JP2002197872A - 隠れリフレッシュを備えたdramcamセル - Google Patents

隠れリフレッシュを備えたdramcamセル

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイナミック連想記憶装置(DCAM)セル
・トポロジを提供すること。 【解決手段】 このダイナミック連想記憶装置(DCA
M)セル・トポロジは、CAMサーチ・サイクルの遅延
または干渉を発生しない記憶データの「隠れ」リフレッ
シュを実行でき、それにより、SCAMのようなパフォ
ーマンスを提供する。リフレッシュ読取り動作のため
に、記憶データを書き戻さなくても済むような非破壊読
取り動作が実行される。読取り動作後ならびにリフレッ
シュデータを書き戻す前または書き戻している間に、信
頼できるCAMサーチを実行することができる。リフレ
ッシュ・サイクルが未定の間に各CAM項目ごとにソフ
トエラー検出プロセスを実行することができる。このD
CAMセルは、ディジタル・コンピュータおよびネット
ワーク・ルータなどのディジタル・システムで使用する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体メモ
リ・デバイスに関し、より詳細には、ダイナミック連想
記憶装置(DCAM)セルに関する。
【0002】
【従来の技術】最新の通信ネットワークは、高速でネッ
トワークにより(たとえば、宛先アドレスに)データ・
パケットまたはブロックを動的に経路指定するためのア
ドレス・フィールドを含むデータをパケットまたはブロ
ック単位で送信するディジタル・データ・ネットワーク
を含む。記憶データの最高速のサーチは、連想記憶装置
(CAM)を使用して実施することができる。
【0003】ネットワーク(たとえば、イントラネット
およびインターネット)のサイズが増すにつれて、より
大型のCAMアレイの必要性も増し、したがって、1本
の共通ビット線により多くのCAMセルを接続する必要
性が増す。関連技術の連想記憶装置(CAM)アレイは
一般に、従来のスタティックRAM(SRAM)または
従来の破壊読取りダイナミックRAM(DRAM)のい
ずれかのハードウェア設計によって実現され、したがっ
て、このような一方または他方のハードウェア設計のす
べての欠点および限界を有する。
【0004】関連技術の典型的な3進スタティックCA
M(SCAM)は、2つの6トランジスタSRAM記憶
セルに加え、4つの追加トランジスタを含むXNOR機
能グループを含み、したがって、SCAMセルあたり合
計16個のトランジスタを含む。一般に、SCAMはD
CAMよりソフトエラー(たとえば、周囲の放射線に対
して回路を曝したことによる記憶データ・エラー)によ
る記憶データの破損を受けやすい。
【0005】関連技術の典型的な3進ダイナミックCA
M(DCAM)セルは、SCAMより少ないトランジス
タを含むことができるが、破壊読取りおよび低速パフォ
ーマンスを含む欠点を有する可能性がある。関連技術の
典型的な3進DCAMは、4つのトランジスタを含むX
NOR比較回路に加え、電荷転送によるデータの読取り
および書込みにも使用するパストランジスタによる電荷
転送によって定期的に読み取ってリフレッシュしなけれ
ばならない2つのデータ記憶キャパシタを含む。DCA
Mセルのデータ記憶キャパシタに記憶された電荷は、セ
ル内の漏れによって徐々に放散される。このため、漏れ
ているキャパシタ内に記憶された情報は定期的に「リフ
レッシュ」しなければならず、すなわち、電荷が読み取
られ、記憶セル内に再書込みされる。関連技術は様々な
DCAMセル構造を提供するが、そのセル構造は、リフ
レッシュ読取りが電荷転送によって進行し、その結果、
データ記憶キャパシタ内に記憶されたデータを破壊し、
そのデータがリフレッシュ書込みによってDCAMセル
に書き戻されるまでDCAMセルが一時的にCAMサー
チに使用できなくなるという点で制限されている。一般
に、そのリフレッシュ読み書き期間全体により、CAM
サーチを実行できない時間が費やされる。また、記憶キ
ャパシタからそれに結合された容量性ビット線への比較
的小規模な電荷転送を感知する能力の限界によって、こ
のようなビット線上の最大アレイ集団が制限されるかま
たはより大型の記憶キャパシタが必要になるかあるいは
その両方になる。
【0006】このような破壊読取りDCAMの一例は、
Threewittに対して付与された米国特許第594969
6号に開示されている。Threewittによって開示され、
CAM項目の各データ記憶キャパシタごとに個別のサー
チ線と個別のビット線を提供する3進CAMセルの変種
を図1に示すが、本質的な破壊読取りによって同様に制
限される。図1に示す関連技術のDCAM回路のリフレ
ッシュのための読取り動作は、パストランジスタ(たと
えば、それぞれT0RまたはT1R)およびビット線
(たとえば、それぞれNBITまたはBIT)によりデ
ータ記憶キャパシタ(たとえば、SB0またはSB1)
内に記憶された電荷の電荷転送によって行われる。
【0007】CAMを実現する際には、トランジスタ数
またはCAMセル・サイズあるいはその両方を最小限に
し、アレイの使用率を増すことが望ましい。DCAMを
実現する際には、CAMサーチ動作の遅延またはCAM
サーチ動作との干渉を最小にして記憶データのリフレッ
シュを実行することが望ましい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、とりわけ、関連技術の典型的なスタティック連想記
憶装置(SCAM)の16個のトランジスタより少ない
トランジスタを含むが、CAMサーチ・サイクルの遅延
または干渉を発生しない記憶データの「隠れ」リフレッ
シュを実行でき、それにより、SCAMのようなパフォ
ーマンスを提供する、改良されたダイナミック連想記憶
装置(DCAM)セル・トポロジを提供する。本発明の
DCAMは、メモリ内に記憶されたすべての項目を外部
から与えられた「被比較数」と同時に比較することによ
り、そのサーチ・パフォーマンスを達成する。CAM内
の項目に記憶されたワードのうち、被比較数と「一致」
するワードにより、それぞれの一致線とアースとの間の
電荷転送を妨げる非導電バリアを維持することになる。
逆に、対応する被比較数ビットと不一致の(すなわち、
一致しない)単一ビットを含む項目に記憶されたすべて
のワードにより、それぞれの一致線とアースとの間に導
電路ができる。本発明の実施形態は、リフレッシュ読取
り動作のために、記憶データを書き戻さなくても済むよ
うな非破壊読取り動作を可能にし、読取り動作後ならび
にリフレッシュデータを書き戻す前または書き戻してい
る間に、信頼できるCAMサーチを実行することができ
る。リフレッシュ・サイクルが未定の間に(またはリフ
レッシュ・サイクルとは無関係に)CAMサーチ動作の
遅延または干渉を発生せずに、各CAM項目ごとに、当
業者にとって周知のソフトエラー検出プロセスを実行す
ることができる。本発明の実施形態は、関連技術のDC
AMアレイの読取りビット線に結合可能なCAMセルよ
り多くのCAMセルをCAMアレイの読取りビット線に
結合することができ、その結果、アレイ使用率が増加す
る、CAMセル回路トポロジを提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
ネットワーク・ルータの機能を実行するディジタル・シ
ステムと、データ記憶装置と、第1および第2のパスス
イッチのスタックを含み、第1のパススイッチがノード
において第2のパススイッチに直列に結合されているパ
