JP4378425B2 - 相変化材料メモリ素子を利用する不揮発性連想メモリ - Google Patents
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Description
従って、改善された不揮発性CAMシステムに対する必要性が存在する。
例えば、本発明の1つの態様において、不揮発性連想メモリ・セルは、マッチ・ラインに接続した1つの端部を有する第1相変化材料素子と、ワード・ラインに接続したゲート、真ビット読み取り書き込み検索ラインに接続したソース、及び第1相変化材料素子の別の端部に接続したドレインを有する第1トランジスタと、マッチ・ラインに接続した1つの端部を有する第2相変化材料素子と、ワード・ラインに接続したゲート、相補ビット読み取り書き込み検索ラインに接続したソース、及び第2相変化材料素子の別の端部に接続したドレインを有する第2トランジスタとを備える。
RAMモード
CAMモード
20:相変化材料(PCM)のランダム・アクセス・メモリ(RAM)のアレイ
21:PCM−RAMセル
22:相変化材料
23:nチャネル電界効果トランジスタ
24、34:ワード・ライン
25:ビット・ライン
30:相変化材料連想(PCM−CAM)セル
31:マッチ・ライン
32:第1相変化材料
32b:第2相変化材料
33:第1トランジスタ(nチャネル電界効果トランジスタ)
33b:第2トランジスタ(nチャネル電界効果トランジスタ)
35:真ビット読み取り書き込み検索ライン
35b:相補ビット読み取り書き込み検索ライン
40:PCM−CAMアレイ
50:読み取り書き込み検索ライン・ドライバ・ブロック
60:マッチ・ライン制御ブロック
70:ワード・ライン・ドライバ・ブロック
Claims (21)
- 不揮発性連想メモリ・セルであって、
マッチ・ラインに直接接続した1つの端部を有する第1相変化材料素子と、
ワード・ラインに接続したゲートと、真ビット読み取り書き込み検索ラインに接続したソースと、前記第1相変化材料素子の別の端部に接続したドレインとを有する第1トランジスタと、
前記マッチ・ラインに直接接続した1つの端部を有する、第2相変化材料素子と、
前記ワード・ラインに接続したゲートと、相補ビット読み取り書き込み検索ラインに接続したソースと、前記第2相変化材料素子の別の端部に接続したドレインとを有する第2トランジスタとを備えるメモリ・セル。 - 前記第1相変化材料素子及び前記第2相変化材料素子の各々はカルコゲニドを含む、請求項1に記載のメモリ・セル。
- 前記第1相変化材料素子及び前記第2相変化材料素子の各々は、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルのうちの少なくとも1つを含んだ合金を含む、請求項1に記載のメモリ・セル。
- 前記第1相変化材料素子及び前記第2相変化材料素子の各々はGe2Sb2Te5を含む、請求項1に記載のメモリ・セル。
- 前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各々はnチャネル電界効果トランジスタを含む、請求項1に記載のメモリ・セル。
- 不揮発性連想メモリ・システムであって、
複数のワード・ラインと、
複数のマッチ・ラインと、
複数の真ビット読み取り書き込み検索ラインと、
複数の相補ビット読み取り書き込み検索ラインと、
不揮発性連想メモリ・セルのアレイとを備え、前記メモリ・セルのうちの少なくとも1つは、
前記複数のマッチ・ラインのうちの1つに直接接続した1つの端部を有する第1相変化材料素子と、
前記複数のワード・ラインのうちの1つに接続したゲートと、前記複数の真ビット読み取り書き込み検索ラインのうちの1つに接続したソースと、前記第1相変化材料素子の別の端部に接続したドレインとを有する第1トランジスタと、
前記マッチ・ラインに直接接続した1つの端部を有する第2相変化材料素子と、
前記ワード・ラインに接続したゲートと、前記複数の相補ビット読み取り書き込み検索ラインのうちの1つに接続したソースと、前記第2相変化材料素子の別の端部に接続したドレインとを有する第2トランジスタとを備える、メモリ・システム。 - 前記不揮発性連想メモリ・セルのアレイは、不揮発性連想メモリ・セルの二次元マトリックスを含む、請求項6に記載のメモリ・システム。
- 前記複数のマッチ・ラインにそれぞれ接続した複数のマッチ・ライン制御ブロックをさらに備える、請求項6に記載のメモリ・システム。
