JP2002279786A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JP2002279786A
JP2002279786A JP2001081115A JP2001081115A JP2002279786A JP 2002279786 A JP2002279786 A JP 2002279786A JP 2001081115 A JP2001081115 A JP 2001081115A JP 2001081115 A JP2001081115 A JP 2001081115A JP 2002279786 A JP2002279786 A JP 2002279786A
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circuit
current
reference voltage
voltage
signal
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Withdrawn
Application number
JP2001081115A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshinobu Shinpo
利信 新保
Noriaki Maeda
徳章 前田
Yasuhisa Shimazaki
靖久 島崎
Koichiro Ishibashi
孝一郎 石橋
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C15/00Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores
    • G11C15/04Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device provided with a CAM(content addressable memory) in which stable operation and low power consumption are realized. SOLUTION: A plurality of memory cells provided with a memory sections holding stored data and a comparing section comparing stored data with a retrieving input signal inputted to a pair of complementary data lines and forming a current path in accordance with uncoincidence output are provided at intersections of complementary data lines and word lines, a plurality of detecting lines in which a current path of the comparing section is connected to wired logic constitution in parallel to the word line are provided, and such circuits are used as its voltage discriminating circuit that a reference voltage circuit generating reference voltage by making to flow a current to a resistance means by a selecting signal, an amplifier comprising a differential circuit in which an operation current is made to flow by the selecting signal and which receives the reference voltage and signal voltage of the detecting line, and a current restricting means restricting respective current of a current path receiving voltage of the detecting signal and forming the reference voltage by voltage corresponding to uncoincidence output and a current path making to flow an operation current of the differential circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
装置に関し、特に内容呼び出しメモリを搭載したものに
利用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technology effective when used in a device having a content call memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOSマイクロプロセッサの分野で
は、加工技術の微細化および回路的な工夫により動作周
波数および集積度の向上がすすめられており、既に動作
周波数が1GHzに達するCMOSマイクロプロセッサ
が発表されている。これら高速マイクロプロセッサの最
大性能を引き出すためには、演算速度に見合った命令お
よびデータのメモリバンド幅を確保する必要があり、キ
ャッシュメモリシステムによっていかに実行のメモリバ
ンド幅を大きく出来るかが、マイクロプロセッサの実行
性能向上の鍵になっている。
2. Description of the Related Art In the field of CMOS microprocessors, the operating frequency and the degree of integration have been improved by the miniaturization of processing technology and the improvement of circuits, and CMOS microprocessors whose operating frequency has reached 1 GHz have already been announced. I have. In order to obtain the maximum performance of these high-speed microprocessors, it is necessary to secure a memory bandwidth for instructions and data corresponding to the operation speed, and it is important to consider how a cache memory system can increase the execution memory bandwidth. Is the key to improving the execution performance of

【0003】高速マイクロプロセッサ上で実行されるプ
ログラムは一般に仮想アドレスで記述されるので、プロ
グラム実行時にキャッシュメモリをアクセスするために
は、仮想アドレス(VA)から物理アドレス(PA)へ
の変換が必要となる。このため高速なキャッシュメモリ
システムの実現のためには、仮想アドレスから物理アド
レスヘの変換の高速化が重要となる。
Since a program executed on a high-speed microprocessor is generally described by a virtual address, it is necessary to convert a virtual address (VA) into a physical address (PA) in order to access a cache memory during program execution. Becomes Therefore, in order to realize a high-speed cache memory system, it is important to speed up the conversion from a virtual address to a physical address.

【0004】この仮想アドレスから物理アドレスヘの変
換の高速化のためにアドレス変換バッファ(TLB:Tr
anslation Look-aside Buffer)と呼ばれる機能メモリ
が一般に使われている。このTLBは通常、キャッシュ
メモリのように大容量であることは要求されないが、高
いヒット率を要求されるので連想メモリ(CAM)によ
りフルアソシアティブ方式の高速TLBが実現できれ
ば、その効果は大きい。このため、CAMによる高速T
LBの実現が試みられている。
In order to speed up the conversion from the virtual address to the physical address, an address translation buffer (TLB: Tr
Functional memory called anslation look-aside buffer) is commonly used. This TLB is not usually required to have a large capacity like a cache memory, but a high hit rate is required. Therefore, if a high-speed TLB of a full associative system can be realized by a content addressable memory (CAM), the effect is large. Therefore, high-speed T
Implementation of LB is being attempted.

【0005】このようなTLBの例として、1996
アイ イー イー イー インターナショナル ソリッ
ドステイト サーキッツ コンファレンス ダイジェス
トオブ テクニカル ペーパーズ ページ360-361 (IE
EE Internationl Solid-State Circuits Conference
Digest of Technical papers pp360‐361)の回路(例
1)が知られている。この従来のTLB回路では、プリ
チャージされた一致検出線を連想メモリ(CAMセル)
で放電し、一致検出線を階層化する回路の工夫で高速か
つ低電力なCAMでの比較動作を実現していた。
[0005] An example of such a TLB is 1996
IEE International Solid State Circuits Conference Digest of Technical Papers Pages 360-361 (IE
EE International Solid-State Circuits Conference
The circuit (Example 1) of Digest of Technical papers pp360-361) is known. In this conventional TLB circuit, a precharged match detection line is stored in an associative memory (CAM cell).
And a high-speed and low-power CAM comparison operation has been realized by devising a circuit for layering the match detection lines.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本願発明者等において
は、差動型のスタティック回路を用いプリチャージに要
する時間を不要にし、アクセラレータを用いること、一
致検出線をパルス駆動し、アンプの電流源制御信号とし
て一致検出線を用いることで、一致した一致検出線につ
ながるアンプのみを完全な活性化状態にして消費電流を
削減することを検討した(検討例1)。さらに比較動作
時には常にミス(あるいはヒット)となるようなダミー
のエントリを用いることで、差動増幅器の起動タイミン
グを生成して、タイミングマージンの増加を防ぎ、高速
化を図ることも検討(検討例2)した。この場合に、一
致検出回路としてスタティックなCMOS論理ゲート回
路を用いることで低電力化も図ることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention use a differential type static circuit to eliminate the time required for precharging, use an accelerator, drive a coincidence detection line with a pulse, and use a current source of an amplifier. By using the coincidence detection line as the control signal, it was studied to reduce the current consumption by setting only the amplifier connected to the coincidence coincidence detection line to a completely activated state (Example 1). Further, by using a dummy entry that is always missed (or hit) during the comparison operation, the start timing of the differential amplifier is generated to prevent an increase in the timing margin and to increase the speed. 2) I did. In this case, low power can be achieved by using a static CMOS logic gate circuit as the coincidence detection circuit.

【0007】上記文献に記載のTLB回路では、対にな
った一致検出線をプリチャージし、仮想アドレス(V
A)とCAMセルのデータが不一致の一致検出線をCA
Mセルで放電するダイナミック動作を採用することおよ
び一致検出線を階層化することで、仮想アドレス(V
A)の入力から、仮想アドレス(VA)とCAMセルの
データを比較し、仮想アドレス(VA)と同じデータを
記憶しているエントリを検出するまでの時間を短縮して
いる。また、一致検出線を階層化しているスイッチをP
チャンネル型MOSFETで構成しており、不一致のグ
ローバル―致検出線が完全に放電されないのでプリチャ
ージに要する時間が短くでき電力を削減するものであ
る。
In the TLB circuit described in the above-mentioned document, a pair of coincidence detection lines is precharged and a virtual address (V
A) A match detection line where the data of the CAM cell does not match the CA
By adopting a dynamic operation of discharging in the M cell and layering the match detection lines, the virtual address (V
From the input of A), the virtual address (VA) is compared with the data of the CAM cell, and the time from when an entry storing the same data as the virtual address (VA) is detected is reduced. Also, the switches that hierarchically match the match detection lines are represented by P
It is composed of a channel type MOSFET, and since the mismatched global-match detection lines are not completely discharged, the time required for the precharge can be shortened and the power can be reduced.