スゲートと、第2のパススイッチを動作可能に制御する
データ記憶装置と、データ記憶装置の論理状態を検出す
るためにノードに接続された第3のパススイッチとを含
むCAMセルを有するCAMアレイを提供する。
【0010】本発明の第2の態様は、複数の記憶キャパ
シタに記憶されたサーチ可能なデータのワードを有する
CAM項目を有するCAMアレイ内で複数のCAMサー
チを実行するための方法であって、そのワードの非破壊
判定を実行するステップと、その後、CAMサーチを実
行するステップとを含む方法を提供する。
【0011】本発明の上記その他の特徴は、添付図面に
例示するように、以下に示す本発明の実施形態のより詳
細な説明から明らかになるだろう。
【0012】添付図面に関連して本発明の実施形態につ
いて以下に説明するが、添付図面では、同様の名称は同
様の要素を示す。
【0013】
【発明の実施の形態】図2は、本発明の一実施形態によ
る3進ダイナミック連想記憶装置(DCAM)セル20
0aの回路図を示している。本発明の3進DCAMセル
200aは、データ記憶装置として機能する2つのキャ
パシタ(SB0およびSB1)を含む。これらのキャパ
シタの各々は、独立して、高に充電されて論理1
(「1」)を記憶するか、または低に放電されて論理0
(「0」)を記憶する。3進DCAM200aは2つの
メモリ記憶セル(セル0=210a、セル1=211
a)をさらに含み、その各々は、一致線とアースとの間
に接続されたXNOR比較回路202の2つのトランジ
スタ・スタック(それぞれT2−T4およびT3−T
5)の一方とマージされる。両方のメモリ記憶セル(た
とえば、210aおよび211a)に「0」または
「1」(好ましくは「0」)を記憶することにより、3
進DCAMセル200aは「マスク」状態を記憶し、そ
れにより所与のワード項目内にローカル・マスク論理値
を記憶することができる。DCAM項目内の各DCAM
セル(たとえば、200a)に「マスク」論理状態を記
憶する能力により、DCAMセルのCAMアレイに記憶
されたデータのビットレベルのマスキングを可能にす
る。ビットレベルのマスキングは、本発明に使用するア
ドレス範囲の記憶および比較を容易にするかまたは可能
にするが、とりわけ、ネットワーク・アドレスのフィル
タリング・アプリケーションで有益である。
【0014】本発明のDCAMセルの実施形態は、2つ
のスタック・トランジスタからなる2つの並列スタック
状に配置された4つのトランジスタを含むXNORゲー
ト202(図2、図3、図4に示す)で実現された排他
的論理和(XNOR)論理機能を含む。各トランジスタ
・スタックは、第1のパススイッチ(たとえば、NFE
TトランジスタT2またはT3)と第2のパススイッチ
(たとえば、NFETトランジスタT4またはT5)と
を含み、第1のパススイッチがノード(たとえば、それ
ぞれN0またはN1)で第2のパススイッチに直列に結
合されている。XNORゲート202の各トランジスタ
・スタック(たとえば、T0−T2およびT1−T3)
は物理的にもう一方から独立して機能するので、集積回
路(IC)チップ上で1つの3進DCAMセル200a
の2つのトランジスタ・スタック(たとえば、T0−T
2およびT1−T3)が物理的に互いに隣接して位置す
ることはDCAMの適切な論理動作のために必要ではな
い。したがって、3進DCAMセル200aは「半分」
ずつに「分割」することができるが(このような半分ず
つの間に他の二等分されたDCAMセルが配置されてい
る)、ただし、このような半分のDCAMセルのすべて
がCAM項目の同じ一致線に接続されていなければなら
ない。たとえば、1つの項目のDCAMセルの「真の半
分」のすべてをその項目の一致線の一方の端部に隔離す
ることができ、1つの項目のDCAMセルの「補の半
分」のすべてをその項目の一致線の反対側端部に隔離す
ることができる。DCAMセルの各々の半分に従うよう
に、サーチ線とビット線は同様に隔離されるだろう。
【0015】各CAMサーチの前に、一致線が高に事前
充電されている間、一致線に導電的に結合されたXNO
Rトランジスタ(すなわち、XNOR202内のT4、
T5)は理論的にはオフになるので、CAMサーチの前
にパストランジスタ(たとえば、T2−T7、T3−T
6)による非破壊読取りを実行することができ、一致線
に導電的に結合されたXNORトランジスタ(T4、T
5)はオフになる。非破壊読取りは本質的にデータ記憶
装置(たとえば、キャパシタSB0、SB1)の内容を
乱さずに残すので、その後、記憶キャパシタから読み取
ったデータをまず書き戻す必要なしにCAMサーチ動作
を実行することができる。したがって、本発明の実施形
態では、実行されたリフレッシュ読取りによってその後
のCAMサーチが遅延するかまたは実行できなくなると
いう点で、非破壊リフレッシュ読取り動作をCAMサー
チ・サイクルから「隠す」ことができる。リフレッシュ
書込みは、CAMサーチの実行前、実行中、あるいは実
行後に、このような非破壊リフレッシュ読取りに続いて
実行することができる。
【0016】当業者であれば、DCAMセルのXNOR
スタックとアースとの接続は図2に示すように直接接続
にすることができ、あるいはこの接続は「グローバル」
ビットマスク(図示せず)のパススイッチ(たとえば、
パストランジスタ)によって選択的に中断可能なものに
することができることが分かるだろう。XNOR回路に
結合された「グローバル」ビット・マスクは、グローバ
ル・ビットマスク信号がアサートされたときにCAMア
レイ内に記憶されたすべてのワード内の対応するビット
位置が比較機能から除去される(すなわち、それは、C
AMアレイ内のすべてのワードについてグローバル「無
指定」(強制一致)論理値になる)ように機能する。こ
のようなグローバル・マスキングは、CAM項目内に記
憶されたデータ値の範囲について比較またはサーチする
際に有用である。
【0017】1つのCAM項目内のすべてのCAMセル
のすべてのXNOR比較回路の複数の並列トランジスタ
・スタック(たとえば、T2−T4およびT3−T5)
は一致線パスゲートを形成する。この一致線パスゲート
は、事前充電した高の一致線が一致項目の場合に高のま
まになるが、CAM項目内に記憶された1つまたは複数
の3進ビットが被比較数の対応するビットと不一致の場
合にアース電圧レベル(ミスを示す)までまたはその付
近まで放電されるように動作する。別法として、本発明
の一致線パスゲートおよびDCAMセルは、2000年
月 日に出願されたTowler他の米国特許出願第
号に開示されているように、一致検出システム内の
事前充電した低の一致線もサポートすることになるが、
同出願の関連部分は参照により本明細書に組み込まれ、
その主題および請求された発明はその発明がなされた時
点で、本発明の譲受人である本出願人によって所有され
ていたかまたは本出願人への譲渡義務の対象となってい
たものである。
【0018】メモリ記憶セル(210aおよび211
a)へのデータの書込みまたはそこからのデータの読取
りは、関連技術のDCAM内と同様に、ビット線(それ
ぞれBL0およびBL1)およびワード線WLが高に保
持されているときにオン(すなわち、導電状態)に保持
されたパストランジスタ(それぞれT0およびT1)に
よる電荷転送によって実行することができる。本発明に
おいて電荷転送によりデータを書き込むまたは読み取る
方法は、関連技術のDCAMで使用する電荷転送による
書込みおよび読取りの方法と同じかまたは同様のもので
ある。しかし、本発明では、データ記憶キャパシタ(た
とえば、SB0およびSB1)内に記憶された電荷の破
