oder Vtp16 des PMOS-Transistors T14 oder T16 ab.
  • Wenn die gespeicherten Daten in der Hauptspeicherzelle „1" sind, wird der PMOS-Transistor T14 sperrend geschaltet und der PMOS-Transistor T16 wird leitend geschaltet. Wenn Vergleichsdaten mit dem Wert „0" über das Vergleichsleitungspaar CL0 und CL0B übertragen werden, wird ein Datenwert „0" auf der Vergleichsleitung CL0 über den PMOS-Transistor T14 zum internen Knoten DX übertragen. Dies bewirkt, dass der NMOS-Transistor T18 sperrend geschaltet wird, und bewirkt, dass die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch voneinander getrennt werden. Andererseits werden, wenn Vergleichsdaten mit dem Wert „1" über das Vergleichsleitungspaar CL0 und CL0B übertragen werden, Daten mit dem Wert „1" auf der Vergleichslei tung CL0 über den PMOS-Transistor T14 zum internen Knoten DX übertragen. Dies bewirkt, dass der NMOS-Transistor T18 leitend geschaltet wird, und bewirkt, dass die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch miteinander verbunden werden. Daher werden, wenn Vergleichsdaten mit in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten übereinstimmen, die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch miteinander verbunden. Andererseits werden, wenn die Vergleichsdaten nicht mit diesen übereinstimmen, die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch voneinander getrennt. In jeder Zeile wird, wenn in allen TCAM-Zellen der gleichen Zeile gespeicherte Datenbits mit über korrespondierende Vergleichsleitungspaare übertragenen Vergleichsdaten übereinstimmen, Übereinstimmungsleitungssegmente, die eine Übereinstimmungsleitung bilden, korrespondierend mit der Zeile elektrisch miteinander und mit der korrespondierenden Entladeschaltung 160D[X]m verbunden. Daraus resultiert, dass die Übereinstimmungsleitung, die mit der Zeile korrespondiert, im Wesentlichen nach Masse entladen wird.
  • In der erfindungsgemäßen TCAM-Zelle ist ein erstes Übereinstimmungsleitungssegment einer jeden Zeile über eine Entladeschaltung mit einer Massespannung gekoppelt, und das letzte Übereinstimmungsleitungssegment ist über eine Vorladeschaltung mit einer Versorgungsspannung verbunden. Der Ausgang MATCH in jeder Zeile ist auf einem 'Vorlade'-Pegel oder auf „1", bis eine Übereinstimmung aus dem Vergleich der gespeicherten Daten von allen TCAM-Zellen in der gleichen Zeile vorliegt, woraufhin der Ausgang MATCH auf „0" entladen wird. Entsprechend wird ein logischer Zustand einer Übereinstimmungsleitung in jeder Zeile nur variiert, wenn alle Datenbits von jedem Wort mit Vergleichsdatenbits übereinstimmen. Das bedeutet, dass der logische Zustand der Übereinstimmungsleitung unabhängig von der Anzahl an nicht übereinstimmenden Datenbits eines Worts mit der gleichen Geschwindigkeit variiert wird.
  • Wie vorher beschrieben, kann in der in 1 dargestellten herkömmlichen TCAM-Zellenstruktur die TCAM-Zelle keine Vergleichsfunktion ausführen, wenn eine Betriebsspannung abfällt. In vorteilhafter Weise wird im ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen TCAM-Zellenstruktur ein hoher logischer Pegel auf einer Vergleichsleitung CL0 oder einer komplementären Vergleichsleitung CL0B über einen PMOS-Transistor T14 oder T16 ohne Reduzierung der Schwellwertspannung zu einem internen Knoten DX übertragen. Dadurch führt die TCAM-Zelle eine Vergleichsfunktion normal aus, auch wenn eine Betriebsspannung niedrig ist, wodurch die Zuverlässigkeit der TCAM-Zelle verbessert wird. Zusätzlich wird, da der hohe logische Pegel auf der Vergleichsleitung CL0 oder auf der komplementären Vergleichsleitung CL0B über den PMOS-Transistor T14 oder T16 ohne Reduzierung der Schwellwertspannung zum internen Knoten DX übertragen wird, die Treiberfähigkeit des NMOS-Transistors T18 verbessert. Durch die verbesserte Treiberfähigkeit kann die Größe des NMOS-Transistors T18 reduziert werden, und die Gesamtdichte des TCAMs wird erhöht.
