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

相変化材料メモリ素子を利用する不揮発性連想メモリ Download PDF

Info

Publication number
JP4378425B2
JP4378425B2 JP2008519262A JP2008519262A JP4378425B2 JP 4378425 B2 JP4378425 B2 JP 4378425B2 JP 2008519262 A JP2008519262 A JP 2008519262A JP 2008519262 A JP2008519262 A JP 2008519262A JP 4378425 B2 JP4378425 B2 JP 4378425B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase change
change material
line
material element
write
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008519262A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008545221A (ja
JP2008545221A5 (ja
Inventor
スウ、ルイス、エル、シー
チー、ブライアン、エル
ラム、チャン、ホン
ウォン、ホンスム、フィリップ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JP2008545221A publication Critical patent/JP2008545221A/ja
Publication of JP2008545221A5 publication Critical patent/JP2008545221A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4378425B2 publication Critical patent/JP4378425B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0004Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • 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
    • G11C15/046Digital 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 using non-volatile storage elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

本発明は、一般に、メモリ・デバイスに関し、より具体的には、集積回路の連想メモリ・デバイスに関する。
ランダム・アクセス・メモリ(RAM)はデータをアドレスと関連させる。ダイナミックRAM(DRAM)及びスタティックRAM(SRAM)のような揮発性RAMが、伝統的に今日のコンピュータに使用されている。しかしながら、無線のモバイル・コンピュータ・システムがより広く普及するにつれて、メモリ領域における集中的な研究及び開発は、現在、新規の不揮発性メモリに重点をおいている。今日既知の重要な不揮発性RAMは、チタン酸鉛ジルコニウム(PZT)材料の異なる分極による非線形容量を利用する強誘電体RAM(FeRAM)、磁気極性による磁気抵抗変化を利用する磁気RAM(MRAM)、並びに、秩序(導電性)及び無秩序(抵抗)相における抵抗変化を利用するカルコゲニド相変化材料である。
電気通信技術における進歩は、連想メモリデバイス(CAM)を使用する用途の数を増加させている。CAMはアドレスをデータと関連させる。データは、CAMにストアされているデータに対する一致を検索するCAMの入力部に与えられる。一致が見出されたとき、CAMはデータのアドレス位置を識別する。
大部分の既存のCAM製品は、SRAM又はDRAMセルをベースにした揮発性の技術製品である。図1は、典型的なSRAMベースのバイナリCAMセル10を示す。2つのインバータINV1及びINV2は、ノードN1及びN2上に真及び相補データをストアするラッチを形成する。書き込みモードにおいては、データは、ビット・ラインBL及びbBLを通して、負チャネル金属酸化膜半導体(NMOS)トランジスタT1及びT2を介してCAMセルに書き込まれる。検索モードのプリチャージ段階において、マッチライン(ML)はプリチャージされて高状態となる。検索モードの評価段階においては、CAMに与えられた入力データは検索ラインSL及びbSLを通してCAMセルに送られる。
一致が存在する場合には、T3及びT4のパス、並びにT5及びT6のパスにおける2つのゲートが異なる極性を有するので、各々のパスのトランジスタのうちの1つがオフとなる。従って、一致したCAMセルを介してマッチ・ラインとシンク・ラインの間に電流は流れない。
一方、不一致が存在する場合には、2つのパスのうちの1つが両方のトランジスタをオンにし、シンク・ラインとマッチ・ラインの間を電流が流れるのを可能にする。シンク・ラインは、通常は、接地に接続され、従って、不一致が起こるときにはマッチ・ラインを放電させる。16ビット幅のCAMの例においては、各々のマッチ・ラインは全部で16のCAMセル10に接続される。CAMセルのどれかが不一致を示すときには、マッチ・ラインは放電されてゼロ状態となる。16個全てのセルが一致である場合には、マッチ・ラインはプリチャージされた高レベルに留まることになり、一致が見出される。
SRAMベースのCAMが今日の技術を支配しているが、それは電力がオフにされるときにデータが失われる揮発性技術である。将来の計算用途において、特にモバイル用途に対しては、不揮発性技術が普及する可能性が高い。
米国特許第5,111,427号。 米国特許第6,191,973号。 米国特許第6,269,016号。 米国特許第5,296,716号。 米国特許第6,885,602号。