【0008】ところが、一致検出線のアンプとして差動
増幅器を用いているため1エントリに参照電圧線と一致
検出線の2本の信号線をメモリアレイの各行毎に設ける
ことが必要で、一致検出回路の面積が大きくなる欠点が
ある。さらにはこれらが隣接して配置されるため、配線
間のカップリング容量によって生じるノイズが懸念され
る。また、上記Pチャンネル型MOSFETは、Nチャ
ンネル型MOSFETに比べ電流駆動能力が低いので、
ゲート幅を大きく取る必要があり、これによりグローバ
ル一致検出線の負荷容量が増加する。さらには、比較す
るビット数が増えるにつれ一致検出線の変化が緩慢にな
り、結果として比較動作を遅らせてしまう。さらには、
消費電力の面では、一致・不一致にかかわらず全てのア
ンプが動作するため電力が消費される。
However, since a differential amplifier is used as an amplifier for the coincidence detection line, it is necessary to provide two signal lines, a reference voltage line and a coincidence detection line, for each row of the memory array in one entry. There is a disadvantage that the area of the circuit becomes large. Furthermore, since these are arranged adjacent to each other, there is a concern about noise caused by coupling capacitance between wirings. In addition, since the P-channel MOSFET has a lower current driving capability than the N-channel MOSFET,
It is necessary to increase the gate width, which increases the load capacitance of the global match detection line. Further, as the number of bits to be compared increases, the change of the coincidence detection line becomes slow, and as a result, the comparison operation is delayed. Moreover,
In terms of power consumption, power is consumed because all amplifiers operate regardless of whether they match or mismatch.

【0009】そこで、前記先に検討された検討例2のC
AMでは、ダミーエントリにより一致検出回路のイネー
ブル信号を生成することでタイミングーマージンを減少
させている一方、一致検出回路においてCMOS論理ゲ
ートを使用しているため一致検出線の電位がCMOSゲ
ートの論理しきい値を超えるまでイネーブル信号および
一致検出信号を出力することができない。また、消費電
力の面でも上記のように一致検出線の小振幅化を図るこ
とが難しいため、プリチャージによる消費電流が増加し
てしまう。さらには、プリチャージの時間を長く取る必
要があるので、サイクル時間短縮の妨げとなる。さらに
は、検討例1のような回路でも上記問題点を解決するた
めに差動増幅器を用いることで一致検出線を小振幅化
し、高速化を図っることも考えられるが、前記文献に記
載のものと同様に全ての差動増幅器を動作させてしまう
ため、消費電流が増加してしまう。
In view of the above, C of the above-mentioned Study Example 2
In the AM, the timing margin is reduced by generating an enable signal for the match detection circuit by using a dummy entry. On the other hand, since the CMOS logic gate is used in the match detection circuit, the potential of the match detection line is set to the logic level of the CMOS gate. Until the threshold value is exceeded, the enable signal and the match detection signal cannot be output. Also, in terms of power consumption, it is difficult to reduce the amplitude of the coincidence detection line as described above, so that current consumption due to precharge increases. Further, it is necessary to increase the precharge time, which hinders a reduction in cycle time. Further, in order to solve the above problem, it is conceivable to reduce the amplitude of the coincidence detection line by using a differential amplifier to increase the speed even in the circuit as in the study example 1. Since all the differential amplifiers are operated in the same manner as in the first embodiment, the current consumption increases.

【0010】このように公知技術及び検討例では、現在
要求されている動作周波数では、ダミーのエントリ(常
ミスあるいはヒット)の結果を使用し、アンプの起動信
号やワード信号のイネーブルを作っていたのでは高速化
に対応できない。アンプの起動信号をクロックから作っ
たとしても、タイミングマージンや全てのアンプを起動
してしまうため電力的なデメリツトがある。また、電力
要求に対しては、大きなMOSで一致検出線を駆動する
ことでアンプを簡略化できるが、そのことは、一致検出
線の電力増加をもたらす。検討例1の方式はCAMセル
の面積と高速化を両立させるために大電流で一致検出線
を活性化している。このためミス時の電位が高くなって
しまい、差動増幅器の構成上より高電位で利得が得られ
る様にする必要がある。
As described above, in the known technology and the study example, at the operating frequency currently required, the result of the dummy entry (always a miss or a hit) is used to make the activation signal of the amplifier and the enable of the word signal. Can not cope with speeding up. Even if the starting signal of the amplifier is generated from the clock, there is a power margin because the timing margin and all the amplifiers are started. For power requirements, the amplifier can be simplified by driving the match detection line with a large MOS, but that results in an increase in the power of the match detection line. In the method of Study Example 1, the coincidence detection line is activated with a large current in order to achieve both the area of the CAM cell and the high speed. For this reason, the potential at the time of a mistake becomes high, and it is necessary to obtain a gain at a higher potential than the configuration of the differential amplifier.

【0011】以上のように検討例1で用いる回路では、
イネーブル信号を一致検出線にすることで消費電流を削
減していたが、これは一致検出線の電位が高くならない
とアンプが動作しないことを意味しており、さらなる高
速動作に対応できない。また、連想するビット数などに
よる負荷が増加すると、一致検出線の電位変化が緩慢に
なってしまい、さらには一致検出信号の遅延が大きくな
る。また、参照電圧を1つにして消費電流を低減しよう
とすると、電源ノイズや電圧降下による参照電圧の変動
により誤動作しないよう十分マージンをとって設計する
必要がある。
As described above, in the circuit used in the study example 1,
Although the current consumption is reduced by using the coincidence detection line as the enable signal, this means that the amplifier does not operate unless the potential of the coincidence detection line becomes high, and it is not possible to cope with further high-speed operation. Further, when the load due to the number of associated bits or the like increases, the potential change of the coincidence detection line becomes slow, and the delay of the coincidence detection signal increases. In order to reduce the current consumption by using a single reference voltage, it is necessary to design with a sufficient margin so as not to malfunction due to fluctuations in the reference voltage due to power supply noise or voltage drop.