  • Zudem weist, da die Anzahl an nicht übereinstimmenden Worten viel größer als die Anzahl an übereinstimmenden Worten ist, die herkömmliche TCAM-Zellenstruktur gemäß 1 einen deutlich höheren Energieverbrauch auf, da der logische Zustand einer Übereinstimmungsleitung variiert wird, wenn eine Nichtübereinstimmung auftritt. Andererseits weist die erfindungsgemäße TCAM-Zellenstruktur einen deutlich niedrigeren Energieverbrauch auf, da ein logischer Zustand einer Übereinstimmungsleitung nur variiert wird, wenn eine Übereinstimmung auftritt.
  • 6 zeigt ein Schaltbild einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer TCAM-Zelle. In 6 und in 4 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten. Eine TCAM-Zelle aus 6 ist im Wesentlichen identisch zur TCAM-Zelle aus 6, außer dass in der Schaltung gemäß 6 NMOS-Transistoren T26 und T28 hinzugefügt sind. Der NMOS-Transistor T26 beinhaltet eine erste Elektrode, die mit einer komplementären Vergleichsleitung CL0B gekoppelt ist, eine zweite Elektrode, die mit einem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit einem Zellenknoten CN12 einer Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Der NMOS-Transistor T28 beinhaltet eine erste Elektrode, die mit einer Vergleichsleitung CL0 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode, die mit dem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit einem Zellenknoten CN10 der Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Gemäß einer solchen Struktur schwingt eine Spannung am internen Knoten DX voll zwischen einer Versorgungsspannung und einer Massespannung.
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen inhaltsadressierbaren Speichers (CAM). In 7 und 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten. Wie aus 7 ersichtlich, ist eine Vorladeschaltung mit einem ersten Übereinstimmungsleitungssegment einer jeden Zelle gekoppelt, und eine Entladeschaltung ist mit dem letzten Übereinstimmungsleitungssegment derselben gekoppelt. Eine Vorladeschaltung 180P0' ist beispielsweise mit einem ersten Übereinstimmungsleitungssegment MATCH00 einer ersten Zeile gekoppelt, und eine Entladeschaltung 160D0' ist mit dem letzten Übereinstimmungsleitungssegment MATCH0n + 1 derselben gekoppelt. Eine Vorladeschaltung 180P1' ist mit einem ersten Übereinstimmungsleitungssegment MATCH10 einer zweiten Zeile gekoppelt, und eine Entladeschaltung 160D1' ist mit dem letzten Übereinstimmungsleitungssegment MATCH1n + 1 derselben gekoppelt. Eine Vorladeschaltung 180Pm' ist mit einem ersten Übereinstimmungsleitungssegment MATCHm0 der letzten Zeile gekoppelt, und eine Entladeschal tung 160Dm' ist mit dem letzten Übereinstimmungsleitungssegment MATCHmn + 1 derselben gekoppelt.
  • 8 zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der TCAM-Zellenstruktur im TCAM gemäß 7. Obwohl in 8 eine TCAM-Zelle dargestellt ist, die in einer ersten Zeile und einer ersten Spalte positioniert ist, versteht es sich, dass die anderen Zellen im TCAM gemäß 7 die gleiche Struktur aufweisen.