いくつかの既知の不揮発性CAMのアプローチが存在する。特許文献1は、電気的消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリ(EEPROM)セルを有する不揮発性CAMを説明している。EEPROMベースのCAMは、揮発性CAMと比較すると遥かに遅いプログラミング時間を必要とする。より最近では、特許文献2及び特許文献3は、磁気RAMセルをベースにした不揮発性CAMを説明している。このようなセルは、磁気層のより広範囲の堆積、並びに小さな抵抗変化の高感度検出の必要性に直面する。例えば、MRAMセルにおける「1」状態及び「0」状態に対する典型的な磁気抵抗変化は20%−30%であり、最高の報告されている検査データは100%に至る。
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。
従来技術の上述及び他の欠点と欠陥は、相変化材料を利用するCAMセル及びシステムによって克服又は緩和される。
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。
相変化材料の一例は、カルコゲニド合金、GeSbTeである。磁気抵抗ベースのメモリ素子に使用される材料と比較すると、相変化材料は少なくとも1桁の抵抗変化を示す。
相変化材料(PCM)素子を不揮発性(NV)メモリに備えることが利点である。この素子は連想メモリ(CAM)モード及びランダム・アクセス・メモリ(RAM)モードの両方において動作することができる。例証的な実施形態は、NV−CAMアレイ及び周辺回路のための不揮発性連想メモリ・セル、システムアーキテクチャ、及び動作方法を提供する。周辺回路は、CAMモードにおいてプリチャージ及び検索動作をサポートする。例証的なアーキテクチャはまた、RAMモードにおけるワード・ラインの活性化、書き込み及び読み取り動作をサポートする。またさらに、本発明の例証的なPCM素子はまた、ビット・ブロック機能及びワード・マスク機能を有する。
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と併せて理解される、その例証的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
カルコゲニドのような、相変化材料(PCM)を使用する不揮発性メモリは、引用によりここに組み入れられる特許文献4に開示されている。「カルコゲン」という用語は、周期表のVI族の元素を示す。カルコゲニドは、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルなどの合金のようなこれらの元素のうちの少なくとも1つを含む材料を指す。カルコゲニド相変化材料、例えば、GeSbTeは、広範囲の抵抗状態にプログラム及び再プログラムすることができる。
PCMベースのメモリにおいて、データ・プログラミングは、電気パルスがカルコゲニド抵抗器に加えられるときの熱的に誘導される構造的相変化により達成される。書き込み動作においては、高電流の短パルスが、高抵抗を有するアモルファス相(又はいわゆる「リセット」状態)をもたらす。より低くより長い電流パルスは低抵抗を有する結晶相(又は低抵抗の「セット」状態と呼ばれる)をもたらす。読み取り動作は、何ら相変化を引き起こさないより低い電流で実行される。2つの状態間の抵抗の比は1000倍よりも大きくすることができ、このことが高い検出限界を与える。
さらなる例として、引用によりここに組み入れられる特許文献5は、書き込み動作中に、電流がPCMに加えられてその融解温度よりも高いか又は等しい温度を生じ、次いでPCMが急速に冷却されるとき、PCMはアモルファスになり、データ「1」をPCMに記録することができることを開示している。この場合、PCMは「リセット」状態に入ったと言われる。PCMが結晶化温度より高いか又は等しい温度で加熱され、所定の時間維持され、そして冷却される場合には、PCMは結晶となり、データ「0」をPCMに記録することができる。この場合、PCMは「セット」状態に入ったと言われる。外部電流がPCMに加えられるときには、PCMの抵抗が変化する。PCMの抵抗が変化するとき、電圧が変化し、従って、バイナリ値「1」及び「0」の表現を可能にする。読み取り動作においては、ビット・ライン及びワード・ラインを選択して特定のメモリ・セルを選ぶことができる。
図2は、相変化材料(PCM)のランダム・アクセス・メモリ(RAM)アレイ20の典型的な実施を示すが、これはPCM RAMセル21のアレイである。アレイは、複数のワード・ライン及び複数のビット・ライン、並びに、セルの二次元マトリックスを備える。PCM−RAMセル21は、(1)電圧電源VAに接続した1つの端部を有する、小円で表された相変化材料22と、(2)ワード・ライン(WL)24に接続したゲート、並に、それぞれビット・ライン(BL)25及び相変化材料22に接続したソース及びドレインを有するn型電界効果トランジスタ(nFET)23とを備える。アレイ内の1つのワード・ラインのみが書き込み及び読み取り動作に活性化される。書き込み動作中には、電流パルスがビット・ラインに沿って送られ、パルス強度及び長さに基づいて、1及び0をプログラムする。読み取り動作中には、閾値レベル(相変化に対する)より低い電流パルスがビット・ラインに沿って送られ、そしてセンス増幅器が使用される。
本発明の原理によれば、相変化材料(PCM)を使用する連想メモリ(CAM)が提供される。相変化材料連想メモリ(PCM−CAM)は、PCM−CAMセルのアレイと、連想メモリ(CAM)動作のための周辺回路と、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)動作のための周辺回路とを備えるシステムである。
図3は、相変化材料連想メモリ(PCM−CAM)セル30の例証的な実施形態を示す。PCM−CAMセル30は、(1)マッチ・ライン(ML)31に接続した1つの端部を有する、小円で表された第1相変化材料素子32と、(2)ワード・ライン(WL)34に接続したゲート、並びに、それぞれ真ビット読み取り書き込み検索ライン(BSL)35及び第1相変化材料素子32に接続したソース及びドレインを有する第1トランジスタ(例えば、nチャネル電界効果トランジスタ)33と、(3)マッチ・ライン(ML)31に接続した1つの端部を有する、小円で表された第2相変化材料素子32bと、(4)ワード・ライン(WL)34に接続したゲート、並びに、それぞれ相補ビット読み取り書き込み検索ライン(bBSL)35b及び第2相変化材料素子32bに接続したソース及びドレインを有する第2トランジスタ(例えば、nチャネル電界効果トランジスタ)33bとを備える。