【0012】この発明の目的は、動作の安定化と低消費
電力化を実現したCAMを備えた半導体集積回路装置を
提供することにある。この発明の前記ならびにそのほか
の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面
から明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a CAM that realizes stable operation and low power consumption. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。一対の相補の入出力ノードを持ち、上
記ワード線の選択動作によって相補データ線から書き込
まれる記憶データを保持するメモリ部と、記憶データと
上記一対の相補データ線に入力された検索入力信号とを
比較して不一致出力に応じて電流経路を形成する比較部
とを備えたメモリセルの複数が複数の相補データ線とワ
ード線の交点に設けられ、上記ワード線と平行に上記比
較部の電流経路がワイヤード論理構成に接続されてなる
複数の検出線を設け、その電圧判定回路として選択信号
により抵抗手段に電流を流して参照電圧を発生する参照
電圧回路と、上記選択信号により動作電流が流れ、上記
参照電圧と上記検出線の信号電圧とを受ける差動回路を
含む増幅器と、上記検出信号の電圧を受けて不一致出力
に対応した電圧により上記参照電圧を形成する電流経路
及び上記差動回路の動作電流を流す電流経路のそれぞれ
の電流を制限する電流制限手段を用いる。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. A memory unit having a pair of complementary input / output nodes and holding storage data written from the complementary data line by the word line selecting operation; and a storage unit configured to store the storage data and a search input signal input to the pair of complementary data lines. A plurality of memory cells each including a comparison unit that forms a current path in response to a mismatch output are provided at intersections of a plurality of complementary data lines and word lines, and the current path of the comparison unit is parallel to the word lines. Is provided with a plurality of detection lines connected to a wired logic configuration, a reference voltage circuit that generates a reference voltage by flowing a current to the resistance means by a selection signal as a voltage determination circuit, an operating current flows by the selection signal, An amplifier including a differential circuit receiving the reference voltage and the signal voltage of the detection line; and a voltage corresponding to the mismatched output receiving the voltage of the detection signal. Current limiting means for limiting the respective currents of the formed current path and current path flowing an operating current of the differential circuit is used.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1には、この発明に係るCAM
の一実施例の概略回路構成図が示されている。この実施
例の各回路ブロックは、公知のCMOS集積回路の製造
技術によって、特に制限されないが、単結晶シリコンの
ような1個の半導体基板上において形成される。
FIG. 1 shows a CAM according to the present invention.
1 is a schematic circuit configuration diagram of one embodiment. Each circuit block of this embodiment is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon, though not particularly limited, by a known CMOS integrated circuit manufacturing technique.

【0015】検索データ入力としてのキー(問い合わ
せ)入力信号は、アドレスバスドライバに含まれるレジ
スタにセットされる。この検索データ入力は、例えば、
キー0からキー63のような複数ビットで構成される。
この実施例では、そのうちの1ビットに対応した一対の
比較データ線と、上記複数ビットの検索データ入力に対
応して設けられる一つの検出線及びそれに対応した一致
検出回路が代表として例示的に示されている。
A key (query) input signal as a search data input is set in a register included in the address bus driver. This search data input is, for example,
It is composed of a plurality of bits such as key 0 to key 63.
In this embodiment, a pair of comparison data lines corresponding to one bit among them, one detection line provided corresponding to the plurality of bits of search data input, and a match detection circuit corresponding thereto are exemplarily shown. Have been.

【0016】特に制限されないが、上記アドレスバスド
ライバにおいて、上記複数ビットからなる検索データ入
力に対して、マクスレジスタが設けられる。つまり、上
記複数ビットからなる検索データ線入力に対して、マス
クレジスタにより指示されたビットに対してマスクがか
けられ、CAMの比較データ線に供給される。このマス
クレジスタは、上記複数ビットのうちの特定のビットの
照合を実質的に無効にさせる機能を持つ。例えば、マス
クレジスタにより指定されたビットは、比較データ線に
伝達される入力信号が共にロウレベルにされる。これに
より、それに対応されたCAMのメモリセルMCの記憶
情報との比較論理出力が常に一致となるようにさせるも
のである。
Although not particularly limited, in the address bus driver, a max register is provided for the search data input consisting of the plurality of bits. That is, the input of the search data line composed of a plurality of bits is masked with respect to the bit specified by the mask register, and is supplied to the comparison data line of the CAM. The mask register has a function of substantially invalidating the collation of a specific bit among the plurality of bits. For example, for the bit specified by the mask register, both the input signals transmitted to the comparison data line are set to low level. Thereby, the comparison logic output with the storage information of the memory cell MC of the corresponding CAM is always matched.

【0017】上記複数ビットからなるキーのそれぞれに
対応して、例えば256×4列からなるメモリセルが配
置される。CAMリセルは、記憶機能と比較論理機能と
を持つようにされる。例えば、比較データ線に対応した
列には、256個のメモリセルが接続され、横の行には
64対の比較データ線に対応して64個×4組のメモリ
セルが配置され、64個のメモリセルに対応してワード
線、検出線(マッチ線)が配置される。個々の検出線に
対応して一致検出回路が設けられる。一致検出回路は、
後述するように参照電圧回路0、負荷2及び増幅器0を
を含む。上記のようにキー当たり、256×4列のメモ
リセルが設けられる場合には、マッチ検出回路もそれに
対応して256×4個のような一致検出回路が設けられ
るものとなる。
A memory cell composed of, for example, 256 × 4 columns is arranged corresponding to each of the keys composed of a plurality of bits. The CAM recell has a storage function and a comparison logic function. For example, 256 memory cells are connected to a column corresponding to the comparison data line, and 64 × 4 sets of memory cells are arranged in the horizontal row corresponding to 64 pairs of the comparison data lines. A word line and a detection line (match line) are arranged corresponding to the memory cells. A coincidence detection circuit is provided corresponding to each detection line. The match detection circuit
It includes a reference voltage circuit 0, a load 2, and an amplifier 0 as described later. When 256 × 4 columns of memory cells are provided per key as described above, the match detection circuit is provided with 256 × 4 match detection circuits corresponding thereto.

【0018】上記1つの列の比較データ線には、制御信
号生成回路0が設けられる。この制御信号生成回路0
は、検出回路0を有しており、一致検出回路の参照電圧
回路0及び増幅器0の動作を制御する制御信号1(イネ
ーブル信号)を生成する。一致検出線1には、リセット
回路が設けられる。このリセット回路は制御信号0と制
御信号1により検出線1のリセット動作を行う。
A control signal generation circuit 0 is provided for the comparison data line of one column. This control signal generation circuit 0
Has a detection circuit 0 and generates a control signal 1 (enable signal) for controlling operations of the reference voltage circuit 0 and the amplifier 0 of the coincidence detection circuit. The coincidence detection line 1 is provided with a reset circuit. This reset circuit performs a reset operation of the detection line 1 by the control signal 0 and the control signal 1.

【0019】図2には、CAMセルの一実施例の回路図
が示されている。入力と出力とが交差接続された2つの
CMOSインバータ回路IN1とIN2からなるラッチ
回路からなるメモリ部と、かかるラッチ回路の一対の入
出力ノードと書き込み用の相補データ線D0,/D0と
の間には、Nチャンネル型の伝送ゲートMOSFETQ
10とQ11からなる選択回路及び比較回路とを備え
る。上記比較回路は、上記一対の入出力ノード(記憶ノ
ード)の信号と、比較用の相補データ線D1/D1との
信号とをゲートに受け、検出線と回路の接地電位との間
に電流経路を形成するMOSFETQ16の制御を行う
CMOSスイッチ回路(Q12,Q13)及び(Q1
4,Q15)から構成される。
FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of the CAM cell. A memory section including a latch circuit composed of two CMOS inverter circuits IN1 and IN2 whose inputs and outputs are cross-connected, and between a pair of input / output nodes of the latch circuit and complementary data lines D0 and / D0 for writing. Has an N-channel transmission gate MOSFET Q
A selection circuit including 10 and Q11 and a comparison circuit are provided. The comparison circuit receives at its gate the signal of the pair of input / output nodes (storage nodes) and the signal of the complementary data line D1 / D1 for comparison, and provides a current path between the detection line and the ground potential of the circuit. CMOS switch circuits (Q12, Q13) and (Q1
4, Q15).

【0020】上記CAMセルにおいて、記憶データと比
較データとが不一致のときには、上記MOSFETQ1
2,Q13又はQ14,Q15がオン状態となり、比較
データ線D1又は/D1のハイレベルを上記MOSFE
TQ16のゲートに伝えてをオン状態にして検出線をデ
ィスチャージさせる電流経路を形成する。一致のときに
は、上記両方のCMOSスイッチ(Q12,Q13)及
び(Q14,Q15)のいずれか一方のオン状態とな
り、比較データ線D1又は/D1のロウレベルを上記M
OSFETQ16のゲート伝えてオフ状態とするので、
検出線を放電させる電流経路が形成されない。
In the CAM cell, when the stored data and the comparison data do not match, the MOSFET Q1
2, Q13 or Q14, Q15 are turned on, and the high level of the comparison data line D1 or / D1 is changed to the above-mentioned MOSFET.
A current path for transmitting the signal to the gate of TQ16 to turn on and discharging the detection line is formed. When they match, one of the two CMOS switches (Q12, Q13) and (Q14, Q15) is turned on, and the low level of the comparison data line D1 or / D1 is set to the M level.
Since the gate of OSFET Q16 is transmitted and turned off,
No current path for discharging the detection line is formed.

【0021】図1において、前記のようなCAMセルマ
ット内には、比較データのドライバおよび一致検出回路
から遠端に制御信号生成回路0が設けられる。制御信号
生成回路0は比較データ線の電位の変化を検出する検出
回路0および実際の一致検出線1に寄生する負荷1と同
じ負荷0を有する。前記検出回路0には比較データ線か
らの信号制御信号0が供給される。
In FIG. 1, a control signal generation circuit 0 is provided in the CAM cell mat as described above at a far end from a driver for comparison data and a coincidence detection circuit. The control signal generation circuit 0 has a detection circuit 0 that detects a change in the potential of the comparison data line and a load 0 that is the same as the load 1 that is parasitic on the actual coincidence detection line 1. The detection circuit 0 is supplied with a signal control signal 0 from a comparison data line.

【0022】一致検出線1には、前記のように検出線1
の電位の変化を増幅して一致検出を行う増幅器0を有す
る一致検出回路およびリセット回路が接続される。上記
一致検出回路は増幅器0と参照電圧回路0および負荷2
からなり、増幅器0には参照電圧回路0で形成された参
照電圧と一致検出線1の電圧が供給される。この参照電
圧回路0には、後述するように一致検出線1の電圧と制
御信号1が供給される。上記リセット回路には制御信号
0および制御信号生成回路0より出力される制御信号1
が供給される。
The coincidence detection line 1 includes the detection line 1 as described above.
A match detection circuit having an amplifier 0 that amplifies a change in the potential and performs a match detection and a reset circuit are connected. The coincidence detection circuit includes an amplifier 0, a reference voltage circuit 0, and a load 2
The reference voltage generated by the reference voltage circuit 0 and the voltage of the coincidence detection line 1 are supplied to the amplifier 0. The voltage of the coincidence detection line 1 and the control signal 1 are supplied to the reference voltage circuit 0 as described later. The reset circuit includes a control signal 0 and a control signal 1 output from the control signal generation circuit 0.
Is supplied.

【0023】前記参照電圧回路0の負荷2は一致検出線
1の信号変化がもっとも遅い場合と制御信号1がロウレ
ベル(以下単に“L”という)からハイレベル(以下単
に“H”という)に変化し(あるいは“H”から“L”
に変化し)たとき参照電圧回路0の出力する参照電圧の
変化が一致検出線1の変化量を超えないような負荷とさ
れる。
The load 2 of the reference voltage circuit 0 changes the signal of the coincidence detection line 1 at the slowest time and the control signal 1 changes from a low level (hereinafter simply referred to as "L") to a high level (hereinafter simply referred to as "H"). (Or from "H" to "L"
), The load is such that the change in the reference voltage output from the reference voltage circuit 0 does not exceed the change amount of the coincidence detection line 1.

【0024】前記制御信号生成回路0の前記検出回路0
は、上記制御信号0が“L”から“H”(あるいは
“H”から“L”)に変化した後に、比較データ線が
“L”から“H”(あるいは“H”から“L”)へ変化
したことを感知し、負荷0を介して制御信号1を出力す
る回路である。
The detection circuit 0 of the control signal generation circuit 0
Indicates that after the control signal 0 changes from “L” to “H” (or “H” to “L”), the comparison data line changes from “L” to “H” (or “H” to “L”). This is a circuit that senses that it has changed and outputs a control signal 1 via a load 0.

【0025】一致検出回路は、制御信号1が“L”から
“H”(あるいは“H”から“L”)に変化した後に、
一致検出線1が“H”から“L”(あるいは“L”から
“H”)に変化したことを検出し、一致検出信号を出力
する回路である。
After the control signal 1 changes from "L" to "H" (or "H" to "L"), the coincidence detection circuit
This circuit detects that the match detection line 1 has changed from "H" to "L" (or "L" to "H") and outputs a match detection signal.

【0026】前記リセット回路は制御信号0および制御
信号1が“L”から“H”あるいは“H”から“L”に
変化することで、比較動作期間に一致検出線1が“H”
から“L”に変化したのを“H”(あるいば“L”から
“H”に変化したのを“L”)にリセットする機能を有
する回路である。
The reset circuit changes the control signal 0 and the control signal 1 from "L" to "H" or from "H" to "L" so that the coincidence detection line 1 becomes "H" during the comparison operation period.
This is a circuit having a function of resetting from "H" to "H" (in other words, "L" from "L" to "H").

【0027】前記参照電圧回路0は制御信号1が“L”
から“H”(あるいは“H”から“L”)に変化したこ
とにより、一致検出線1の電位を越えないような電圧を
生成し、一致検出線1の電位により参照電圧を制御する
機能を有する回路である。
In the reference voltage circuit 0, when the control signal 1 is "L"
Is changed from "H" (or "H" to "L") to generate a voltage that does not exceed the potential of the match detection line 1 and to control the reference voltage by the potential of the match detection line 1. Circuit.

【0028】前記増幅器0は一致検出線1の電位と参照
電圧回路0より出力される参照電圧とを比較し、一致検
出線1の電位により利得が制御される機能を有する回路
である。例えば、増幅器0および参照電圧回路0は、次
に説明する図3回路により構成される。この場合、
“H”にプリチャージされていた一致検出線の電位は、
一致したときは“H”を維持し不一致の場合は図2に示
したCAMセルにより放電される。
The amplifier 0 is a circuit having a function of comparing the potential of the coincidence detection line 1 with the reference voltage output from the reference voltage circuit 0, and controlling the gain by the potential of the coincidence detection line 1. For example, the amplifier 0 and the reference voltage circuit 0 are configured by the circuit of FIG. 3 described below. in this case,
The potential of the match detection line precharged to “H” is
When they match, they maintain "H", and when they do not match, they are discharged by the CAM cell shown in FIG.

【0029】図3には、この発明に係る一致検出回路と
参照電圧回路の一実施例の構成図が示されている。Nチ
ャンネル型MOSFETQ1のゲートには、一致検出線
の電圧が供給され、それと差動形態にされた他方のNチ
ャンネル型MOSFETQ2のゲートには参照電圧が印
加される。上記差動形態にされたNチャンネル型MOS
FETQ1とQ2のドレインには、カレントミラー形態
にされて負荷回路を構成するPチャンネル型MOSFE
TQ3とQ4設けられる。そして、差動形態のNチャン
ネル型MOSFETQ1とQ2の共通接続されたソース
と回路の接地電位との間には、イネーブル信号を受けて
動作電流を流すNチャンネル型MOSFETQ7と、上
記一致検出線の電圧を受けるNチャンネル型MOSFE
TQ6の直列回路が設けられる。上記差動MOSFET
Q1と負荷MOSFETQ2の接続点から得れる増幅信
号をインバータ回路で増幅してCMOSレベルにされた
一致検出信号が形成される。
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the coincidence detecting circuit and the reference voltage circuit according to the present invention. The voltage of the match detection line is supplied to the gate of the N-channel MOSFET Q1, and a reference voltage is applied to the gate of the other N-channel MOSFET Q2 which is in a differential form with the gate. N-channel MOS in differential form
The drains of the FETs Q1 and Q2 have a P-channel type MOSFET configured as a current mirror to constitute a load circuit.
TQ3 and Q4 are provided. An N-channel MOSFET Q7, which receives an enable signal and allows an operating current to flow between a commonly connected source of the differential N-channel MOSFETs Q1 and Q2 and the ground potential of the circuit, and a voltage of the coincidence detection line. N-channel type MOSFE
A series circuit of TQ6 is provided. The above differential MOSFET
The amplified signal obtained from the connection point between Q1 and load MOSFET Q2 is amplified by an inverter circuit to form a CMOS level coincidence detection signal.

【0030】参照電圧回路は、ゲートに接地電位が定常
的に印加されて固定抵抗素子として動作するPチャンネ
ル型MOSFETQ5と、上記イネーブル信号を受けて
動作電流を流すNチャンネル型MOSFETQ9及び一
致検出線の電圧を受けるNチャンネル型MOSFETQ
8の直列回路からなり、上記MOSFETQ5のオン抵
抗値とMOSFETQ8とQ9の合成抵抗値により、電
源電圧を分圧して参照電圧を発生させて、上記差動MO
SFETQ2のゲートに供給する。
The reference voltage circuit includes a P-channel MOSFET Q5 which operates as a fixed resistance element with a ground potential constantly applied to its gate, an N-channel MOSFET Q9 which receives the enable signal and flows an operating current, and a coincidence detection line. N-channel MOSFET Q receiving voltage
And a reference voltage is generated by dividing the power supply voltage based on the on-resistance value of the MOSFET Q5 and the combined resistance value of the MOSFETs Q8 and Q9.
Supply to the gate of SFET Q2.

【0031】この実施例回路では、上記のような直列M
OSFETQ6,Q7及びQ8,Q9を用いることによ
り、一致検出線およびイネーブル信号が増幅器および参
照電圧回路の実質的なイネーブル信号となっている。こ
れにより、前記に示したような増幅器(比較器)および
参照電圧回路を実現している。この実施例回路の動作
は、例示的に示されている波形のように、一致検出線は
“H”にプリチャージされているのでイネーブル信号が
“H”になった直後には、参照電圧が上記分圧動作によ
り低下し、もしも一致検出線が点線で示したように
“H”のままならその差分を増幅してロウレベルの一致
信号(hit)を形成する。不一致のときには、参照電
圧の低下に比べて一致検出線の低下が大きいのでハイレ
ベルの不一致信号(miss)を形成する。
In the circuit of this embodiment, the series M
By using the OSFETs Q6, Q7 and Q8, Q9, the coincidence detection line and the enable signal become substantial enable signals for the amplifier and the reference voltage circuit. Thus, the amplifier (comparator) and the reference voltage circuit as described above are realized. The operation of the circuit of this embodiment is such that the reference voltage is set immediately after the enable signal becomes "H" since the coincidence detection line is precharged to "H" as shown in the waveform shown by way of example. If the coincidence detection line remains "H" as shown by the dotted line, the difference is amplified to form a low-level coincidence signal (hit). In the case of a mismatch, a high-level mismatch signal (miss) is formed because the match detection line is much lower than the reference voltage.

【0032】上記不一致のときに、一致検出線の電位が
低下するに従い、MOSFETQ6のゲート電位が低下
して増幅器の電流を制限するように作用する。同様に、
MOSFETQ8のゲート電圧の低下によって参照電圧
回路の電流も制限される。このような電流制限作用によ
って、不一致の場合は増幅器および参照電圧回路で消費
される電流を少なくすることが出来る。さらに、参照電
圧は、上記負荷MOSFETQ5に流れる電流の低下に
より、上記不一致のときの一致検出線電位の低下に対応
して設定された参照電圧よりも高くなるので、上記増幅
器の動作電流の制限によって利得が低下しても、一致検
出線での不一致状態での信号振幅微小でも、正しく一致
検出を行うようにすることがことが可能となる。
At the time of the mismatch, as the potential of the match detection line decreases, the gate potential of the MOSFET Q6 decreases to act to limit the current of the amplifier. Similarly,
The current of the reference voltage circuit is also limited by the decrease in the gate voltage of the MOSFET Q8. By such a current limiting action, in the case of a mismatch, the current consumed by the amplifier and the reference voltage circuit can be reduced. Further, the reference voltage becomes higher than the reference voltage set in response to the drop of the coincidence detection line potential at the time of the non-coincidence due to the decrease in the current flowing through the load MOSFET Q5. Even if the gain is reduced, it is possible to correctly detect a match even if the signal amplitude in the mismatched state on the match detection line is very small.

【0033】図4には、この発明に係る一致検出回路の
動作を説明するための波形図が示されている。比較デー
タは、制御信号0のハイレベルの立ち上がりに対応して
比較データ線をハイレベルにする。この比較データ線の
ハイレベルを受けて、検出回路0により制御信号1が生
成される。この制御信号1により、CAMセルの遠端部
でのCAMセルでの比較動作が完了したことをモニタ
し、一致検出回路の増幅器及び参照電圧回路を活性化さ
せ、一致検出線のレベル判定を行う。同図のように最初
に入力されたデータのようにハイレベルならヒット信号
が出力される。2回目に入力されたデータのようにロウ
レベルならミスヒット信号が出力される。
FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation of the coincidence detecting circuit according to the present invention. The comparison data sets the comparison data line to the high level in response to the rise of the control signal 0 to the high level. In response to the high level of the comparison data line, the control signal 1 is generated by the detection circuit 0. The control signal 1 monitors completion of the comparison operation in the CAM cell at the far end of the CAM cell, activates the amplifier and the reference voltage circuit of the match detection circuit, and determines the level of the match detection line. . As shown in the figure, a hit signal is output if the level is high, such as the first input data. If the data is at a low level as in the second input data, a mishit signal is output.

【0034】この実施例では、連想ビット線がハイレベ
ルの状態で比較を開始するので、アドレスドライバのP
チャンネル型MOSFETを大きくして、立ち上がり比
較データ線のtrを速くしている。比較データ線の立ち
下がり(ディスチャージ)tfは、次のサイクルの間に
合えばよいのでNチャンネル型MOSFETを小さく設
計する。
In this embodiment, the comparison starts when the associative bit line is at the high level.
The channel type MOSFET is enlarged to make tr of the rising comparison data line faster. Since the falling (discharge) tf of the comparison data line may be the same during the next cycle, the N-channel MOSFET is designed to be small.

【0035】図5には、この発明に係るCAMの一実施
例の概略回路図が示されている。同図には、1つのCA
Mセルとそれに対応した検出線と一致検出回路の回路が
代表として例示的に示されている。増幅器と比較電圧発
生回路は、前記実施例のようにミスヒットの一致比較回
路では電流が制限されるので、低消費電力となる。制御
信号1により、回路が活性化されるで高速に動作するも
のである。
FIG. 5 is a schematic circuit diagram of an embodiment of the CAM according to the present invention. In the figure, one CA
The circuit of the M cell, the detection line corresponding thereto, and the coincidence detection circuit is illustratively shown as a representative. The current of the amplifier and the comparison voltage generation circuit is limited in the mishit match comparison circuit as in the above-described embodiment, so that the power consumption is low. The circuit is activated by the control signal 1 and operates at high speed.

【0036】この実施例の回路sz0〜sz2は、制御
信号1が入力されるMOSFETとCAMセル内の一致
検出線ディスチャージMOSFETのソース端子が接続
される。この実施例では、チャージシェアリングを用い
て一致検出線の小振幅化が図られる。つまり、前記のよ
うにCAMセルの一致検出線放電用のNチャンネル型M
OSFETのソースに制御信号1で動作する電流制御用
のNチャンネル型MOSFETが設けられる。これによ
り、一致検出線の電位が接地レベルになることを防ぐこ
とができ、一致検出線のプリチャージに要する時間を短
縮することができる。これにより周波数に応じて電力を
削減できる。このような検出線を小振幅とするのでプリ
チャージに要する時間を短くでき、高周波数動作が期待
できる。この実施例では、制御信号1を受けるPチャン
ネル型MOSFETと、検出線の電圧を受けるPチャン
ネル型MOSFETを並列形態にして、増幅器の出力端
子のプルアップ動作を行うようにしている。これは、ミ
スヒットのときに増幅器の出力が速く回復させるよう動
作する。
In the circuits sz0 to sz2 of this embodiment, the MOSFET to which the control signal 1 is input and the source terminal of the match detection line discharge MOSFET in the CAM cell are connected. In this embodiment, the amplitude of the coincidence detection line is reduced by using charge sharing. That is, as described above, the N-channel type M for discharging the coincidence detection line of the CAM cell is used.
An N-channel MOSFET for current control, operated by the control signal 1, is provided at the source of the OSFET. Thus, the potential of the match detection line can be prevented from reaching the ground level, and the time required for precharging the match detection line can be reduced. Thereby, power can be reduced according to the frequency. Since such a detection line has a small amplitude, the time required for precharging can be shortened, and high-frequency operation can be expected. In this embodiment, a P-channel MOSFET receiving the control signal 1 and a P-channel MOSFET receiving the voltage of the detection line are arranged in parallel to perform a pull-up operation of the output terminal of the amplifier. This operates so that the output of the amplifier recovers quickly in the event of a mishit.

【0037】図6には、この発明に係るCAMの他の一
実施例の概略回路図が示されている。同図には、1つの
CAMセルとそれに対応した検出線と一致検出回路の回
路が代表として例示的に示されている。CAMセルは、
その比較部が前記実施例と異なり、記憶データの電圧を
受けるMOSFETと比較データ線の電圧を受けるMO
SFETが直列形態にされて検出線の放電経路を構成す
る。つまり、このようなCAMセルを用いることで、比
較データ線の負荷を軽減して高速化を図るようにするも
のである。つまり、一致検出線には、2つのMOSFE
Tのソース,ドレイン拡散層が接続されることより、そ
の容量がおよそ2倍になるが、比較データ線の容量は、
おおよそ1/7に大幅に低減したものとなり、検出線の
Nチャンネル型MOSFETのスイッチングが早いため
に高速化も図られる。
FIG. 6 is a schematic circuit diagram of another embodiment of the CAM according to the present invention. FIG. 1 exemplarily shows one CAM cell, a detection line corresponding thereto and a circuit of a coincidence detection circuit as a representative. The CAM cell is
Unlike the above-described embodiment, the comparison unit has a MOSFET receiving the voltage of the stored data and an MO receiving the voltage of the comparison data line.
The SFETs are arranged in series to form a discharge path for the detection line. That is, by using such a CAM cell, the load on the comparison data line is reduced and the speed is increased. That is, two MOSFEs are provided for the match detection line.
Since the source and drain diffusion layers of T are connected, the capacitance is approximately doubled, but the capacitance of the comparison data line is
This is greatly reduced to about 1/7, and the switching speed of the N-channel MOSFET of the detection line is fast, so that the speed can be increased.

【0038】他の構成は前記図5の実施例と同様であ
り、増幅器の入力ノードN0は、前記図4の制御信号0
のphi2の期間にハイレベルにプリチャージされ、ミ
スヒットのときにロウレベルに変化する。このとき、前
記のような回路sz0〜sz2を用いたチャージシェア
リングを用いて一致検出線の小振幅化を図った回路で
は、全ビットミスの時と1ビットミスの時とで最終的な
ロウレベル電位は変わらなくできる。
The other structure is the same as that of the embodiment of FIG. 5, and the input node N0 of the amplifier is connected to the control signal 0 of FIG.
Is changed to low level in the case of a miss hit. At this time, in the circuit in which the amplitude of the coincidence detection line is reduced by using the charge sharing using the circuits sz0 to sz2 as described above, the final low-level potential is changed between the case of all bit misses and the case of one bit miss. Can be done without change.

【0039】さらに、図2のCAMセルに比べ、比較デ
ータ線の変化に対する放電MOSのスイッチング遅延が
小さいので高速化が図れる。また、実施例で示した回路
が一致検出線の振幅が微小でも一致検出を行えるため、
MOSのゲートサイズを小さくできるので、高速化が図
れる。レイアウト的に対になる比較器および参照電圧回
路さらには、リセット回路、CAMセル放電MOSのソ
ースを共通化することで電源ノイズによる誤動作を考慮
する必要がなくなる。
Further, as compared with the CAM cell of FIG. 2, the switching delay of the discharge MOS with respect to the change of the comparison data line is small, so that the speed can be increased. Further, since the circuit shown in the embodiment can detect a match even if the amplitude of the match detection line is minute,
Since the gate size of the MOS can be reduced, the speed can be increased. By sharing the source of the comparator, the reference voltage circuit, the reset circuit, and the CAM cell discharge MOS in layout, it is not necessary to consider malfunction due to power supply noise.

【0040】図7には、この発明に係るCAMの他の一
実施例の概略回路図が示されている。同図には、1つの
CAMセルとそれに対応した検出線と一致検出回路の回
路が代表として例示的に示されている。この実施例は、
前記図1の実施例に対応しており、一致検出回路の構成
に変更が加えられる。つまり、制御信号1に一致検出信
号が加えられて、上記増幅器及び参照電圧回路の制御が
行われる。制御信号1を受けるNチャンネル型MOSF
ETに対して、一致検出信号のロウレベルによりオン状
態にされるNチャンネル型MOSFETを直列に接続す
ることにより、ミスヒットのアンプの電流を止めること
によって、電力削減が図られる。
FIG. 7 is a schematic circuit diagram of another embodiment of the CAM according to the present invention. FIG. 1 exemplarily shows one CAM cell, a detection line corresponding thereto and a circuit of a coincidence detection circuit as a representative. This example is
This corresponds to the embodiment of FIG. 1, and the configuration of the coincidence detection circuit is changed. That is, the coincidence detection signal is added to the control signal 1 to control the amplifier and the reference voltage circuit. N-channel type MOSF receiving control signal 1
For ET, by connecting in series an N-channel MOSFET that is turned on by the low level of the match detection signal, the current of the mishit amplifier is stopped, thereby reducing power consumption.

【0041】図8には、この発明に係るCAMの更に他
の一実施例の概略回路図が示されている。この実施例で
は、一致検出線をNMOSあるいはPMOSで分割し、
そのときの一致検出回路側の寄生容量CSがCAMセル
側の寄生容量CLよりも小さくなる(CL>CS)よう
にすることで高速化を図るようにするものである。つま
り、このような関係に容量を分割することで、増幅器の
入力信号は、CAMセル側の一致検出線の電位変化に比
べて大きくすることができる。
FIG. 8 is a schematic circuit diagram of still another embodiment of the CAM according to the present invention. In this embodiment, the coincidence detection line is divided by NMOS or PMOS,
At this time, the speed is increased by setting the parasitic capacitance CS on the match detection circuit side to be smaller than the parasitic capacitance CL on the CAM cell side (CL> CS). That is, by dividing the capacitance in such a relationship, the input signal of the amplifier can be made larger than the potential change of the coincidence detection line on the CAM cell side.

【0042】以上説明したように、本願発明に係るCA
Mにおいては、前記検出回路を用いて比較アドレスから
比較器(増幅器)の活性化信号を生成することで、タイ
ミングマージンを過分にとることなくタイミング設計を
容易にする。また、増幅器の活性化信号を上記活性信号
(制御信号1)のほかに、一致検出線を増幅器および参
照電圧回路の電流源MOSのゲートに接続し、一致/不
一致により電流を制御することで、消費電力を低減する
と同時に参照電圧が一致検出線と反対の電位に振れるた
め小振幅でも一致検出が可能となり高速化を図ることが
可能となる。
As described above, the CA according to the present invention is
In M, by using the detection circuit to generate a comparator (amplifier) activation signal from the comparison address, the timing design is facilitated without excessive timing margin. In addition, in addition to the activation signal (control signal 1), the coincidence detection line is connected to the amplifier and the gate of the current source MOS of the reference voltage circuit, and the current is controlled by coincidence / mismatch. At the same time as the power consumption is reduced, the reference voltage swings to the potential opposite to that of the coincidence detection line, so that coincidence can be detected even with a small amplitude, and the speed can be increased.

【0043】また、前記検討例1の方式のでは一致検出
線の活性化を早める為に、大電流で活性化していたた
め、CAMセルの一致検出線を放電するためのMOSを
大きくする必要があったが、この発明に係るCAMにあ
っては一致検出線の振幅を大きくする必要がないので、
一致検出線を放電するためのMOSを小さくでき、CA
Mセルの面積を小さくできるので面積縮小が可能とな
る。また、参照電圧回路を個々のエントリに持つので、
検討例1のように電源ノイズの詳細な検討が不要で、不
一致したエントリの参照電圧回路ではほとんど電流が消
費されないので、電力増加にもならない。
Further, in the method of the above-described study example 1, since the activation of the coincidence detection line is accelerated by a large current in order to accelerate the activation of the coincidence detection line, it is necessary to enlarge the MOS for discharging the coincidence detection line of the CAM cell. However, in the CAM according to the present invention, it is not necessary to increase the amplitude of the coincidence detection line.
The MOS for discharging the match detection line can be reduced, and CA
Since the area of the M cell can be reduced, the area can be reduced. In addition, since each entry has a reference voltage circuit,
The detailed study of the power supply noise as in the study example 1 is unnecessary, and the reference voltage circuit of the mismatched entry consumes almost no current, so that the power does not increase.

【0044】この発明に係るCAMにおいては、前記検
討例1の場合と同じアンプ(増幅器)を用いても利得の
大きな領域で動作させることができるため、多段にする
ことなくCAMの比較部の一致検出線をディスチャージ
させるNチャンネル型MOSFETを小さくしても一致
検出を高速に行える。また、電力に関しても連想ビット
線の変化からイネーブルを作成しているがミスしたエン
トリのアンプは電流が制限されるため電力的にも問題な
く、イネーブル信号と同時に判定を行うので高速に動作
する。
In the CAM according to the present invention, even if the same amplifier (amplifier) as in the case of the above-described study example 1 is used, the CAM can be operated in a large gain region. Match detection can be performed at high speed even if the N-channel MOSFET for discharging the detection line is reduced in size. In addition, regarding the power, the enable is created from the change of the associative bit line. However, the amplifier of the entry in which the error has occurred has no problem in terms of power because the current is limited.

【0045】参照電圧回路に関しても、増幅器(比較
器)と同様に一致検出線を電流源のイネープルとするこ
とで電力削減が可能。ただし、検討例1の方式では比較
した結果を伝搬する信号がイネーブルとなり、また方式
自体がアンプ起動のタイミングマージンを必要としない
が、プリチャージ方式では一致検出線がヒットしている
状態からミスするものを検出するので、早すぎると誤っ
て複数のエントリをヒットとしてしまう。このためイネ
ーブル信号のタイミングには注意が必要であった。しか
し、この本願発明のイネーブル信号生成回路はダミーエ
ントリを用いた場合の上記問題点を回避するため、比較
データ線の変化を直接検出する。また、エントリを余分
に持つ必要がないので面積の増加を抑えられる。さら
に、配置を工夫することで、タイミングマージンを不要
とすることも可能なので、高速かつ低電力化できる。
As for the reference voltage circuit, the power can be reduced by using the coincidence detection line as the enable of the current source as in the case of the amplifier (comparator). However, the signal of propagating the comparison result is enabled in the method of the study example 1, and the method itself does not require a timing margin for starting the amplifier. However, in the precharge method, the match detection line is missed from a hit state. If it is too early, multiple entries will be mistakenly hit. Therefore, attention must be paid to the timing of the enable signal. However, the enable signal generation circuit according to the present invention directly detects a change in the comparison data line in order to avoid the above-mentioned problem when the dummy entry is used. Further, since there is no need to have an extra entry, an increase in area can be suppressed. Further, by devising the arrangement, it is possible to eliminate the need for a timing margin, so that high speed and low power consumption can be achieved.

【0046】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。 (1) 一対の相補の入出力ノードを持ち、上記ワード
線の選択動作によって相補データ線から書き込まれる記
憶データを保持するメモリ部と、記憶データと上記一対
の相補データ線に入力された検索入力信号とを比較して
不一致出力に応じて電流経路を形成する比較部とを備え
たメモリセルの複数が複数の相補データ線とワード線の
交点に設けられ、上記ワード線と平行に上記比較部の電
流経路がワイヤード論理構成に接続されてなる複数の検
出線を設け、その電圧判定回路として選択信号により抵
抗手段に電流を流して参照電圧を発生する参照電圧回路
と、上記選択信号により動作電流が流れ、上記参照電圧
と上記検出線の信号電圧とを受ける差動回路を含む増幅
器と、上記検出信号の電圧を受けて不一致出力に対応し
た電圧により上記参照電圧を形成する電流経路及び上記
差動回路の動作電流を流す電流経路のそれぞれの電流を
制限する電流制限手段を用いることにより、動作の安定
化と低消費電力化を実現することができるという効果が
得られる。
The functions and effects obtained from the above embodiment are as follows. (1) A memory unit having a pair of complementary input / output nodes and holding storage data written from the complementary data line by the word line selecting operation, and a search input input to the storage data and the pair of complementary data lines A plurality of memory cells each including a comparison unit for comparing a signal and forming a current path in response to a mismatch output, provided at intersections of a plurality of complementary data lines and a word line, and provided in parallel with the word line; A plurality of detection lines each having a current path connected to a wired logic configuration, a reference voltage circuit for generating a reference voltage by flowing a current to a resistance means according to a selection signal as a voltage determination circuit, and an operating current according to the selection signal. And an amplifier including a differential circuit receiving the reference voltage and the signal voltage of the detection line, and a voltage corresponding to the mismatched output receiving the detection signal voltage. By using current limiting means for limiting the current in each of the current path for forming the illumination voltage and the current path for flowing the operation current of the differential circuit, it is possible to realize stable operation and low power consumption. The effect is obtained.

【0047】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図2
において、CAMセルはデータ線D0とD1(/D0と
/D1)を共通にするものであってもよい。つまり、記
憶部にデータを書き込むときには、ワード線を選択レベ
ルにして逐一メモリセルを選択して順次に書き込み、比
較時にはワード線を非選択のままにして上記共通化され
たデータ線から比較データを入力すればよい。また、一
致検出線に設けられる信号振幅制限回路は、種々の実施
例形態を採ることができる。CAMは、前記のようなT
LBに用いられるもの他、連想メモリとして広く利用で
きる。この発明は、CAMを備えた各種半導体集積回路
装置に広く利用できる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, FIG.
In the above, the CAM cell may share the data lines D0 and D1 (/ D0 and / D1). In other words, when writing data to the storage unit, the word line is set to the selected level, the memory cells are selected one by one, and the data is sequentially written. Just enter it. Further, the signal amplitude limiting circuit provided in the coincidence detection line can adopt various embodiments. The CAM uses the T
Besides those used for LB, it can be widely used as an associative memory. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used for various semiconductor integrated circuit devices having a CAM.

【0048】[0048]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。一対の相補の入出力ノードを持ち、上
記ワード線の選択動作によって相補データ線から書き込
まれる記憶データを保持するメモリ部と、記憶データと
上記一対の相補データ線に入力された検索入力信号とを
比較して不一致出力に応じて電流経路を形成する比較部
とを備えたメモリセルの複数が複数の相補データ線とワ
ード線の交点に設けられ、上記ワード線と平行に上記比
較部の電流経路がワイヤード論理構成に接続されてなる
複数の検出線を設け、その電圧判定回路として選択信号
により抵抗手段に電流を流して参照電圧を発生する参照
電圧回路と、上記選択信号により動作電流が流れ、上記
参照電圧と上記検出線の信号電圧とを受ける差動回路を
含む増幅器と、上記検出信号の電圧を受けて不一致出力
に対応した電圧により上記参照電圧を形成する電流経路
及び上記差動回路の動作電流を流す電流経路のそれぞれ
の電流を制限する電流制限手段を用いることにより、動
作の安定化と低消費電力化を実現することができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. A memory unit having a pair of complementary input / output nodes and holding storage data written from the complementary data line by the word line selecting operation; and a storage unit configured to store the storage data and a search input signal input to the pair of complementary data lines. A plurality of memory cells each including a comparison unit that forms a current path in response to a mismatch output are provided at intersections of a plurality of complementary data lines and word lines, and the current path of the comparison unit is parallel to the word lines. Is provided with a plurality of detection lines connected to a wired logic configuration, a reference voltage circuit that generates a reference voltage by flowing a current to the resistance means by a selection signal as a voltage determination circuit, an operating current flows by the selection signal, An amplifier including a differential circuit receiving the reference voltage and the signal voltage of the detection line; and a voltage corresponding to the mismatched output receiving the voltage of the detection signal. By using the current limiting means for limiting the respective current of the current path and the current path flowing an operating current of the differential circuit to form, it is possible to realize stable and low power consumption operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係るCAMの一実施例を示す概略回
路構成図である。
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing an embodiment of a CAM according to the present invention.

【図2】この発明に用いられるCAMセルの一実施例を
示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of a CAM cell used in the present invention.

【図3】この発明に係る一致検出回路と参照電圧回路の
一実施例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing one embodiment of a coincidence detection circuit and a reference voltage circuit according to the present invention;

【図4】この発明に係る一致検出回路の動作を説明する
ための波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation of the coincidence detection circuit according to the present invention;

【図5】この発明に係るCAMの一実施例を示す概略回
路図である。
FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing one embodiment of a CAM according to the present invention.

【図6】この発明に係るCAMの他の一実施例を示す概
略回路図である。
FIG. 6 is a schematic circuit diagram showing another embodiment of the CAM according to the present invention.

【図7】この発明に係るCAMの他の一実施例を示す概
略回路図である。
FIG. 7 is a schematic circuit diagram showing another embodiment of the CAM according to the present invention.

【図8】この発明に係るCAMの更に他の一実施例を示
す概略回路図である。
FIG. 8 is a schematic circuit diagram showing still another embodiment of the CAM according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1〜Q16…MOSFET。 Q1-Q16 ... MOSFET.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 徳章 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 島崎 靖久 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 石橋 孝一郎 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Noriaki Maeda 5-22-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Super-LSI Systems Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhisa Shimazaki Tokyo 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi Within the Hitachi, Ltd. Semiconductor Group, Inc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の相補データ線と、 複数のワード線と、 上記複数の相補データ線のそれぞれに対応し、一対の相
補の入出力ノードを持ち、上記ワード線の選択動作によ
って相補データ線から書き込まれる記憶データを保持す
るメモリ部と、記憶データと上記一対の相補データ線又
は比較データ線に入力された検索入力信号とを比較して
不一致出力に応じて電流経路を形成する比較部とを備え
たメモリセルの複数と、 上記ワード線と平行に設けられ、上記比較部の電流経路
がワイヤード論理構成に接続されてなる複数の検出線
と、 上記検出線のレベルを判定する電圧判定回路とを備え、
上記電圧判定部は、 選択信号により抵抗手段に電流を流して参照電圧を発生
する参照電圧回路と、上記選択信号により動作電流が流
れ、上記参照電圧と上記検出線の信号電圧とを受ける差
動回路を含む増幅器と、上記検出信号の電圧を受けて不
一致出力に対応した電圧により上記参照電圧を形成する
電流経路及び上記差動回路の動作電流を流す電流経路の
それぞれの電流を制限する電流制限手段とを備えてなる
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
A plurality of complementary data lines, a plurality of word lines, and a pair of complementary input / output nodes corresponding to the plurality of complementary data lines, respectively. A memory unit for holding storage data written from the memory unit, and a comparison unit for comparing the storage data with a search input signal input to the pair of complementary data lines or the comparison data line to form a current path according to a mismatch output. A plurality of memory cells comprising: a plurality of memory cells, a plurality of detection lines provided in parallel with the word line, and a current path of the comparison unit connected to a wired logic configuration; and a voltage determination circuit for determining a level of the detection line. With
A reference voltage circuit configured to generate a reference voltage by flowing a current through the resistance unit according to the selection signal; and a differential circuit receiving an operation current flowing according to the selection signal and receiving the reference voltage and the signal voltage of the detection line. An amplifier including a circuit, a current path for receiving the voltage of the detection signal and forming a reference voltage with a voltage corresponding to a mismatched output, and a current path for limiting a current flowing in an operation current of the differential circuit. A semiconductor integrated circuit device comprising:
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WO2011027501A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-10 パナソニック株式会社 Semiconductor storage device

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