壊電荷転送を行わずに記憶データの読取りが可能になる
ので、本発明の実施形態では電荷転送による読取りは不
要である。
【0019】それぞれのビット線(たとえば、それぞ
れ、BL0、BL1)を高の論理電圧まで事前充電し、
次にそのゲート上で高の論理電圧をアサートすることに
よってパストランジスタ(たとえば、それぞれ、T7、
T6)をオン(すなわち、導電状態)にし、次にそれぞ
れのデータ記憶装置(たとえば、それぞれ、SB0およ
びSB1)の状態を表すそれぞれのビット線(たとえ
ば、BL0、BL1)上の電流または電圧あるいはその
両方を感知することにより、それぞれのサーチ線(たと
えば、SLCまたはSLT)が低に保持されている間
に、DCAMセル200aの各メモリ記憶セル(たとえ
ば、210a、211a)で非破壊読取りを実行するこ
とができる。ビット線は、供給電圧とそれぞれのビット
線との間に接続され、ビット線事前充電信号(BLPC
HG)によって動作可能に制御される複数のパススイッ
チ(たとえば、P型パストランジスタP0およびP1)
により高に事前充電することができる。キャパシタSB
0が論理高電圧を記憶する場合、パストランジスタ(た
とえば、T2およびT7)に動作可能に結合された事前
充電した高のビット線(たとえば、BL0)は、オン
(すなわち、電流導電状態)のパストランジスタ(T2
およびT7)による事前充電ビット線(たとえば、BL
0)からアースへの電荷転送のために、非破壊読取り動
作中に低の電圧レベルまでまたは低の電圧レベルに向か
って降下することになる。キャパシタSB0が論理低電
圧を記憶する場合、パストランジスタ(たとえば、T2
およびT7)に動作可能に結合された事前充電した高の
ビット線(たとえば、BL0)は、オフ(すなわち、非
導電状態)のパストランジスタ(T2およびT7)によ
る事前充電ビット線(たとえば、BL0)からアースへ
の電荷転送の欠如のために、非破壊読取り動作中に事前
充電した高の電圧レベルのままになる。
【0020】すべてのビット線(たとえば、BL0、B
L1)を高の論理電圧まで事前充電し、次に読取りワー
ド線(RWL)上で高の論理電圧をアサートすることに
よってすべてのパストランジスタ(たとえば、T7、T
6)をオンにし、次にすべてのビット線(たとえば、B
L0、BL1)上の電流または電圧あるいはその両方を
感知することにより、すべてのサーチ線(たとえば、S
LCまたはSLT)が低に保持されている間に、複数の
本発明のDCAMセル(たとえば、200a)からなる
項目全体の非破壊読取りを実行することができる。CA
M項目全体の非破壊読取りは、一致線(たとえば、T
4、T5)に直接結合されたすべてのXNORトランジ
スタがオフの間に実行され、データ記憶装置(たとえ
ば、キャパシタSB0およびSB1)の内容を最終的に
リフレッシュするために実行されたリフレッシュ読取り
にすることができる。この場合、記憶データ・ワード
は、読取り専用パストランジスタ(たとえば、T7およ
びT6)とビット線(たとえば、BL0、BL1)を介
してDCAM項目から判定(たとえば、読取り反転)さ
れる。次に、このようにデータ記憶装置から読み取られ
たデータをアサートし(まず再反転が必要になる可能性
もある)、ビット線上でアサートされた記憶データのリ
フレッシュ書込みを行うためにワード線(WL)がアサ
ートされるまでビット線(たとえば、BL0およびBL
1)自体に記憶することができる。あるいは、CAMア
レイの外部にある2進バッファまたはレジスタを使用し
て、1つの記憶データ・ワード(反転状態または非反転
状態)を一時的に記憶するかまたは同じ項目(複数も
可)に書き戻すまで複数のDCAM項目から読み取られ
た複数のこのような記憶データ・ワードを記憶すること
ができる。
【0021】読取り中のCAM項目の一致線(たとえ
ば、それぞれ、T4、T5)に直接結合されたすべての
XNORトランジスタがオフである(すなわち、CAM
アレイ内のすべてのサーチ線、たとえば、SLC、SL
Tが低である)場合、CAM項目全体の非破壊読取りは
ランダム・アクセス(すなわち、RAMメモリアクセ
ス)として実行することもできる。
【0022】CAM項目内の記憶キャパシタの非破壊読
取り動作の詳細については、図2の記憶キャパシタSB
0に記憶されたデータを読み取る場合の例を参照するこ
とによって説明することができる。記憶キャパシタ(た
とえば、SB0)が、そのキャパシタに記憶された論理
高の電圧レベルによって表される論理1を記憶している
場合、XNOR回路202のトランジスタT2はオンに
なり(そのゲートがキャパシタSB0によって高に保持
されているので)、事前充電した高のビット線(たとえ
ば、BL0)からT2を通ってアースまで電流が流れる
ことができ、ビット線BL0の電圧レベルをアースに向
かって引き抜く効果を有する。この電流またはビット線
BL0上の電圧の付随降下あるいはその両方は、ビット
線(BL0)に結合され、当業者にとって既知の適切な
感知回路によって感知することができ、論理1がデータ
記憶装置(すなわち、キャパシタSB0)に記憶されて
いることを示すものとして登録することができる。逆
に、このような電流の欠落またはBL0上でのこのよう
な電圧降下の欠落を感知し、論理0がデータ記憶装置
(すなわち、キャパシタSB0)に記憶されていること
を示すものとして登録することもできる。
【0023】DCAMのサポート回路(図示せず)によ
り、システム・ハードウェアはDCAMのメモリ記憶セ
ル(210aおよび211a)内に記憶されたデータを
読み取り、DCAMのメモリ記憶セルに書き込むことが
できる。また、DCAMのサポート回路は、DCAM項
目の漏れデータ記憶キャパシタを定期的にリフレッシュ
するためのリフレッシュ・タイミング回路も提供する。
DCAM項目のキャパシタのいずれかに電荷として記憶
された論理1は結局、リフレッシュ回路がそのキャパシ
タを定期的に再充電するまで、論理0に放電されること
になる。DCAMのサポート回路は、ビット線(たとえ
ば、BL0)によりデータ記憶装置(たとえば、記憶キ
ャパシタSB0)上の状態を検出するため(たとえば、
そこに記憶された信号または電荷を増幅するため)のセ
ンス増幅器と、行および列を選択するためのアドレス論
理回路と、行アドレスと列アドレスをラッチして解明
し、ランダム・アクセスの読取りおよび書込み動作を開
始して終了するための行アドレス選択(RAS)および
列アドレス選択(CAS)論理回路と、メモリの記憶セ
ル(たとえば、210aおよび211a)に情報を書き
込む(すなわち、記憶する)かまたはそこに記憶されて
いるものを読み取るための読取りおよび書込み回路と、
リフレッシュ・シーケンスを追跡するかまたは必要に応
じてリフレッシュ・サイクルを開始するための内部カウ
ンタまたはレジスタと、CAMサーチによって見つかっ
たときに一致CAM項目(たとえば、ヒット)のアドレ
スをアサートするための出力論理回路とを含むことがで
きる。
【0024】電圧センス増幅器(SA)は、ビット線
(BL0)がレールからレールへ(すなわち、事前充電
した高の電圧からアースへ)完全に降下できるようにな
る前でも、データ記憶装置(たとえば、キャパシタSB
0)の論理状態を検出するために使用することができ
る。電圧感知回路を使用する場合、簡潔なストローブ信
号(たとえば、SETSAパルス、図5を参照)を使用
して、比較的短時間の間隔の間、電圧感知回路(たとえ
ば、SA)を使用可能にすることができ、その間、記憶
キャパシタ(たとえば、SB0)の内容に応じて、ビッ
ト線上の電圧の感知可能な降下が発生しているかまたは