表1はRAMモードにおける書き込み及び読み取り動作を説明し、一方、表2はCAMモードにおけるプリチャージ及び検索動作を説明する。
RAMモード
Figure 0004378425
ここで「1」はリセット状態(高抵抗)で示され、「0」はセット状態(低抵抗)で示される。対応するパルス電流は、Ireset>Iset>Ireadである。
CAMモード
Figure 0004378425
「0」に対する検索動作においては、bBSLは低状態にされ、一方、BSLは浮動又は弱く高い状態に設定される(その結果、不一致の間、MLを充電しない)。データが「0」である場合には、マッチ・ライン(ML)は、bBSLへの高抵抗パスを有するので、高状態に留まる。データが「1」である場合には、MLは、bBSLへの低抵抗パスを有するので、放電して低状態になる。同様に、「1」に対する検索動作においては、BSLは低状態にされ、一方、bBSLは浮動又は弱く高い状態に設定される。
相変化材料を通る電流は、CAM動作の間、ストアされているデータを上書きすることを避けるために、閾値より小さくなるように制限する必要がある。
CAMのアレイにおいて、各々のワード・ライン及び対応するマッチ・ラインは多数のセルに接続される。いずれか1つのセルが不一致である場合には、マッチ・ラインのラインは低状態にされることになる。全てのセルが一致である場合には、マッチ・ラインは高状態に留まる。
図4に示されるPCM−CAMアレイ40は、複数のワード・ライン(WL)及びマッチ・ライン(ML)、複数の真ビット読み取り書き込み検索ライン(BL−SL)及び相補ビット読み取り書き込み検索ライン(bBSL)、並びに、PCM−CAMセル30(図3に示されるような)の二次元マトリックスを備える。真及び相補ビット読み取り書き込み検索ライン(BSL及びbBSL)の各対は、読み取り、書き込み及び検索ライン(SL)ドライバ・ブロック50に接続される。読み取り、書き込み及びSLドライバ・ブロック50は、RAMモードにおいて読み取り及び書き込み動作を実行し、また、CAMモードにおいてCAMセルと比較されるデータを送る。
各々のマッチ・ライン(ML)は、マッチ・ライン(ML)制御ブロック60に接続される。RAMモードにおいて、マッチ・ライン(ML)制御ブロック60は、マッチ・ライン(ML)に正の電圧電源(従来のPCMにおける電圧電源VAのような)を提供する。RAMモードにおいて、ワード・ライン・ドライバ・ブロック70は、従来のWLデコーダ及びドライバのように機能し、RAMモードにおいて1つのワード・ラインのみを活性化させる。CAMモードにおいては、ワード・ライン・ドライバ・ブロック70は全てのワード・ラインを高電圧レベル(例えば1.5V〜3.5V)にする。
読み取り、書き込み及び検索ライン・ドライバ50は図5に示される。信号SET、RESET及びREADは、0の書き込み、1の書き込み及び読み取り動作を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。適切なトランジスタのサイズ調整により、パルス電流は必要な範囲に設定されることになる。
マッチ・ライン制御ブロック60は図6に示される。RAMモードにおいて、このブロックはマッチ・ラインを電圧レベルVA(例えば、1.0V〜2.0V)にプリチャージする。CAMモードにおいては、ブロック60は、プリチャージ段階において、マッチ・ラインを高レベル(例えば、1.0V〜2.0V)にプリチャージし、評価段階においてセンス動作を実行する。
ワード・ラインの1つ又は1群を不活性化することにより(例えば、それらを駆動しないことにより)、対応するワード・ラインはマスクされてCAM検索動作に関与しなくなる。BSL及びbBSLの両方を、それらのうちの1つを低状態にする代わりに、浮動又は弱く高い状態(例えば、0.5V〜2.0V)に設定することによって、対応する検索ラインがブロックされる。
本明細書において、本発明の例証的な実施形態が添付の図面を参照して説明されたが、本発明はそれらの実施形態通りには限定されないこと、及び、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、種々の他の変更及び修正を当業者によって施すことができることを理解されたい。
SRAMベースのCAMを例証する図である。 PCM RAMアレイを例証する図である。 本発明の一実施形態による、PCM−CAMセルを例証する図である。 本発明の一実施形態による、PCM−CAMアレイ及び周辺装置のブロックを例証する図である。 本発明の一実施形態による、読み取り、書き込み及び検索ラインのドライバを例証する図である。 本発明の一実施形態による、マッチ・ライン制御ブロックである。
符号の説明
10:SRAMベースのバイナリCAMセル
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
  21. 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。
JP2008519262A 2005-06-30 2006-03-09 相変化材料メモリ素子を利用する不揮発性連想メモリ Expired - Fee Related JP4378425B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/172,473 US7319608B2 (en) 2005-06-30 2005-06-30 Non-volatile content addressable memory using phase-change-material memory elements
PCT/US2006/008550 WO2007005067A1 (en) 2005-06-30 2006-03-09 Non-volatile content addressable memory using phase-change-material memory elements