- 少なくとも1つのマッチ・ライン制御ブロックは、第1モードにおいて、マッチ・ラインを第1電圧レベルにまでプリチャージし、第2モードにおいては、プリチャージ段階で前記マッチ・ラインを第2電圧レベルにまでプリチャージし、評価段階ではセンス動作を実行する、請求項8に記載のメモリ・システム。
- 前記複数のワード・ラインにそれぞれ接続した複数のワード・ライン・ドライバ・ブロックをさらに備える、請求項6に記載のメモリ・システム。
- 少なくとも1つのワード・ライン・ドライバ・ブロックは、第1モードにおいて、ワード・ライン・デコーダ及びドライバとして機能し、第2モードにおいては、前記複数のワード・ラインを所定の電圧レベルにする、請求項10に記載のメモリ・システム。
- 前記複数の真ビット読み取り書き込み検索ラインと前記複数の相補ビット読み取り書き込み検索ラインとの対にそれぞれ接続した複数の読み取り書き込み検索ライン・ドライバをさらに備える、請求項6に記載のメモリ・システム。
- 少なくとも1つの読み取り書き込み検索ライン・ドライバは、0書き込み動作、1書き込み動作及び読み取り動作をそれぞれ実行するために、対応するトランジスタを切り替えるのに使用されるセット信号、リセット信号及び読み取り信号を発生させる、請求項12に記載のメモリ・システム。
- 前記ワード・ラインのうちの1つ又は複数を非活性化することにより、対応するワード・ラインがマスクされて連想メモリの検索動作に関与しなくなる、請求項6に記載のメモリ・システム。
- 真ビット読み取り書き込み検索ラインと相補ビット読み取り書き込み検索ラインの対を浮動又は弱く高いレベルのうちの1つに設定することにより、対応する検索ラインがブロックされる、請求項6に記載のメモリ・システム。
- 不揮発性メモリ・セルであって、
マッチ・ラインに直接接続した1つの端部を有する第1相変化材料素子と、
ワード・ラインに接続したゲートと、真ビット読み取り書き込み検索ラインに接続したソースと、前記第1相変化材料素子の別の端部に接続したドレインとを有する第1トランジスタと、
前記マッチ・ラインに直接接続した1つの端部を有する、第2相変化材料素子と、
前記ワード・ラインに接続したゲートと、相補ビット読み取り書き込み検索ラインに接続したソースと、前記第2相変化材料素子の別の端部に接続したドレインとを有する第2トランジスタとを備え、
前記第1トランジスタ、前記第1相変化材料素子、前記第2トランジスタ及び前記第2相変化材料素子は、ランダムアクセスメモリモード(RAM)、若しくは連想メモリモード(CAM)で選択的に動作する、前記不揮発性メモリ・セル。 - 請求項16に記載の前記不揮発性メモリ・セルにおいて、RAMモードにおける論理1書き込み時に、前記マッチ・ラインは固定した電圧に維持されてリセット電流が前記真ビット読み取り書き込み検索ラインに付与され、セット電流が前記相補ビット読み取り書き込み検索ラインに付与されて、前記第1相変化材料素子がリセット状態になり、それにより論理1を記憶し、一方、前記第2相変化材料素子がセット状態になり、それにより論理0を記憶する、前記不揮発性メモリ・セル。
- 請求項16に記載の前記不揮発性メモリ・セルにおいて、RAMモードにおける論理0書き込み時に、前記マッチ・ラインは固定した電圧に維持されてセット電流が前記真ビット読み取り書き込み検索ラインに付与され、リセット電流が前記相補ビット読み取り書き込み検索ラインに付与されて、前記第1相変化材料素子がセット状態になり、それにより論理0を記憶し、一方、前記第2相変化材料素子がリセット状態になり、それにより論理1を記憶する、前記不揮発性メモリ・セル。
- 請求項16に記載の前記不揮発性メモリ・セルにおいて、CAMモードにおける論理0検索動作において、前記相補ビット読み取り書き込み検索ラインは、ローにされ、一方、真ビット読み取り書き込み検索ラインはフロートにセットされる、前記不揮発性メモリ・セル。
- 請求項19に記載の前記不揮発性メモリ・セルにおいて、前記第1相変化材料素子はリセット状態にあり、前記マッチ・ラインは、前記相補ビット読み取り書き込みラインへの導通パスにより、ロー状態に放電される、前記不揮発性メモリ・セル。
- 請求項16に記載の前記不揮発性メモリ・セルにおいて、CAMモードにおける論理1検索動作において、前記ビット読み取り書き込み検索ラインは、ロー状態にされ、前記相補読み取り書き込み検索ラインはフローとにセットされる、前記不揮発性メモリ。
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