発生していないと予想されるものとする。感知ストロー
ブ信号(たとえば、SETSA)は、タイミング・モデ
ルとしてダミービット線を含み、同じ集積回路チップ上
に実現された回路によるか、または当業者にとって既知
のその他の方法によって、最適な時間にパルス化するこ
とができる。それにより、データ記憶装置(たとえば、
キャパシタSB0)の状態の感知は、CAMサーチを実
施するためにDCAM項目のサーチ線(たとえば、SL
TおよびSLC)のいずれか一方が完全高の電圧レベル
まで上昇する直前の短時間の間隔で実行することができ
る。本発明のDCAMセルの回路、信号、機能の例示的
なタイミングおよび関係の詳細については、図2のDC
AMセル200aの回路図に関連して図5を参照するこ
とによって説明することができる。
【0025】図5は、3つの連続するCAMサーチ・サ
イクル(310、320、330)を含む時間範囲にお
ける図2の本発明の3進DCAMセル200aに結合さ
れた線上の信号および機能の例示的なタイミング関係を
示すタイミング図である。各CAMサーチ・サイクル
(たとえば、310、320、330)は、CAMサー
チ期間(すなわち、その間にCAMアレイのすべての項
目内の記憶データが被比較数と比較される期間)(たと
えば、それぞれ、313、323、333)と、CAM
サーチ(たとえば、それぞれ、313、323、33
3)のためにDCAM項目のすべてのDCAMセル(た
とえば、200a)に結合された一致線を準備するため
の一致線事前充電期間(たとえば、それぞれ、318、
328、338)とを含む。
【0026】被比較数の1つのビットとその被比較数ビ
ットの論理補数がCAM項目の各DCAMセル(たとえ
ば、200a)の2つのサーチ線(たとえば、SLTお
よびSLC)上でそれぞれアサートされたときに、CA
Mサーチが実行される。したがって、各CAMサーチ期
間(たとえば、313)中は、所与のDCAMセル20
0aの一方のサーチ線(たとえば、SLC)が高にな
り、もう一方のサーチ線(たとえば、SLT)が低にな
る。
【0027】図5に示す第1のCAMサーチ・サイクル
310は、リフレッシュ読取り(期間318プラス31
2の範囲内)とCAMサーチ期間(313)の範囲内で
実行されるその後のリフレッシュ書込みの間の、本発明
の3進DCAMセル200a内の信号の例示的なタイミ
ングを示している。第1のサーチ・サイクル(313)
は、CAMセル200aがCAMアレイのミス項目内に
ある場合をたまたま示しているが、CAMサーチ・サイ
クル(たとえば、310)の範囲内でリフレッシュ読取
りまたはリフレッシュ書込みあるいはその両方を実行す
る能力は、その項目内に記憶されたデータに依存せず、
CAM項目がたまたまミス項目であるか一致項目である
かにも依存しない。
【0028】各CAMサーチ(たとえば、310、32
0、330)の間、所与のCAM項目は、比較された項
目内に記憶されたデータ・ワードとその特定のCAMサ
ーチ中にアサートされる被比較数の(マスクなし)ビッ
トとの比較に基づいて、ミス項目または一致項目のいず
れかになる。各CAMサーチ・サイクルごとにCAMア
レイに対して異なる被比較数または異なる被比較数マス
ク(たとえば、グローバル・ビット・マスク)をアサー
トすることができるので、1つのCAMサーチ・サイク
ル中に所与のCAM項目がミス項目になる可能性があ
り、次のCAMサーチ・サイクルまたはその後のCAM
サーチ・サイクル中に同じCAM項目が一致項目になる
可能性があり、その逆になる可能性もある。ミス3進C
AM項目は、特定のCAMサーチ中にアサートされる被
比較数のマスクなしビットと論理的に同じにはならない
3進データ・ワードをたまたま記憶するCAM項目であ
る。逆に、一致3進CAM項目は、特定のCAMサーチ
中にアサートされる被比較数のマスクなしビットと論理
的に同じになる3進データ・ワードをたまたま記憶する
CAM項目である。
【0029】本発明のDCAMセルのデータ被比較数比
較機能は、XNORゲート202を形成する2つの並列
スタック(T2−T4およびT3−T5)状に配置され
た4つのパススイッチ(たとえば、Nチャネル・パスト
ランジスタT2、T3、T4、T5)によって実行され
る。下位パススイッチの各々(すなわち、トランジスタ
T2およびT3の各々)は、関連データ記憶装置(すな
わち、それぞれ、キャパシタSB0およびSB1)内に
記憶されたデータ値の非破壊読取りをサポートすること
と、本発明の3進DCAMセル(たとえば、200a、
200b、200c)の範囲内でXNOR比較機能を使
用可能にするという2重機能を実行する。
【0030】ミスCAM項目の場合、その発生は一致線
電圧が低まで降下することによって示され、一致線とア
ースとの間の電流導電接続は、XNOR回路202の1
つまたは複数のパストランジスタ・スタック(たとえ
ば、T2−T4またはT3−T5あるいはその両方)に
よって確立される。したがって、本発明の実施形態で
は、ミス項目の事前充電した高の一致線電圧は低(たと
えば、ほぼアース)の電圧レベルまで降下し、その結
果、ミスを示すことになる。
【0031】一致項目の場合、その発生は図5の第3の
CAMサーチ・サイクル(330)に示され、一致線と
アースとの間の電流導電接続は、CAM項目のDCAM
セル(たとえば、200a)内のXNOR回路(たとえ
ば202)のトランジスタ・スタックのいずれでも(た
とえば、T2−T4またはT3−T5のいずれでもな
い)確立されない。したがって、本発明の実施形態で
は、一致項目の一致線電圧は事前充電した高の電圧レベ
ルのままになり、この高のヒット事象電圧は検出するこ
とができ、したがって、一致またはヒットはこのような
一致CAM項目の固有のアドレスに関連付けることがで
きる。
【0032】図5に示す第2のサーチ・サイクル320
は、DCAMセル200aがたまたまCAMアレイのミ
ス項目内にある場合に非破壊読取り(期間328および
322の範囲内に発生する)とその後のCAMサーチ3
23における本発明の3進DCAMセル200a内の信
号のタイミングを示している。第2のサーチ・サイクル
320は、そこから読み取られたCAM項目内のデータ
記憶装置(たとえば、SB0およびSB1)に読取りデ
ータをリフレッシュ書戻しせずに、本発明のCAM項目
(たとえば、CAMセル200a、200b、または2
00cあるいはこれらの組合せを含む)で非破壊読取り
が実行された直後にCAMアレイ内で信頼できるCAM
サーチ(323)を実行できることを示している。
【0033】図5に示す第3のサーチ・サイクル330
は、DCAMセル200aがたまたまCAMアレイの一
致項目内にある場合にリフレッシュ書込み(CAMサー
チ期間333の範囲内に発生する)とその後のリフレッ
シュ読取り(たとえば、前のCAMサーチ・サイクル3
20で発生する)における本発明の3進DCAMセル2
00a内の信号のタイミングを示している。第3のサー
チ・サイクル330は、そこで定期的なCAMサーチ・
サイクルおよび信頼できるCAMサーチの遅延または妨
げを発生せずに、リフレッシュ読取りに続いてリフレッ
シュ書込みを遅延させることができ、リフレッシュ書込
みの前にリフレッシュ読取りデータについてエラー(た
とえば、ソフトエラー)検出分析を実行するための処理
時間を与えることができることを示している。
【0034】本発明のDCAMセル(たとえば、200
a、200b、200c)の例示的な実施形態では、各
CAMサーチ(たとえば、313、323、333)の
前に、各一致線事前充電期間(たとえば、318、32
8、338、348)中に、一致線事前充電制御信号M
LPCHGによって制御され一致線に接続されたパスス
イッチ(たとえば、パストランジスタTPCHG)によ
り、一致線が(前述の通り、一致線コントローラ設計に
より高または低のいずれかに)事前充電される。本発明
の例示的な実施形態(たとえば、200a)では、一致
線が高に事前充電されるが、各DCAMセル(たとえ
ば、200a)の両方のサーチ線(すなわち、SLTお
よびSLC)が低に保持され(たとえば、定期的な一致
線事前充電期間318、328、338中)、それによ
り、XNOR機能202の両方のパストランジスタ(た
とえば、T4およびT5)がオフ(すなわち、非導電状
態)になり、その結果、一致線とアースとの間には導電
路がまったく存在しなくなり、そのDCAM項目に関す
るCAMサーチが「ミス」(すなわち、記憶データが被
比較数と一致しない)になるまで一致線は高の電荷を保
持することになる。
【0035】本発明のDCAM項目内のメモリ記憶装置
の状態の検出(すなわち、キャパシタ内に記憶されたデ
ータの非破壊読取り)は、ビット線(たとえば、BL0
およびBL1)ならびにパススイッチ(たとえば、パス
トランジスタT6およびT7)により、DCAM項目の
すべてのサーチ線が低に保持されている期間内(たとえ
ば、一致線事前充電期間318、328、338、34
8の範囲内)に実行することができる。したがって、所
与のDCAM項目内のすべてのDCAMセル(たとえ
ば、200a)の各メモリ記憶装置(たとえば、キャパ
シタSB0およびSB1)の論理状態は、メモリ記憶装
置の状態を破壊(たとえば、そこに含まれる電荷を変
更)せずに、DCAMセル(たとえば、200a、20
0b、または200c)の各一致線事前充電期間(たと
えば、318、328、338、348)中に検出する
ことができる。このような通常かつ必要な一致線事前充
電期間(たとえば、318)の範囲内で完全に実行され
るかまたはほぼその範囲内で実行されるリフレッシュ読
取りは、CAMサーチ・サイクル(たとえば、310お
よび320)にかなりの時間を追加することがなく、
「隠れ」リフレッシュ読取りと言うことができる。
【0036】非破壊読取りは、第1に、一致線事前充電
期間(たとえば、318)の範囲内でまたは一致線事前
充電期間の前にDCAMアレイのすべてのDCAMセル
(たとえば、200a)のビット線(たとえば、BL0
およびBL1)を高に事前充電するステップと、第2
に、CAMサーチ期間(たとえば、313)の範囲外で
(たとえば、その前に)(DCAM200a内のデータ
記憶装置SB0およびSB1に結合されたパストランジ
スタT0およびT1がオフである間に)そのパストラン
ジスタ(たとえば、T6およびT7)をオン(すなわ
ち、導電状態)にするために、読み取るべきCAM項目
の読取りワード線RWLを(たとえば、高に)アサート
するステップと、第3に、前述のように、パストランジ
スタ(たとえば、T6およびT7)がオンである間に、
それぞれのビット線(たとえば、BL0およびBL1)
によりメモリ記憶装置(たとえば、SB0およびSB
1)の状態を検出するステップという一連のステップに
よって実行することができる。このように検出されたメ
モリ記憶装置(たとえば、SB0およびSB1)の各々
の状態は、アサートするかまたは記憶するかあるいはそ
の両方を行って(たとえば、312の前または314中
あるいはその後のCAMサーチ314後であって、次の
ビット線事前充電まで、ビット線BL0およびBL1上
に記憶する)、次に(316で)同じデータ記憶装置
(たとえば、SB0およびSB1)に書き戻すことがで
きる。
【0037】ビット線は、論理高の電圧レベル(たとえ
ば、電源電圧)に結合され、ビット線事前充電制御信号
BLPCHGによって制御される複数のビット線事前充
電パススイッチ(たとえば、図2のpチャネル・パスト
ランジスタP0およびP1)により、高に事前充電する
ことができる。この制御信号BLPCHGは、パススイ
ッチ(たとえば、P0およびP1)を活動化して(すな
わち、オン=導電状態にする)、一致線事前充電期間
(たとえば、318)中またはその前にビット線(たと
えば、それぞれ、BL0およびBL1)を事前充電す
る。(図3および図4のDCAMセル200bまたは2
00cではなく、図2のDCAMセル200aのよう
に)ビット線(たとえば、BL0またはBL1)がデー
タの読取りと書込みの両方に使用するよう設計されてい
る場合、読取り動作と書込み動作が同時に行われず、互
いに干渉しないように、ビット線(たとえば、BL0ま
たはBL1)の使用を時分割多重化しなければならな
い。したがって、図2のDCAM200aでは、その間
に書込みが行われる書込み期間(たとえば、316およ
び336)の範囲外で、一致線事前充電期間(たとえ
ば、318、328、338、および348)中に非破
壊読取りのためにビット線を高に事前充電することがで
きる。しかし、書込みと読取りのために各メモリ記憶セ
ル(たとえば、それぞれ、図3および図4に示すDCA
Mセル200bおよび200c内の210bおよび21
0c)への別々の線が設けられている場合、非破壊読取
りビット線(たとえば、図3および図4のRBL0)
は、CAMアレイ内の同じかまたは他のDCAM項目で
書込み動作を実行する前または実行している間でも、高
に事前充電することができる。書込み(たとえば、WB
L0)と読取り(RBL0)のために各メモリ記憶セル
(たとえば、図4に示すDCAMセル200c内の21
0c)への別々の線(たとえば、RBL0、WBL0)
が設けられている場合であって、このような線のいずれ
もXNORゲート202に結合されたサーチ線(たとえ
ば、SLC)ではない場合、リフレッシュ読取り動作と
リフレッシュ書込み動作は、同時に実行するか、または
CAMサーチ・サイクル内の一致線事前充電期間中のオ
ーバラップ期間中に実行することができる。
【0038】したがって、CAM項目全体の非破壊読取
りは、その間にCAMセルに結合されたすべてのサーチ
線が低に保持されるCAMサーチ・サイクル期間(たと
えば、316)内の時間間隔中、たとえば、一致線事前
充電期間318中に実行する場合、「隠す」(すなわ
ち、CAM項目の定期的なサーチ・サイクルを中断せず
に実行する)ことができる。各CAMサーチの前に一致
線が通常通り高に事前充電される本発明の実施形態で
は、一致線を高に事前充電するために、すべてのサーチ
線は各CAMサーチの前に通常通り低に保持されること
になる。次の各CAMサーチ(たとえば、323)の前
のその時間間隔(たとえば、318)中に、CAM項目
全体について「隠れ」読取りを実行することができる。
それにより、データ記憶装置の状態の感知は、CAMサ
ーチ(323)を実行するためにサーチ線(SLTおよ
びSLC)のいずれか一方を高に上昇させる前に、短時
間の間隔(たとえば、304または312あるいはその
両方)で実行することができる。
【0039】それにより実施される読取りはCAM項目
のCAMセル(たとえば、200a)のメモリ記憶装置
(たとえば、キャパシタSB0およびSB1)内に記憶
されたデータに対して破壊的ではないものだったので、
先にリフレッシュ書込み(たとえば、316)を完了せ
ずに、直後(313)にCAMサーチを実行することが
できる。非破壊式に読み取ったデータ(期間318中に
取得したもの)は、読取り後のCAMサーチ(313)
を実行する前、実行している間(316)、または実行
した後(336)にリフレッシュ書戻しすることができ
る。
【0040】図2、図3、図4のDCAMセル200
a、200b、200cのデータ記憶装置(たとえば、
キャパシタSB0およびSB1)へのデータの書込み
は、(たとえば、200aのRWLが低になっている間
に)ワード線(WL)上の高の電圧をアサートし、それ
ぞれの書込み許可線(たとえば、DCAM200a内の
BL0およびBL1、DCAM200b内のWSL0お
よびWSL1、DCAM200c内のWBL0およびW
BL1)上のデータ・ワードのビットを表す論理電圧を
アサートすることによって実行される。次に、データビ
ット線上でこのようにアサートされた電圧によって表さ
れるデータがDCAMセル(たとえば、200a、20
0b、200c)の各データ記憶キャパシタ(たとえ
ば、SB0およびSB1)を充電する(またはそのデー
タに応じて放電する)。ワード線WLが低に導かれる
と、書込み許可線は他の目的(図3の200bのように
CAMサーチ中の被比較数のビットのアサートや、図2
のDCAMセル200aについて前述した非破壊読取り
の実行、関連技術のDCAMセルのように破壊読取りの
実行など)に使用することができる。あるいは、本発明
の実施形態により製造された特定のDCAMアレイのア
レイ使用率が大きすぎて、このような破壊電荷転送型読
取りをサポートできない場合を除き、書込み許可線(た
とえば、DCAM200a内のBL0およびBL1、D
CAM200b内のWSL0およびWSL1、DCAM
200c内のWBL0およびWBL1)は、関連技術の
従来の方法に応じて記憶メモリの破壊読取りを実行する
場合に使用することができる。
【0041】本発明のDCAMセルの特徴は、読取り後
のCAMサーチ(313)を実行する前、実行している
間(316)、または実行した後(336)に、したが
って、読取り後のCAMサーチ(313)を遅延させず
に、リフレッシュ書込みを開始できることである。した
がって、本発明の実施形態は、「隠れ」リフレッシュ読
取りに加え、「隠れ」リフレッシュ書込みも可能にす
る。したがって、本発明のDCAMセルは、「隠れリフ
レッシュ」を可能にすると言うことができる。
【0042】DCAMのメモリ・リフレッシュサイクル
は、本発明のCAMアレイの各ワード全体(たとえば、
項目)について適宜、通常通り実行されるが、リフレッ
シュ読取り動作(たとえば、一致線事前充電期間318
の範囲内で実行される)と、それに続くリフレッシュ書
込み動作(たとえば、CAMサーチ中に実行される)と
を含み、その両方を同じCAMサーチ・サイクル(たと
えば、310)の範囲内で実行することができる。パス
トランジスタ(たとえば、T2−T7またはT3−T
6)により実行される読取り動作は非破壊的なものなの
で(すなわち、記憶キャパシタSB0およびSB1によ
ってそれぞれ記憶された電荷を変更しない)、読取り動
作自体は、記憶キャパシタから読み取られたデータの即
時書戻しを必要としない。したがって、1つのCAM項
目についてこのような非破壊読取り動作(たとえば、3
18または328)が実行された時間と、同じCAM項
目についてリフレッシュ書込み動作(たとえば、33
6)が行われるその後の時間との間に、1回のCAMサ
ーチ動作(たとえば、313)または複数回(すなわ
ち、N回、ただし、Nは正の整数である)のCAMサー
チ動作を実行することができる。他の言い方をすると、
本発明のDCAMリフレッシュ・サイクルは、1つの従
来のDCAMのリフレッシュ・サイクル内で完了する必
要はなく、むしろ、複数のN個のCAMサーチ・サイク
ルの境界を超えて延びる期間中に開始して完了すること
ができる。
【0043】このようなフレキシビリティにより、DC
AMセルの他の活動に干渉しない期間中にリフレッシュ
・サイクルを開始して完了する機会を含む、様々な機会
が得られる。本発明のDCAMセルのフレキシビリティ
は、エラー(たとえば、ソフトエラー)検出分析(たと
えば、記憶したパリティ・ビットを使用する)とおそら
くエラー訂正アルゴリズムをデータの書戻し前に実行す
る能力をサポートすることができる。データ・リフレッ
シュ中にCAMサーチに干渉せずに(たとえば、それを
遅延させずに)エラー検出を実行する能力により、この
ようなエラーを防止するために本来設けられる可能性の
あるハードウェアまたはデバイス(たとえば、大型トレ
ンチ・キャパシタ)あるいはその両方のサイズの低減を
可能にすることなどによって、CAM回路密度の増大が
可能になる可能性がある。本発明のDCAM項目で記憶
データ・エラー(たとえば、ソフトエラー)を検出した
場合、データを訂正し、直ちに書き戻すことができる
か、またはエラーを訂正することができ、正しいデータ
がその項目に書き戻されるまでCAMサーチを中断する
ことができ、あるいは別法として、信頼できるCAMサ
ーチ結果を保証するために他の措置(エラーのあるCA
Mサーチ結果を発生しないようなデータまたは空データ
をその項目に書き込むことなど)を講じることができ
る。エラー検出によってソフトエラーのリスクを低減で
きるので、本発明のDCAMセルは、記憶デバイスのコ
ストを低減するために、明示的な(たとえば、トレン
チ)キャパシタではなく、寄生キャパシタンス(たとえ
ば、ソース基板からのもの)も使用することができる。
トランジスタ(たとえば、T0−T2およびT1−T
3)内の寄生キャパシタンスの使用により、記憶デバイ
ス(たとえば、SB0およびSB1)の製造プロセスを
全体的に単純化することができ、したがって、比較的低
コストのSCAMのようなプロセスの使用が容易にな
る。比較的高いリフレッシュ速度または高いエラー検出
サンプリング速度あるいはその両方とともに、より低い
記憶キャパシタンスを使用することができる。最適な寄
生キャパシタンス(または全実効キャパシタンス)と、
必要なリフレッシュ間隔は、本発明のDCAMを作成す
るために使用する特定の製作プロセスによって決まる可
能性がある。回路密度とリフレッシュ速度という相関要
因のバランスを取る最適化技法は、当技術分野では周知
のものである。
【0044】項目へのランダム・データ(すなわち、同
じ項目から読み取られないデータ)の書込みは、CAM
サーチがまったく行われておらず、読取り動作がまった
く行われていない場合に実行することができる。各記憶
キャパシタ(たとえば、SB0)へのランダム・データ
の書込みは、ワード線(WL)によって動作可能に制御
されるパススイッチ(たとえば、パストランジスタT0
およびT1)によりそれぞれの書込み許可線(たとえ
ば、BL0およびBL1)上でアサートされた電圧から
の電荷転送により、前述のように実行される。
【0045】本発明のCAMセル(たとえば、200
a、200b、200c)を含むCAM項目に結合され
た一致線は、その項目のすべてのサーチ線(たとえば、
SLC、SLT)を低に保持し、それによりそのすべて
のXNOR回路(たとえば、202)のすべてのトラン
ジスタ・スタック(たとえば、T2−T4およびT3−
T5)をオフ(すなわち、非導電状態)にし、次に一致
線に結合された事前充電トランジスタTPCHG上で論
理高の電圧をアサートし、それにより一致線を電源電圧
(たとえば、論理高の電圧)レベルに導電的に接続する
ことにより、論理高の電圧レベルに事前充電することが
できる。
【0046】図4は、読取りと書込み用に別々のビット
線が設けられ、個別のサーチ線が設けられている、図2
の本発明のDCAMセルの代替実施形態の回路図であ
る。
【0047】図3は、読取り(たとえば、RBL0およ
びRBL1)と書込み(たとえば、WSL0およびWS
L1)用に別々のビット線が設けられている、図2の本
発明のDCAMセルの代替実施形態の回路図である。本
発明の3進DCAMセル(200b)では、パストラン
ジスタ(たとえば、T2−T7、T3−T6)の動作
と、非破壊読取りビット線(たとえば、RBL0、RB
L1)により、その各メモリ記憶セル(たとえば、21
0b、211b)で読取り(たとえば、非破壊リフレッ
シュ読取り)を実行することができる。このリフレッシ
ュ読取り動作は、一致線に結合されたXNORスタック
・トランジスタ(たとえば、それぞれ、T4およびT
5)を制御するすべてのサーチ線(たとえば、それぞ
れ、WSL0およびWSL1)が低に保持されている間
に、パストランジスタ(たとえば、それぞれ、T7およ
びT6)に結合された読取りワード線(RWL)が高に
アサートされたときに読取り許可ビット線(たとえば、
RWBL0、RWBL1を介して)、項目全体(たとえ
ば、複数のDCAMセル200bからなる)の内容を読
み取るために実行することができる。あるいは、DCA
Mセル200b内の各DCAMセルに記憶された2つの
個別ビットのうちの1つ(たとえば、DCAMセル20
0bのセル0に記憶されたビット)はCAMサーチ中に
確実に読み取ることができる。というのは、CAMサー
チ動作中に、2つの補サーチ線の一方(たとえば、WS
L0またはWSL1のいずれか一方)が低になるからで
ある。
【0048】隠れリフレッシュ書込みは、パストランジ
スタ(たとえば、ワード線WLによって制御されるT
0、T1)と、DCAMのサーチ線としても機能する別
々の書込みビット線(たとえば、WSL0、WSL1)
により、実行することができる。書込みビット線(たと
えば、WSL0、WSL1)はDCAMのサーチ線とし
ても機能するので、この代替実施形態では、CAMサー
チを実行している間にリフレッシュ書込みを実行するこ
とは実行不可能である。
【0049】図4は、読取り(たとえば、RBL0およ
びRBL1)と書込み(たとえば、WBL0およびWB
L1)用に別々のビット線が設けられ、サーチ線(SL
CおよびSLT)がビット線から分離されている、図2
および図3の本発明のDCAMセルの代替実施形態の回
路図を示している。図4の本発明の3進DCAMセル2
00cでは、図3のDCAMセル200bについて説明
したものと同じように非破壊読取りを可能にする。
【0050】隠れリフレッシュ書込みは、図3のDCA
Mセル200bについて説明したものと同じように図4
のDCAMセル200cで実行することができるが、書
込みビット線(WBL0およびWBL1)がサーチ線
(SLCおよびSLT)から分離されているので、CA
Mサーチが進行しているのと同じ時期に(図2のDCA
Mセル200aと同じように)図4のDCAMセル20
0cでリフレッシュ書込みを実行することができる。
【0051】本発明のDCAMセル(たとえば、200
a、200b、200c)は、図2、図3、図4に示す
実施形態で開示し図示したようにNFET(たとえば、
NチャネルMOSFET)のみを含むことができる。そ
れに応じて制御信号などを補完する場合は、NFET
(たとえば、T0、T1、T2、T3、T4、T5、T
6、またはT7)の代わりにPFETを使用することも
できる。あるいは、本発明のDCAMセルの全Pチャネ
ル実施形態も本発明の範囲内になる。
【0052】図6は、図2、図3、または図4に示すD
CAMセルを含むCAMアレイを含む典型的なディジタ
ル・システムを示している。このディジタル・システム
は、たとえば、CAMアレイに動作可能に結合されたデ
ィジタル・プロセッサを含むコンピュータまたはネット
ワーク・ルータにすることができ、このCAMアレイは
本明細書の上記で開示した本発明のDCAMセルの実施
形態を含む。
【0053】その典型的な実施形態に関連して本発明を
詳細に示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の
精神および範囲を逸脱せずに形式および細部の点で上記
その他の変更が可能であることを理解されるだろう。本
発明の実施形態は、半導体基板上の集積電子回路とし
て、またはスイッチなどの離散デバイスを備えて実現さ
れた電子回路(たとえば、トランジスタ、または電気機
械式リレー、または類似の光学コンポーネント)とし
て、またはこれらの回路の組合せとして実現することが
できる。したがって、特許請求の範囲は、本発明のこの
ような代替実施形態をすべて含むためのものである。し
たがって、本発明の典型的な実施形態を示す添付図面に
示されたパストランジスタによってもたらされる構造お
よび機能を説明するために、特許請求の範囲で「パスス
イッチ」という用語を使用する。
【0054】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0055】(1)データ記憶装置と、第1および第2
のパススイッチのスタックを含み、前記第1のパススイ
ッチがノードにおいて前記第2のパススイッチに直列に
結合されているパスゲートと、前記第2のパススイッチ
を動作可能に制御するデータ記憶装置と、前記データ記
憶装置の論理状態を検出するために前記ノードに接続さ
れた第3のパススイッチとを含むCAMセルを含む、連
想記憶装置(CAM)アレイ。 (2)前記第1のパススイッチがサーチ線によって動作
可能に制御され、前記第3のパススイッチが第1のビッ
ト線に結合され、第1のワード線によって動作可能に制
御される、上記(1)に記載のアレイ。 (3)前記データ記憶装置と第2のビット線との間に接
続された第4のパススイッチをさらに含み、前記第4の
パススイッチが第2のワード線によって動作可能に制御
される、上記(2)に記載のアレイ。 (4)前記データ記憶装置がキャパシタである、上記
(3)に記載のアレイ。 (5)前記第1のビット線と前記第2のビット線が1本
の線である、上記(4)に記載のアレイ。 (6)前記サーチ線と前記第2のビット線が1本の線で
ある、上記(4)に記載のアレイ。 (7)前記第1、第2、第3、および第4のパススイッ
チが電界効果トランジスタ(FET)である、上記
(3)に記載のアレイ。 (8)前記第1、第2、第3、および第4のパススイッ
チの各々がN型デバイスである、上記(3)に記載のア
レイ。 (9)前記パスゲートが一致線パスゲートの一部であ
り、一致線とアースとの間に結合される、上記(3)に
記載のアレイ。 (10)前記データ記憶装置が2進ビットを記憶し、前
記データ記憶装置内に記憶された前記ビットを破壊せず
に、前記第3のパススイッチによる読取りによって前記
ビットの論理値を決定することができる、上記(3)に
記載のアレイ。 (11)前記データ記憶装置内に記憶された前記ビット
の読取り後であって、同じデータ記憶装置内へのその後
のリフレッシュ書込みが完了する前に、CAMサーチを
実行できる、上記(10)に記載のアレイ。 (12)前記第2のビット線が、CAMサーチ動作中に
前記ビットを記憶するように適合された、上記(10)
に記載のアレイ。 (13)CAMサーチ動作中に前記CAMサーチ動作に
干渉せずに、前記第4のパススイッチにより前記ビット
を前記データ記憶装置に転送できる、上記(10)に記
載のアレイ。 (14)前記第1のビット線が、前記第2のパススイッ
チの状態を検出するように適合されたセンス増幅器(S
A)に結合される、上記(1)に記載のアレイ。 (15)前記第1のビット線と前記第2のビット線が、
前記ビットを記憶するように適合されたレジスタに動作
可能に結合される。 (16)複数の記憶キャパシタに記憶されたサーチ可能
なデータのワードを有するCAM項目を有するCAMア
レイ内で複数のCAMサーチを実行するための方法であ
って、(a)前記ワードの非破壊判定を実行するステッ
プと、(b)ステップ(a)を実行した後でCAMサー
チを実行するステップとを含む方法。 (17)(c)前記複数の記憶キャパシタに前記ワード
を書き戻すステップをさらに含み、ステップ(c)が完
了される前にステップ(b)が実行される、上記(1
6)に記載の方法。 (18)(d)ステップ(a)で判定した前記ワードに
ついてエラー検出プロセスを実行するステップをさらに
含む、上記(16)に記載の方法。 (19)(d)ステップ(a)で判定した前記ワードに
ついてエラー検出プロセスを実行するステップをさらに
含み、ステップ(c)の前にステップ(d)が完了す
る、上記(17)に記載の方法。 (20)データ記憶装置と、第1および第2のパススイ
ッチのスタックを含み、前記第1のパススイッチがノー
ドにおいて前記第2のパススイッチに直列に結合されて
いるパスゲートと、前記第2のパススイッチを動作可能
に制御するデータ記憶装置と、前記データ記憶装置の論
理状態を検出するために前記ノードに接続された第3の
パススイッチとを含むCAMセルを含む、ディジタル・
システム。
【図面の簡単な説明】
【図1】関連技術の破壊読取りDCAMセルのブロック
回路図である。
【図2】本発明の実施形態によりサーチ可能な記憶デー
タの非破壊読取りと「隠れ」リフレッシュをサポートす
るDCAMセルの回路図である
【図3】読取りと書込み用に別々のビット線が設けられ
ている、図2の本発明のDCAMセルの代替実施形態の
回路図である。
【図4】読取りと書込み用に別々のビット線が設けら
れ、個別のサーチ線が設けられている、図2の本発明の
DCAMセルの代替実施形態の回路図である。
【図5】装置、データ、制御信号間のタイミング関係を
示し、図2の本発明のDCAMセルを操作する方法を示
すタイミング図である。
【図6】図2、図3、または図4に示すDCAMセルを
含むCAMアレイを含む典型的なディジタル・システム
を示す図である。
【符号の説明】
200a DCAMセル 202 XNOR比較回路 210a メモリ記憶セル 211a メモリ記憶セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・イー・ブッシュ アメリカ合衆国05452 バーモント州 エ セックス・ジャンクション オールド・ス テージ・ロード 864 (72)発明者 ガレット・エス・コッチ アメリカ合衆国05464 バーモント州 ジ ェファーソンビル アップル・ツリー・ド ライブ 54

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データ記憶装置と、 第1および第2のパススイッチのスタックを含み、前記
    第1のパススイッチがノードにおいて前記第2のパスス
    イッチに直列に結合されているパスゲートと、 前記第2のパススイッチを動作可能に制御するデータ記
    憶装置と、 前記データ記憶装置の論理状態を検出するために前記ノ
    ードに接続された第3のパススイッチとを含むCAMセ
    ルを含む、連想記憶装置(CAM)アレイ。
  2. 【請求項2】前記第1のパススイッチがサーチ線によっ
    て動作可能に制御され、 前記第3のパススイッチが第1のビット線に結合され、
    第1のワード線によって動作可能に制御される、請求項
    1に記載のアレイ。
  3. 【請求項3】前記データ記憶装置と第2のビット線との
    間に接続された第4のパススイッチをさらに含み、前記
    第4のパススイッチが第2のワード線によって動作可能
    に制御される、請求項2に記載のアレイ。
  4. 【請求項4】前記データ記憶装置がキャパシタである、
    請求項3に記載のアレイ。
  5. 【請求項5】前記第1のビット線と前記第2のビット線
    が1本の線である、請求項4に記載のアレイ。
  6. 【請求項6】前記サーチ線と前記第2のビット線が1本
    の線である、請求項4に記載のアレイ。
  7. 【請求項7】前記第1、第2、第3、および第4のパス
    スイッチが電界効果トランジスタ(FET)である、請
    求項3に記載のアレイ。
  8. 【請求項8】前記第1、第2、第3、および第4のパス
    スイッチの各々がN型デバイスである、請求項3に記載
    のアレイ。
  9. 【請求項9】前記パスゲートが一致線パスゲートの一部
    であり、一致線とアースとの間に結合される、請求項3
    に記載のアレイ。
  10. 【請求項10】前記データ記憶装置が2進ビットを記憶
    し、前記データ記憶装置内に記憶された前記ビットを破
    壊せずに、前記第3のパススイッチによる読取りによっ
    て前記ビットの論理値を決定することができる、請求項
    3に記載のアレイ。
  11. 【請求項11】前記データ記憶装置内に記憶された前記
    ビットの読取り後であって、同じデータ記憶装置内への
    その後のリフレッシュ書込みが完了する前に、CAMサ
    ーチを実行できる、請求項10に記載のアレイ。
  12. 【請求項12】前記第2のビット線が、CAMサーチ動
    作中に前記ビットを記憶するように適合された、請求項
    10に記載のアレイ。
  13. 【請求項13】CAMサーチ動作中に前記CAMサーチ
    動作に干渉せずに、前記第4のパススイッチにより前記
    ビットを前記データ記憶装置に転送できる、請求項10
    に記載のアレイ。
  14. 【請求項14】前記第1のビット線が、前記第2のパス
    スイッチの状態を検出するように適合されたセンス増幅
    器(SA)に結合される、請求項1に記載のアレイ。
  15. 【請求項15】前記第1のビット線と前記第2のビット
    線が、前記ビットを記憶するように適合されたレジスタ
    に動作可能に結合される。
  16. 【請求項16】複数の記憶キャパシタに記憶されたサー
    チ可能なデータのワードを有するCAM項目を有するC
    AMアレイ内で複数のCAMサーチを実行するための方
    法であって、 (a)前記ワードの非破壊判定を実行するステップと、 (b)ステップ(a)を実行した後でCAMサーチを実
    行するステップとを含む方法。
  17. 【請求項17】(c)前記複数の記憶キャパシタに前記
    ワードを書き戻すステップをさらに含み、ステップ
    (c)が完了される前にステップ(b)が実行される、
    請求項16に記載の方法。
  18. 【請求項18】(d)ステップ(a)で判定した前記ワ
    ードについてエラー検出プロセスを実行するステップを
    さらに含む、請求項16に記載の方法。
  19. 【請求項19】(d)ステップ(a)で判定した前記ワ
    ードについてエラー検出プロセスを実行するステップを
    さらに含み、ステップ(c)の前にステップ(d)が完
    了する、請求項17に記載の方法。
  20. 【請求項20】データ記憶装置と、 第1および第2のパススイッチのスタックを含み、前記
    第1のパススイッチがノードにおいて前記第2のパスス
    イッチに直列に結合されているパスゲートと、 前記第2のパススイッチを動作可能に制御するデータ記
    憶装置と、 前記データ記憶装置の論理状態を検出するために前記ノ
    ードに接続された第3のパススイッチとを含むCAMセ
    ルを含む、ディジタル・システム。
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