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008545221A JP2008545221A (ja) 2008-12-11
JP2008545221A5 JP2008545221A5 (ja) 2009-07-02
JP4378425B2 true JP4378425B2 (ja) 2009-12-09

Family

ID=37589273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008519262A Expired - Fee Related JP4378425B2 (ja) 2005-06-30 2006-03-09 相変化材料メモリ素子を利用する不揮発性連想メモリ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7319608B2 (ja)
EP (1) EP1908076A4 (ja)
JP (1) JP4378425B2 (ja)
CN (1) CN101176161B (ja)
TW (1) TWI396198B (ja)
WO (1) WO2007005067A1 (ja)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7675765B2 (en) * 2005-11-03 2010-03-09 Agate Logic, Inc. Phase-change memory (PCM) based universal content-addressable memory (CAM) configured as binary/ternary CAM
DE102006010531A1 (de) * 2006-03-07 2007-09-13 Infineon Technologies Ag Speichervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Speichervorrichtung
KR100900199B1 (ko) * 2006-09-19 2009-06-02 삼성전자주식회사 상변화 메모리를 이용하는 캠(ContentAddressable Memory ; CAM) 셀 및 캠
US7782646B2 (en) * 2008-06-30 2010-08-24 International Business Machines Corporation High density content addressable memory using phase change devices
US8377741B2 (en) * 2008-12-30 2013-02-19 Stmicroelectronics S.R.L. Self-heating phase change memory cell architecture
US7881089B2 (en) 2009-02-24 2011-02-01 International Business Machines Corporation Coding techniques for improving the sense margin in content addressable memories
US8120937B2 (en) * 2009-03-06 2012-02-21 International Business Machines Corporation Ternary content addressable memory using phase change devices
US8521952B2 (en) * 2009-03-31 2013-08-27 Micron Technology, Inc. Hierarchical memory architecture with a phase-change memory (PCM) content addressable memory (CAM)
US20100250798A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Sean Eilert Hierarchical memory architecture with an interface to differing memory formats
US7872889B2 (en) * 2009-04-21 2011-01-18 International Business Machines Corporation High density ternary content addressable memory
US7948782B2 (en) * 2009-08-28 2011-05-24 International Business Machines Corporation Content addressable memory reference clock
US8054662B2 (en) * 2009-08-28 2011-11-08 International Business Machines Corporation Content addressable memory array
US8059438B2 (en) * 2009-08-28 2011-11-15 International Business Machines Corporation Content addressable memory array programmed to perform logic operations
US20110051485A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 International Business Machines Corporation Content addressable memory array writing
US9269042B2 (en) 2010-09-30 2016-02-23 International Business Machines Corporation Producing spike-timing dependent plasticity in a neuromorphic network utilizing phase change synaptic devices
US8497705B2 (en) 2010-11-09 2013-07-30 Macronix International Co., Ltd. Phase change device for interconnection of programmable logic device
JP5907524B2 (ja) * 2011-02-25 2016-04-26 国立大学法人東北大学 不揮発機能メモリ装置
US8729545B2 (en) 2011-04-28 2014-05-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor memory device
US8908407B1 (en) * 2011-07-30 2014-12-09 Rambus Inc. Content addressable memory (“CAM”)
US8446748B2 (en) 2011-08-04 2013-05-21 International Business Machines Corporation Content addressable memories with wireline compensation