  • Die TCAM-Zelle TCC00 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Hauptspeicherzelle und eine Masken-Speicherzelle. Obwohl eine SRAM-Zelle als Hauptspeicherzelle und Masken-Speicherzelle gezeigt ist, ist es dem Fachmann klar, dass auch andere Speicherzellen, beispielsweise eine DRAM-Zelle, eine FRAM-Zelle und dergleichen, verwendet werden können. Die Hauptspeicherzelle ist mit einem Bitleitungspaar BL0 und BL0B und einer Wortleitung WL0 gekoppelt und umfasst zwei NMOS-Transistoren T30, T32 und zwei Inverter INV30 und INV32. Wenn die gespeicherten Daten in der Hauptspeicherzelle „0" sind, weist ein Zellenknoten CN30 der Hauptspeicherzelle einen niedrigen logischen Pegel auf und ein Zellenknoten CN32 weist einen hohen logischen Pegel auf. Wenn die gespeicherten Daten in der Hauptspeicherzelle „1" sind, weist der Zellenknoten CN30 der Hauptspeicherzelle einen hohen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN32 weist einen niedrigen logischen Pegel auf. Die Masken-Speicherzelle ist mit einem Maskierungsleitungspaar ML0 und ML0B und einer Wortleitung WL0 gekoppelt und umfasst zwei NMOS-Transistoren T42 und T44 und zwei Inverter INV34 und INV36. Wenn die in der Masken-Speicherzelle gespeicherten Maskierungsdaten „0" sind, weist ein Zellenknoten CN34 der Masken-Speicherzelle einen niedrigen logischen Pegel auf und ein Zellenknoten CN36 weist einen hohen logischen Pegel auf. Wenn die Maskierungsdaten in dieser Masken-Speicherzelle „1" sind, weist der Zellenknoten CN34 der Masken- Speicherzelle einen hohen logischen Pegel auf und der Zellenknoten CN36 weist einen niedrigen logischen Pegel auf.
  • Die TCAM-Zelle TCC00 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung umfasst weiter zwei NMOS-Transistoren T34 und T36 und zwei PMOS-Transistoren T38 und T40. Der NMOS-Transistor T34 beinhaltet eine erste Elektrode (Source oder Drain), die mit einer komplementären Vergleichsleitung CL0B gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (Drain oder Source), die mit einem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem Zellenknoten CN30 der Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Der NMOS-Transistor T36 beinhaltet eine erste Elektrode (Source oder Drain), die mit einer Vergleichsleitung CL0 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (Drain oder Source), die mit dem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem Zellenknoten CN32 der Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Die NMOS-Transistoren T34 und T36 bilden eine Detektionsschaltung zur Detektion, ob über ein Vergleichsleitungspaar übertragene Vergleichsdaten mit in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten übereinstimmen. Der PMOS-Transistor T38 beinhaltet eine erste Elektrode (oder Source), die mit einem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH00 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (oder Drain), die mit einem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH01 gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem internen Knoten DX gekoppelt ist. Der PMOS-Transistor T38 bildet eine Übereinstimmungsschaltung, welche die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch miteinander verbindet, wenn die Vergleichsdaten mit den gespeicherten Daten übereinstimmen. Der PMOS-Transistor T40 beinhaltet eine erste Elektrode (oder Source), die mit dem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH00 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode (oder Drain), die mit dem Übereinstimmungsleitungssegment MATCH01 gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit dem Zellenknoten CN34 der Masken-Speicherzelle gekoppelt ist. Der PMOS-Transistor T40 bildet eine Maskierungsschaltung, welche die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 in Reaktion auf in der Masken-Speicherzelle gespeicherte Maskierungsdaten elektrisch miteinander verbindet.
  • Gemäß einer solchen Schaltungsstruktur werden, wenn die Maskierungsdaten „0" sind, die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 unabhängig vom Vergleichsergebnis über den PMOS-Transistor P40 elektrisch miteinander verbunden. Das bedeutet, dass das Übereinstimmungsleitungssegment MATCH01 über das Übereinstimmungsleitungssegment MATCH00 und den PMOS-Transistor T40 auf eine Versorgungsspannung von der Vorladeschaltung 180P0' (siehe 7) aufgeladen wird. Wenn die Maskierungsdaten „1" sind, wird ihre elektrische Verbindung in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis bestimmt. Wenn die Vergleichsdaten mit den in der Hauptspeicherzelle gespeicherten Daten übereinstimmen, nimmt ein logischer Pegel am internen Knoten DX im Wesentlichen eine Massespannung an, wodurch der Transistor T38 leitend geschaltet wird, um die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch miteinander zu verbinden. Andererseits wird, wenn die Vergleichsdaten nicht damit überstimmen, der interne Knoten DX mit einer Signalleitung CL0 oder CL0B (auf einem hohen Pegel) gekoppelt, wodurch der Transistor T28 sperrend geschaltet wird, um die Übereinstimmungsleitungssegmente MATCH00 und MATCH01 elektrisch voneinander zu trennen.
  • 9 zeigt ein Schaltbild einer weiteren TCAM-Zelle im TCAM von 7. In 9 und 8 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten. Die TCAM-Zelle aus 9 ist im Wesentlichen identisch zur TCAM-Zelle aus 8, außer dass in 9 PMOS-Transistoren T46 und T48 hinzugefügt sind. Der PMOS-Transistor T46 beinhaltet eine erste Elektrode, die mit einer komplementären Vergleichsleitung CL0B gekoppelt ist, eine zweite Elektrode, die mit einem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit einem Zellenknoten CN32 einer Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Der PMOS-Transistor T48 beinhaltet eine erste Elektrode, die mit einer Vergleichsleitung CL0 gekoppelt ist, eine zweite Elektrode, die mit dem internen Knoten DX gekoppelt ist, und eine Steuerelektrode, die mit einem Zellenknoten CN30 der Hauptspeicherzelle gekoppelt ist. Gemäß einer solchen Struktur schwingt eine Spannung am internen Knoten DX voll zwischen einer Versorgungsspannung und einer Massespannung. Anderseits kann die TCAM-Zelle gemäß 9 wie die TCAM-Zelle gemäß 8 arbeiten und den gleichen Effekt aufweisen.
  • Wie oben ausgeführt, weist ein ternärer inhaltsadressierbarer Speicher (TCAM) gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine NAND-Typ-Übereinstimmungsleitungstruktur auf, in welcher der Pegel einer Übereinstimmungsleitung nur verändert wird, z.B. entladen/geladen wird, wenn alle in den TCAM-Zellen gespeicherten Datenbits eines Worts mit korrespondierenden Vergleichsdatenbits übereinstimmen. Dies führt zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs und erhöhter Zuverlässigkeit und Dichte. Transistoren (z.B. T14 und T16 aus 4), die eine Detektionsschaltung bilden, sind komplementär aufgebaut, mit einem Transistor (z.B. T18 aus 4), der eine Übereinstimmungsschaltung bildet.
  • Daraus resultiert, dass die TCAM-Zellen gemäß Ausführungsformen der Erfindung zur Verwendung in einem CAM hoher Dichte geeignet sind und bei einer niedrigen Spannung stabil betreibbar sind.

Claims (15)

  1. Ternärer inhaltsadressierbarer Speicher (TCAM) mit einem Feld (120) von in Zeilen und Spalten angeordneten Zellen (TCCij), wobei jede Zelle umfasst: – eine Hauptspeicherzelle zum Speichern eines Datenbits und dessen Komplements und ein Paar von Bitleitungen (BL0, BL0B) zum Übertragen des Datenbits und seines Komplements, – eine Vergleichsschaltung (T14, T16) mit einem Paar von Vergleichsleitungen (CL0, CL0B) und einem Ausgangsknoten (DX), wobei die Vergleichsschaltung mit der Hauptspeicherzelle gekoppelt ist, um das Datenbit und sein Komplement mit zugehörigen Vergleichsleitungen zu vergleichen und ein Vergleichssignal am Ausgangsknoten abzugeben, und – eine Masken-Speicherzelle zum Speichern und Ausgeben von Maskierungsdaten, gekennzeichnet durch – eine Übereinstimmungsschaltung (T18), die mit dem Ausgangsknoten der Vergleichsschaltung gekoppelt ist, sowie eine Übereinstimmungseingangsleitung und eine Überein stimmungsausgangsleitung (MATCH00, MATCH01), wobei die Übereinstimmungsschaltung selektiv die Übereinstimmungseingangsleitung mit der Übereinstimmungsausgangsleitung basierend auf dem Vergleichssignal verbindet, und – eine Maskierungsschaltung (T20), die mit der Übereinstimmungsschaltung, der Übereinstimmungseingangsleitung und der Übereinstimmungsausgangsleitung gekoppelt ist, um das Vergleichssignal zu maskieren oder die Übereinstimmungseingangsleitung selektiv mit der Übereinstimmungsausgangsleitung basierend auf den Maskierungsdaten zu verbinden.
  2. TCAM nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsschaltung ein Paar von PMOS-Transistoren (14 16) und/oder ein Paar von NMOS-Transistoren beinhaltet.
  3. TCAM nach Anspruch 2, wobei die beiden PMOS-Transistoren mit je einer der beiden Vergleichsleitungen gekoppelt und gemeinsam mit dem Ausgangsknoten der Vergleichsschaltung verbunden sind.
  4. TCAM nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Übereinstimmungsschaltung und/oder die Maskierungsschaltung einen NMOS-Transistor (T18, T20) und/oder einen PMOS-Transistor beinhalten.
  5. TCAM nach Anspruch 4, wobei die NMOS-Transistoren oder die PMOS-Transistoren der Übereinstimmungsschaltung und/oder der Maskierungsschaltung gemeinsam an die Übereinstimmungseingangsleitung und die Übereinstimmungsausgangsleitung angeschlossen sind.
  6. TCAM nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Übereinstimmungseingangsleitung bei Anzeige einer Übereinstimmung durch das Vergleichssignal und/oder einer Maskierbedingung von den Maskierungsdaten mit der Übereinstimmungsausgangsleitung verbunden wird.
  7. TCAM nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Übereinstimmungseingangsleitung von der Übereinstimmungsausgangsleitung einer vorherigen Zelle kaskadiert und mit dieser verbunden ist oder die Übereinstimmungsausgangsleitung von einer Übereinstimmungseingangsleitung einer nachfolgenden Zelle in der gleichen Zeile kaskadiert und mit dieser verbunden ist.
  8. TCAM nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Vergleichsschaltung ein Paar von PMOS-Transistoren und ein Paar von NMOS-Transistoren (T14, T16, T26, T28) umfasst, wobei jeder PMOS-Transistor sowohl mit einem zugehörigen NMOS-Transistor als auch einer zugehörigen Vergleichsleitung verbunden ist.
  9. TCAM nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der des weiteren eine Entladeschaltung (160D0160Dm), die mit Masse und mit der Übereinstimmungseingangsleitung der ersten Zelle der gleichen Zeile gekoppelt ist, und eine Vorladeschaltung aufweist, die mit einer vorgegebenen Spannung und mit der Übereinstimmungsausgangsleitung der letzten Zelle der gleichen Zeile gekoppelt ist, wobei alle Übereinstimmungseingangsleitungen und Übereinstimmungsausgangsleitungen der gleichen Zeile im Wesentlichen auf Masse entladen werden, wenn alle Zellen der gleichen Zeile eine Übereinstimmung ausgeben.
  10. TCAM nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der des weiteren eine Vorladeschaltung (180P0180Pm), die mit einer vorgegebenen Spannung und der Übereinstimmungseingangsleitung der ersten Zelle der gleichen Zeile gekoppelt ist, und eine Entladeschaltung aufweist, die mit Masse und der Übereinstimmungsausgangsleitung der letzten Zelle der gleichen Zeile gekoppelt ist, wobei alle Übereinstimmungseingangsleitungen und Übereinstimmungsausgangsleitungen der gleichen Zeile auf im Wesentlichen die vorgegebene Spannung vorgeladen werden, wenn alle Zellen der gleichen Zeile eine Übereinstimmung ausgeben.
  11. TCAM nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Hauptspeicherzelle und/oder die Masken-Speicherzelle SRAM-Zellen oder DRAM-Zellen oder Zellen eines nichtflüchtigen Speichers (NVM) sind.
  12. TCAM nach einem der Ansprüche 1 bis 11, der des weiteren eine Hauptwortleitung und eine Maskierwortleitung beinhaltet.
  13. TCAM nach Anspruch 12, wobei die Hauptwortleitung und die Maskierwortleitung miteinander verbunden sind.
  14. Verfahren zum Betrieb eines inhaltsadressierbaren Speichers (CAM), der ein Feld von in Zeilen und Spalten angeordneten Zellen aufweist, mit den Schritten: – Speichern eines Datenbits und dessen Komplements in einer Hauptspeicherzelle, – Vergleichen des Datenbits und seines Komplements mit Signalen auf zugehörigen Vergleichsleitungen und Ausgeben eines Vergleichssignals, – selektives Verbinden einer Übereinstimmungseingangsleitung (MATCH00) mit einer Übereinstimmungsausgangsleitung (MATCH01) basierend auf einer Anzeige einer Übereinstimmung durch das Vergleichssignal, um eine Übereinstimmungsleitung zu bilden, und – Setzen der Übereinstimmungsleitung auf einen ersten Spannungspegel, wenn für alle Speicherzellen der gleichen Zeile eine Übereinstimmung vorliegt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste Spannung eine Massespannung oder eine Versorgungsspannung ist.
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