CN104463187B (zh) * 2014-10-22 2018-11-16 宁波力芯科信息科技有限公司 综合隶属函数发生器阵列及模糊识别器
US9754668B1 (en) * 2016-03-03 2017-09-05 Flashsilicon Incorporation Digital perceptron
US10229738B2 (en) 2017-04-25 2019-03-12 International Business Machines Corporation SRAM bitline equalization using phase change material
US10741585B2 (en) * 2018-06-29 2020-08-11 Sandisk Technologies Llc Content addressable memory using threshold-adjustable vertical transistors and methods of forming the same
CN111128278B (zh) 2018-10-30 2021-08-27 华为技术有限公司 内容寻址存储器、数据处理方法及网络设备
US11031079B1 (en) 2019-11-27 2021-06-08 Flashsilicon Incorporation Dynamic digital perceptron
US11600320B2 (en) 2019-12-17 2023-03-07 Flashsilicon Incorporation Perpectual digital perceptron
US11289162B2 (en) * 2020-04-30 2022-03-29 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Analog content addressable memory utilizing three terminal memory devices
TWI766706B (zh) * 2020-08-26 2022-06-01 旺宏電子股份有限公司 三態內容可定址記憶體以及用於其之決策產生方法
CN113012731B (zh) * 2021-02-26 2023-05-09 西安微电子技术研究所 一种适用于大位宽cam的数据锁存电路结构
CN114743578B (zh) * 2022-04-06 2024-05-17 北京大学 基于铁电隧穿场效应晶体管FeTFET实现三态内容可寻址存储器TCAM的方法
CN114758695B (zh) * 2022-04-06 2024-05-17 北京大学 基于铁电隧穿场效应晶体管FeTFET实现多值内容可寻址存储器MCAM的方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01307095A (ja) * 1988-06-01 1989-12-12 Mitsubishi Electric Corp 不揮発性cam
US5296716A (en) * 1991-01-18 1994-03-22 Energy Conversion Devices, Inc. Electrically erasable, directly overwritable, multibit single cell memory elements and arrays fabricated therefrom
KR960013022B1 (ko) * 1991-09-11 1996-09-25 가와사끼 세이데쯔 가부시끼가이샤 반도체 집적회로
US6317349B1 (en) * 1999-04-16 2001-11-13 Sandisk Corporation Non-volatile content addressable memory
US6191973B1 (en) * 1999-09-27 2001-02-20 Motorola Inc. Mram cam
US6314014B1 (en) * 1999-12-16 2001-11-06 Ovonyx, Inc. Programmable resistance memory arrays with reference cells
US6639818B1 (en) * 2000-03-16 2003-10-28 Silicon Storage Technology, Inc. Differential non-volatile content addressable memory cell and array
US6269016B1 (en) * 2000-06-19 2001-07-31 Motorola Inc. MRAM cam
US6759267B2 (en) * 2002-07-19 2004-07-06 Macronix International Co., Ltd. Method for forming a phase change memory
KR100455392B1 (ko) * 2002-08-10 2004-11-06 삼성전자주식회사 동작속도를 향상시키고 칩 면적을 감소시킬 수 있는워드라인 드라이버 회로를 구비하는 캐쉬 메모리장치 및이의 워드라인 구동방법
DE60227534D1 (de) * 2002-11-18 2008-08-21 St Microelectronics Srl Schaltung und Anordnung zur Tempeaturüberwachung von chalcogenische Elementen, insbesondere von Phasenänderungsspeicherelementen
US6912146B2 (en) * 2002-12-13 2005-06-28 Ovonyx, Inc. Using an MOS select gate for a phase change memory
KR100479810B1 (ko) * 2002-12-30 2005-03-31 주식회사 하이닉스반도체 불휘발성 메모리 장치
JP2004288282A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Fujitsu Ltd 半導体装置
JP3752589B2 (ja) * 2003-06-25 2006-03-08 松下電器産業株式会社 不揮発性メモリを駆動する方法
KR100532462B1 (ko) * 2003-08-22 2005-12-01 삼성전자주식회사 상 변화 메모리 장치의 기입 전류 량을 제어하는프로그래밍 방법 및 프로그래밍 방법을 구현하는 기입드라이버 회로
EP2261928B1 (en) * 2003-10-22 2012-09-05 STMicroelectronics Srl A content addressable memory cell
EP1526548A1 (en) * 2003-10-22 2005-04-27 STMicroelectronics S.r.l. Improved bit line discharge method and circuit for a semiconductor memory
KR100569549B1 (ko) * 2003-12-13 2006-04-10 주식회사 하이닉스반도체 상 변화 저항 셀 및 이를 이용한 불휘발성 메모리 장치
US7499303B2 (en) * 2004-09-24 2009-03-03 Integrated Device Technology, Inc. Binary and ternary non-volatile CAM

Also Published As

Publication number Publication date
EP1908076A4 (en) 2009-06-17
CN101176161A (zh) 2008-05-07
TW200741707A (en) 2007-11-01
US7319608B2 (en) 2008-01-15
JP2008545221A (ja) 2008-12-11
US20070002608A1 (en) 2007-01-04
CN101176161B (zh) 2012-08-08
EP1908076A1 (en) 2008-04-09
TWI396198B (zh) 2013-05-11
WO2007005067A1 (en) 2007-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4378425B2 (ja) 相変化材料メモリ素子を利用する不揮発性連想メモリ
US7675765B2 (en) Phase-change memory (PCM) based universal content-addressable memory (CAM) configured as binary/ternary CAM
US7570507B2 (en) Quasi-differential read operation
US7599210B2 (en) Nonvolatile memory cell, storage device and nonvolatile logic circuit
US7349245B2 (en) Non-volatile phase-change memory device and associated program-suspend-read operation
US7471553B2 (en) Phase change memory device and program method thereof
US11004479B2 (en) Method, system and device for integration of bitcells in a volatile memory array and bitcells in a non-volatile memory array
TWI497523B (zh) 非揮發性半導體記憶體裝置
EP1835508B1 (en) Pram and associated operation method and system
JP2008545221A5 (ja)
CN108288479B (zh) 半导体器件
US10783976B2 (en) Antifuse memory device and operation method thereof
KR20070063276A (ko) 오티피 셀 어레이를 구비한 상 변화 메모리 장치
WO2011067031A1 (en) Resistive memory devices having a not-and(nand) structure
US10741246B2 (en) Method, system and device for integration of volatile and non-volatile memory bitcells
US10770137B2 (en) Resistive memory device including compensation circuit
US9773538B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory
US9576661B2 (en) Systems and methods for SRAM with backup non-volatile memory that includes MTJ resistive elements
EP1684306B1 (en) Phase change memory device and data writing method
JP3581170B2 (ja) 半導体記憶装置
TW201835910A (zh) 記憶體裝置
US8824201B2 (en) Semiconductor memory apparatus and data reading method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090514

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20090514

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20090609

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090901

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090914

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees