JP5578344B2 - Semiconductor device - Google Patents

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この発明は、半導体装置に関し、特に、内容参照メモリ(CAM)を、温度および製造工程のばらつきにかかわらず安定かつ高速に消費電流を増大させることなく動作させるための構成に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a configuration for operating a content reference memory (CAM) stably and at high speed without increasing current consumption regardless of variations in temperature and manufacturing process.

内容参照メモリ(CAM)は、データの読出/書込機能に加えて、記憶データ(参照データ)と与えられた検索データとの一致判定を行なう機能を有する。1参照データワードを格納する1エントリが、複数のCAMセルで構成され、これらのCAMセルに、検索候補の参照データワードビットがそれぞれ格納される。   The content reference memory (CAM) has a function of determining whether stored data (reference data) matches given search data in addition to a data read / write function. One entry for storing one reference data word is composed of a plurality of CAM cells, and reference data word bits of search candidates are stored in these CAM cells.

各エントリには、対応のCAMセルが並列に結合されるマッチ線が設けられる。検索データワードとエントリの格納データワードとが一致した場合には、対応のマッチ線がHデータ(論理値“1”)のプリチャージ状態に維持され、不一致の時には対応のマッチ線がLデータ(論理値“0”)の状態に駆動される。このマッチ線の電圧レベルを識別することにより、検索データに対応するデータが格納されているかの判定を行なうことができる。   Each entry is provided with a match line to which corresponding CAM cells are coupled in parallel. If the search data word matches the stored data word of the entry, the corresponding match line is maintained in the precharge state of H data (logical value “1”), and if there is a mismatch, the corresponding match line is L data ( It is driven to the state of logical value “0”. By identifying the voltage level of the match line, it is possible to determine whether data corresponding to the search data is stored.

通常、内容参照メモリにおいて、1エントリは約40から80ビットのCAMセルで構成され、エントリ数は、たとえば64K個である。この複数のエントリに記憶されるデータにより、データベースを構成する。複数のエントリでデータが一致した場合には、たとえば最も小さなエントリのアドレスを出力する。   Usually, in the content reference memory, one entry is composed of about 40 to 80 bits of CAM cells, and the number of entries is, for example, 64K. A database is constituted by data stored in the plurality of entries. When the data matches in a plurality of entries, for example, the address of the smallest entry is output.

一般的な構成においては、マッチ線は、プリチャージ期間に電源電圧VDD(または接地電圧GNDレベル)にプリチャージされる。記憶データと検索データ(アドレスキー)との一致を検出するサーチ期間に、検索データと参照データワードを各エントリごとに比較する。この比較結果が不一致を示す場合には、CAMセル内のトランジスタにより、対応のマッチ線がプリチャージ電圧と異なる電圧レベルに駆動される(放電または充電される)。したがって、1つのエントリにおいて不一致のCAMセルの個数がたとえばn個ある場合には、I_miss×nの電流により1つのマッチ線が放電または充電される。ここで、電流I_missは、1つのCAMセルが不一致状態のときに流す1ビットミス電流である。   In a general configuration, the match line is precharged to the power supply voltage VDD (or the ground voltage GND level) during the precharge period. The search data and the reference data word are compared for each entry during a search period in which a match between the stored data and the search data (address key) is detected. When the comparison result indicates a mismatch, the corresponding match line is driven (discharged or charged) to a voltage level different from the precharge voltage by the transistor in the CAM cell. Therefore, when there are n non-matching CAM cells in one entry, for example, one match line is discharged or charged by a current of I_miss × n. Here, the current I_miss is a 1-bit miss current that flows when one CAM cell is in a mismatched state.

最近の内容参照メモリにおいては、エントリが256Kから512K以上設けられ、また、動作周波数も250MHzから350MHz以上とされている。したがって、マッチ線の充放電電流による消費電流/電力が大きくなるという問題が生じる。また、このような動作電流が大きいと、スイッチングノイズが生じ、回路動作に悪影響を及ぼす可能性がある。   In a recent content reference memory, entries are provided from 256K to 512K or more, and the operating frequency is from 250 MHz to 350 MHz or more. Therefore, there arises a problem that current consumption / power due to the charge / discharge current of the match line is increased. In addition, when such an operating current is large, switching noise is generated, which may adversely affect the circuit operation.

このような従来の内容参照メモリ(CAM)の低消費電流および高速かつ安定動作を実現することを図る構成が、たとえば特許文献1(特開2007−317342号公報)に示されている。   For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-317342) discloses a configuration that achieves such low current consumption, high speed, and stable operation of the conventional content reference memory (CAM).

この特許文献1に示される構成においては、マッチ線は、電源電圧と接地電圧との間の中間値以下のプリチャージ電圧レベルにプリチャージする。また、検索時、マッチ線の電圧をプリチャージ電圧以下のレベルの基準電圧と比較し、その比較結果に基づいて検索結果を示す信号を生成する。   In the configuration disclosed in Patent Document 1, the match line is precharged to a precharge voltage level equal to or lower than an intermediate value between the power supply voltage and the ground voltage. Further, during the search, the voltage of the match line is compared with a reference voltage having a level equal to or lower than the precharge voltage, and a signal indicating the search result is generated based on the comparison result.

特開2007−317342号公報JP 2007-317342 A

前述の特許文献1に示される構成においては、マッチ線のプリチャージ電圧レベルを低くして、マッチ線の充放電電流を低減し、低消費電力化を図るとともに、電流低減によりスイッチングノイズの発生を抑制する。   In the configuration disclosed in Patent Document 1 described above, the precharge voltage level of the match line is lowered to reduce the match line charge / discharge current, thereby reducing power consumption, and switching noise is generated by reducing the current. Suppress.

通常、このようマッチ線のプリチャージ電圧およびマッチ線電圧に対する比較基準電圧は、CAM内部に設けられる電源回路を用いて生成される。前述の特許文献1の構成においては、マッチ線プリチャージ電圧レベルは、電源電圧VDDの1/2倍から1/5倍の間の電圧レベルである。しかしながら、動作周波数が、250MHzから350MHzとなるように高速動作が要求される場合、1個あたりの電源回路には設計値では1mA以上の動作電流を流す必要がある。さもなければ、高速動作できず、マッチ線を十分に充電することができなくなる問題が生じる。   Normally, the match line precharge voltage and the comparison reference voltage for the match line voltage are generated using a power supply circuit provided in the CAM. In the configuration of Patent Document 1 described above, the match line precharge voltage level is a voltage level between 1/2 times and 1/5 times the power supply voltage VDD. However, when a high-speed operation is required so that the operating frequency is 250 MHz to 350 MHz, it is necessary to pass an operating current of 1 mA or more by design value to each power supply circuit. Otherwise, high speed operation cannot be performed, and there is a problem that the match line cannot be sufficiently charged.

すなわち、製造工程のプロセスばらつきにより、トランジスタの特性がばらつき、また動作温度条件によっても、トランジスタの動作特性が変わる。また、同一ウェハ上においても、半導体チップのウェハ上の位置に応じて、製造パラメータがばらつく。特に、MOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)を構成要素として利用する場合、プロセスばらつきおよび動作温度に応じてドレイン電流Idが変動し、動作速度が変動する。すなわち、MOSトランジスタのワースト仕上がり条件および高温動作条件下においては、MOSトランジスタのドレイン電流Idが減少し動作速度が低下する。したがって、通常の必要とされる動作速度を確保するためには、1個あたりの電源回路にティピカル仕上がりで、設計値の2倍以上(約2mA以上)の動作電流を流す必要がある。しかしながら、この場合、MOSトランジスタのベスト仕上がり条件のトランジスタにおいては、その動作電流が約2倍となり、約4mAの動作電流が流れる。   That is, transistor characteristics vary due to process variations in the manufacturing process, and transistor operating characteristics also vary depending on operating temperature conditions. Even on the same wafer, the manufacturing parameters vary depending on the position of the semiconductor chip on the wafer. In particular, when a MOS transistor (insulated gate field effect transistor) is used as a constituent element, the drain current Id varies depending on process variations and operation temperature, and the operation speed varies. In other words, the drain current Id of the MOS transistor decreases and the operation speed decreases under worst finish conditions and high temperature operation conditions of the MOS transistor. Therefore, in order to ensure a normal required operating speed, it is necessary to flow an operating current of at least twice (about 2 mA or more) the design value with a typical finish to each power supply circuit. However, in this case, in the MOS transistor having the best finish condition, the operating current is approximately doubled, and an operating current of about 4 mA flows.

最近のプロセスにおける配線またはビアの微細化および配線の薄膜化により、配線のエレクトロマイグレーション耐性が弱くなっている。したがって、このようなベスト仕上がり条件のMOSトランジスタが大きな動作電流を流す場合、配線またはビアが破壊する可能性があり、十分に動作電流を増加させることができない。このため、電源回路を安定に高速化することができなくなるという問題が生じる。   Due to the miniaturization of wirings or vias and the thinning of wirings in recent processes, the electromigration resistance of wirings has become weak. Therefore, when a MOS transistor with such a best finish condition flows a large operating current, the wiring or via may be destroyed, and the operating current cannot be increased sufficiently. For this reason, the problem that it becomes impossible to speed up a power supply circuit stably arises.

また、マッチ線プリチャージ電圧が、電源電圧VDDの1/2倍から1/5倍のレベルの内部電圧の場合、低電位のレベルを判定するために、一般に、クロスカップル型マッチアンプが用いられる。このようなクロスカッル型マッチアンプにおいては、ワースト仕上がり条件下では、マッチ線の電位が低くなるほど、このマッチ線電位をゲートに受けるマッチアンプのNチャネルMOSトランジスタのドレイン電流Idが減少し、判定に時間を要する。また、誤判定が生じる可能性がある。   In addition, when the match line precharge voltage is an internal voltage that is 1/2 to 1/5 times the power supply voltage VDD, a cross-coupled match amplifier is generally used to determine the low potential level. . In such a cross-curl type match amplifier, under the worst finish conditions, the drain current Id of the N-channel MOS transistor of the match amplifier that receives the match line potential at the gate decreases as the match line potential decreases. Cost. In addition, erroneous determination may occur.

単純にマッチ線プリチャージ電位を高くした場合、オフリーク電流が少なく消費電力に影響の小さいワースト仕上がり条件のMOSトランジスタに対しては、高速化を実現することができる。しかしながら、ベスト仕上がり条件のMOSトランジスタについては、オフリーク電流が大きくなり消費電流が増大するため、さらに消費電力が増大するという問題が生じる。   When the match line precharge potential is simply increased, high speed can be realized for the MOS transistor having the worst finish condition with less off-leakage current and less influence on power consumption. However, the MOS transistor under the best finish condition has a problem that the off-leakage current increases and the current consumption increases, which further increases the power consumption.

また、マッチ線の電位を検出するクロスカップル型マッチアンプにおいては、参照電位を用いてマッチ線電位のレベルを判定している。1つのエントリにおいて1つのCAMセルのみが不一致状態のときには、この1つのCAMセルのNチャネルMOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)で構成されるサーチトランジスタのみを用いてマッチ線を接地電圧レベル(VSS)に放電または電源電圧レベル(VDD)に充電する。したがって、マッチ線を駆動するNチャネルMOSトランジスタがワースト仕上がり条件のトランジスタでありかつ高温動作条件下においては、マッチ線の電位が参照電位以下に低下して、マッチアンプが不一致と判定するまでに時間を要することになる。不一致時の判定時間を早くするためには、マッチ線電位に対する参照電位レベルを上昇させ、マッチ線電位と参照電位レベルとの電位差を小さくし、早くマッチ線電位が参照電位に到達するようにしなければならない。   In a cross-coupled match amplifier that detects the match line potential, the level of the match line potential is determined using a reference potential. When only one CAM cell is in a disagreement state in one entry, the match line is set to the ground voltage level (using only the search transistor composed of the N channel MOS transistor (insulated gate field effect transistor) of this one CAM cell. VSS) is discharged or charged to the power supply voltage level (VDD). Therefore, when the N-channel MOS transistor for driving the match line is a worst-finished transistor and under high-temperature operation conditions, the match line potential drops below the reference potential, and the match amplifier determines that there is a mismatch. Will be required. In order to speed up the judgment time when there is a mismatch, the reference potential level with respect to the match line potential must be increased, the potential difference between the match line potential and the reference potential level must be reduced, and the match line potential must quickly reach the reference potential. I must.

一方、NチャネルMOSトランジスタがベスト仕上がり条件下においては、マッチ線の電位を放電するのは速くできる。しかしながら、マッチ線が一致状態の場合には、マッチ線はプリチャージ電位レベルと同様のHレベル(マッチアンプが“1”と判定するレベル)に維持する必要がある。この場合、ベスト仕上がり条件下では、オフリーク電流が大きく、一致状態のエントリのマッチ線に接続される複数のCAMセルのNチャネルMOSトランジスタにより、対応のマッチ線電位が短期間で低下する。したがって、マッチアンプ動作前にマッチ線プリチャージが終了してからマッチ線電位をマッチアンプが“1”と判断するHレベルにマッチ線が維持される時間(データ保持時間)が減少する。この場合には、マッチ線電位に対する参照電位レベルを低下させ、マッチ線のプリチャージ電位とマッチ線参照電位との電位差を拡大し、十分なデータ保持時間を確保する必要がある。   On the other hand, when the N channel MOS transistor is in the best finish condition, the match line potential can be discharged quickly. However, when the match line is in the coincidence state, the match line needs to be maintained at the same H level as the precharge potential level (the level at which the match amplifier determines “1”). In this case, under the best finish conditions, the off-leakage current is large, and the corresponding match line potential is lowered in a short period by the N-channel MOS transistors of the plurality of CAM cells connected to the match line of the matching entry. Accordingly, the time (data retention time) during which the match line is maintained at the H level where the match amplifier determines that the match line potential is “1” after the match line precharge is completed before the match amplifier operation is reduced. In this case, it is necessary to reduce the reference potential level with respect to the match line potential, expand the potential difference between the precharge potential of the match line and the match line reference potential, and ensure a sufficient data holding time.

従って、MOSトランジスタの仕上がり条件に応じて、マッチ線電位およびマッチ線参照電位に対して要求される条件が相反する。このマッチ線プリチャージ電位とマッチ線参照電位の相反する関係は、マッチ線を電源電圧VDDにプリチャージする回路構成の場合においても同じであり、同様の問題が生じる。   Therefore, the conditions required for the match line potential and the match line reference potential are contradictory in accordance with the finish conditions of the MOS transistor. The conflicting relationship between the match line precharge potential and the match line reference potential is the same in the case of a circuit configuration in which the match line is precharged to the power supply voltage VDD, and the same problem occurs.

前述の特許文献1においては、マッチ線電圧の振幅を低減するとともに、参照電位を低下させる構成が示されている。この構成においては、後に説明する本発明の構成の電源回路の相当する中間電位発生回路を備える。これにより、マッチ線を中間電位にプリチャージし、一致状態で分離されたマッチ線電位MLMAを電源電圧に駆動して、検索結果を一致と識別する。逆に、不一致の場合には、分離されたマッチ線電位MLMAを接地電圧(GND)レベルに駆動して、検索結果を不一致と識別する。   In the aforementioned Patent Document 1, a configuration is shown in which the amplitude of the match line voltage is reduced and the reference potential is lowered. This configuration includes an intermediate potential generation circuit corresponding to a power supply circuit having a configuration of the present invention described later. As a result, the match line is precharged to an intermediate potential, the match line potential MLMA separated in the match state is driven to the power supply voltage, and the search result is identified as a match. Conversely, in the case of a mismatch, the separated match line potential MLMA is driven to the ground voltage (GND) level, and the search result is identified as a mismatch.

しかしながら、この特許文献1においては、マッチ線電位そのものをマッチ線参照電位と比較する構成において、トランジスタの製造パラメータのばらつきおよび動作温度条件のばらつきに応じた各回路の動作速度の調整などについては何ら考慮していない。   However, in this Patent Document 1, in the configuration in which the match line potential itself is compared with the match line reference potential, there is nothing about adjustment of the operation speed of each circuit according to variations in transistor manufacturing parameters and operation temperature conditions. Not considered.

また、通常、半導体装置においては、製造工程の最終工程であるテスト工程において、動作状態をテストして、最適な動作条件を満たすようにヒューズ素子のプログラムにより、動作条件(動作電流、内部電圧レベル等、動作タイミング)を調整することが行われる。しかしながら、半導体チップ毎にプロセスの仕上がり具合を検査し、その検査結果に従ってヒューズ素子で調整するのは困難である。例えば、同一の半導体ウェハにおいてもその中央部と周辺部とでは、トランジスタの仕上がり具合が異なる場合があり、半導体チップ毎に検査してヒューズ素子を各半導体チップ毎にプログラムすると、テスト時間が増大しコストが増大する。また、動作温度は、動作環境および使用条件などで異なり、特定の温度条件に対してヒューズプログラムにより調整しても、異なる温度条件に対応することができない。   In general, in a semiconductor device, in a test process, which is the final process of the manufacturing process, the operating conditions are tested and the operating conditions (operating current, internal voltage level) are determined by the fuse element program so as to satisfy the optimal operating conditions. The operation timing is adjusted. However, it is difficult to inspect the finish of the process for each semiconductor chip and adjust with the fuse element according to the inspection result. For example, even in the same semiconductor wafer, the transistor finish may be different between the central part and the peripheral part of the semiconductor wafer. If the inspection is performed for each semiconductor chip and the fuse element is programmed for each semiconductor chip, the test time increases. Cost increases. In addition, the operating temperature varies depending on the operating environment and use conditions, and even if the specific temperature conditions are adjusted by the fuse program, the different temperature conditions cannot be handled.

それゆえ、この発明の目的は、低消費電流でかつ高速で安定に動作する半導体装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that operates stably at high speed with low current consumption.

この発明の他の目的は、トランジスタの動作特性および動作温度に係わらず低消費電流でかつ高速で安定に検索動作を行うことのできる半導体装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of performing a search operation stably at high speed with low current consumption regardless of the operation characteristics and operation temperature of a transistor.

この発明に係る半導体装置は、要約すれば、電流モニタ用のトランジスタを設け、このモニタ用トランジスタを流れるドレイン電流に応じて、装置内で生成される電圧のレベルの調整または回路の動作電流の調整を行なう。   In summary, the semiconductor device according to the present invention is provided with a current monitoring transistor, and according to the drain current flowing through the monitoring transistor, the level of the voltage generated in the device or the operation current of the circuit is adjusted. To do.

すなわち、この発明の実施の形態1に従う半導体装置は、各々が参照データを格納する複数のエントリを有するメモリアレイと、各エントリに対応して配置され、各々が対応のエントリの参照データと与えられた検索データとの一致/不一致に応じた電位を伝達する複数のマッチ線と、対応のエントリのマッチ線の電位を基準電位と比較し、その比較結果に応じた信号を出力する複数のマッチアンプとを含む。複数のエントリ各々においては、行方向に配列される内容参照メモリセル(CAMセル)が設けられる。複数のマッチ線の各々は、各エントリに対応して配置され、各々は対応のエントリの連想メモリセルに結合されるとともに、所定のプリチャージ電位にプリチャージされる。   In other words, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention has a memory array having a plurality of entries each storing reference data, arranged corresponding to each entry, and each is provided with reference data of a corresponding entry. A plurality of match amplifiers that transmit a potential corresponding to the match / mismatch with the search data and a match potential of the corresponding entry to a reference potential and output a signal corresponding to the comparison result Including. In each of the plurality of entries, content reference memory cells (CAM cells) arranged in the row direction are provided. Each of the plurality of match lines is arranged corresponding to each entry, and each of the match lines is coupled to the content addressable memory cell of the corresponding entry and is precharged to a predetermined precharge potential.

この発明の一実施の形態に従う半導体装置は、さらに、モニタ用トランジスタを含み、このモニタ用トランジスタを流れる電流に応じた信号を生成する電流モニタ回路と、プリチャージ電圧および基準電圧のうち少なくとも1つの電圧を発生する電源回路を備える。モニタ用トランジスタは、メモリセルアレイと同一半導体基板上に形成される。電源回路は、この電流モニタ回路の出力信号に従って発生電圧のレベルを調整する。
複数のエントリに共通に設けられ、装置外部からの外部検索データに従って検索データを生成してこれらの複数のエントリに伝達するサーチ線駆動回路がさらに設けられる。電源回路は、このサーチ線駆動回路に対する動作電源電圧を発生するサーチ線電源電圧発生回路を含む。サーチ線電源電圧発生回路は、電流モニタ回路の出力信号に従って動作電流が調整され、サーチ線電源電圧が所定のレベルであるかを判定するレベル検出回路と、このレベル検出回路の出力信号に従って選択的に前記サーチ線電源電圧を生成する回路とを備える。電源回路はプリチャージ電圧を発生し、モニタ用トランジスタを流れる電流の減少に応じて該プリチャージ電圧を上昇させる
The semiconductor device according to one embodiment of the present invention further includes a monitor transistor, and generates a signal corresponding to the current flowing through the monitor transistor, and at least one of the precharge voltage and the reference voltage. A power supply circuit for generating a voltage is provided. The monitor transistor is formed on the same semiconductor substrate as the memory cell array. The power supply circuit adjusts the level of the generated voltage in accordance with the output signal of the current monitor circuit.
There is further provided a search line driving circuit that is provided in common to the plurality of entries, generates search data in accordance with external search data from the outside of the apparatus, and transmits the search data to the plurality of entries. The power supply circuit includes a search line power supply voltage generation circuit for generating an operation power supply voltage for the search line drive circuit. The search line power supply voltage generation circuit adjusts the operating current according to the output signal of the current monitor circuit, selectively detects the search line power supply voltage according to the output signal of the level detection circuit, and determines whether the search line power supply voltage is at a predetermined level. And a circuit for generating the search line power supply voltage. The power supply circuit generates a precharge voltage and raises the precharge voltage in accordance with a decrease in the current flowing through the monitor transistor .

この発明の別の実施の形態に従う半導体装置は、複数のエントリを有するメモリアレイと、各エントリに対応して設けられる複数のマッチ線と、各マッチ線に対応して設けられる複数のマッチアンプを含む。各エントリにおいては、行方向に配列される内容参照メモリセルが配置される。各マッチ線は、各エントリに対応して配置され、対応のエントリの内容参照メモリセルに結合されるとともに、所定のプリチャージ電位にプリチャージされる。各マッチアンプは、各エントリに対応して配置され、各々、対応のエントリのマッチ線の電位を参照電位と比較し、その比較結果に応じた信号を出力する。   A semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes a memory array having a plurality of entries, a plurality of match lines provided corresponding to each entry, and a plurality of match amplifiers provided corresponding to each match line. Including. In each entry, content reference memory cells arranged in the row direction are arranged. Each match line is arranged corresponding to each entry, coupled to the content reference memory cell of the corresponding entry, and precharged to a predetermined precharge potential. Each match amplifier is arranged corresponding to each entry, and compares the match line potential of the corresponding entry with the reference potential, and outputs a signal corresponding to the comparison result.

この別の実施の形態に従う半導体装置は、さらに、電流モニタ用のトランジスタを含み、このモニタ用トランジスタを流れる電流に応じた信号を生成する電流モニタ回路と、プリチャージ電圧および基準電圧のうち少なくとも1つの電圧を発生する電源回路を備える。モニタ用トランジスタはメモリセルアレイと同一半導体基板上に形成される。また、電源回路は、この電流モニタ回路の出力信号に従って内部回路の動作電流量を調整する。   The semiconductor device according to another embodiment further includes a current monitoring transistor, and generates a signal corresponding to the current flowing through the monitoring transistor, and at least one of the precharge voltage and the reference voltage. A power supply circuit for generating two voltages; The monitor transistor is formed on the same semiconductor substrate as the memory cell array. The power supply circuit adjusts the operating current amount of the internal circuit in accordance with the output signal of the current monitor circuit.

この発明においては、モニタ用トランジスタを用いてその電流量に応じて内部動作条件を調整している。したがって、プロセスパラメータのばらつきおよび動作温度条件の変動をモニタし、最適動作条件を設定することができる。これにより、各半導体チップ毎に動作条件を調整することができ、低消費電流で高速動作する半導体装置を実現することができる。   In the present invention, the internal operating conditions are adjusted in accordance with the amount of current using the monitoring transistor. Therefore, it is possible to set the optimum operating condition by monitoring the variation of the process parameter and the fluctuation of the operating temperature condition. As a result, the operating conditions can be adjusted for each semiconductor chip, and a semiconductor device that operates at high speed with low current consumption can be realized.

この発明に従う半導体装置の全体の構成を概略的に示す図である。1 schematically shows an entire configuration of a semiconductor device according to the present invention. FIG. 図1に示すメモリアレイに配置されるメモリセルの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of memory cells arranged in the memory array shown in FIG. 1. 図1に示すメモリアレイに含まれるメモリセルの変更例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a modification example of a memory cell included in the memory array shown in FIG. 1. この発明の実施の形態1に従う半導体装置の要部の構成を概略的に示す図である。1 schematically shows a structure of a main portion of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. FIG. 図4に示すマッチアンプの構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a match amplifier illustrated in FIG. 4. 図5に示すラッチ回路の構成の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of a latch circuit illustrated in FIG. 5. 図4および図5に示す構成の動作を示すタイミング図である。FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the configuration shown in FIGS. 4 and 5. この発明の実施の形態1におけるマッチ線基準電位のレベル調整動作を示す図である。It is a figure which shows the level adjustment operation | movement of the match line reference electric potential in Embodiment 1 of this invention. 図4に示す電流モニタ回路の構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration of a current monitor circuit illustrated in FIG. 4. 図9に示す電流モニタ回路の動作およびレベル調整動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation and a level adjustment operation of the current monitor circuit shown in FIG. 9. 図4に示す電流モニタ回路の変更例1の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a first modification of the current monitor circuit shown in FIG. 4. 図11に示す電流モニタ回路の動作を示すタイミング図である。FIG. 12 is a timing diagram illustrating an operation of the current monitor circuit illustrated in FIG. 11. 図4に示す電流モニタ回路の変更例2の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a second modification of the current monitor circuit illustrated in FIG. 4. 図4に示す電流モニタ回路の変更例3の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third modification of the current monitor circuit shown in FIG. 4. 図4に示す電流モニタ回路の変更例4の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a fourth modification of the current monitor circuit illustrated in FIG. 4. 図4に示す電流モニタ回路の変更例5の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fifth modification of the current monitor circuit illustrated in FIG. 4. 図4に示す電流モニタ回路の変更例6の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a sixth modification of the current monitor circuit shown in FIG. 4. 図17に示す電流モニタ回路のチューニング前の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement before tuning of the current monitor circuit shown in FIG. 図17に示す電流モニタ回路のチューニング後の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement after tuning of the current monitor circuit shown in FIG. 図17に示す電流モニタ回路の変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of the current monitor circuit shown in FIG. 図20に示す電流モニタ回路のチューニング前の動作を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an operation before tuning of the current monitor circuit shown in FIG. 20. 図20に示す電流モニタ回路のチューニング後の動作を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an operation after tuning of the current monitor circuit shown in FIG. 20. 図4に示す電源回路の構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a power supply circuit shown in FIG. 4. 図23に示す電源回路の出力電圧レベル調整動作を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an output voltage level adjustment operation of the power supply circuit shown in FIG. 23. 図23に示すチューナブル参照電位発生回路の構成の一例を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an example of a configuration of a tunable reference potential generation circuit shown in FIG. 23. 図23に示すマッチ線基準電位発生回路の構成の一例を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an example of a configuration of a match line reference potential generation circuit shown in FIG. 23. 図23に示すマッチ線基準電位発生回路の変更例1の構成を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a first modification of the match line reference potential generation circuit shown in FIG. 23. 図23に示す電源回路の変更例の構成を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a modified example of the power supply circuit shown in FIG. 23. 図28に示すチューニング機能付き参照電位発生回路の構成を概略的に示す図である。FIG. 29 is a diagram schematically showing a configuration of a reference potential generating circuit with a tuning function shown in FIG. 28. 図29に示すチューニング機能付き参照電位発生回路のチューニング条件を一覧にして示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a list of tuning conditions of the reference potential generating circuit with a tuning function shown in FIG. 29. 図28に示すチューニング機能付き参照電位発生回路の変更例の構成を概略的に示す図である。FIG. 29 is a diagram schematically showing a configuration of a modification example of the reference potential generating circuit with a tuning function shown in FIG. 28. 図31に示すレベル調整用バッファの構成の一例を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing an example of a configuration of a level adjustment buffer shown in FIG. 31. 図4に示す電源回路のサーチ線駆動回路用の電源回路の構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a power supply circuit for a search line driving circuit of the power supply circuit shown in FIG. 4. 図33に示すディテクタの構成を概略的に示す図である。FIG. 34 is a diagram schematically showing a configuration of a detector shown in FIG. 33. この発明の実施の形態2に従う半導体装置の要部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the principal part of the semiconductor device according to Embodiment 2 of this invention. 図35に示す回路の動作を示す波形図である。FIG. 36 is a waveform diagram showing an operation of the circuit shown in FIG. 35. 図35に示す遅延回路の構成の一例を示す図である。FIG. 36 is a diagram showing an example of a configuration of a delay circuit shown in FIG. 35. 図37に示す遅延回路の動作を示す波形図である。FIG. 38 is a waveform diagram showing an operation of the delay circuit shown in FIG. 37. 図35に示す遅延回路の変更例の一例を示す図である。FIG. 36 is a diagram showing an example of a modification of the delay circuit shown in FIG. 35. 図39に示す遅延回路の動作を示す波形図である。FIG. 40 is a waveform diagram showing an operation of the delay circuit shown in FIG. 39. この発明の実施の形態3に従う半導体装置の要部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the principal part of the semiconductor device according to Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に従う半導体装置の要部の変更例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the example of a change of the principal part of the semiconductor device according to Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に従う半導体装置の変更例2の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the modification 2 of the semiconductor device according to Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に従う半導体装置の要部の変更例3の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the modification 3 of the principal part of the semiconductor device according to Embodiment 3 of this invention.

[実施の形態1]
図1は、この発明に従う半導体装置の全体の構成を概略的に示す図である。図1において、半導体装置(CAMチップ)1は、複数のエントリERYを含むメモリアレイ2を含む。エントリERYは、一例として、256Kから512K個設けられる。各エントリERYにおいては、CAMセルが行方向に整列して配置される。1エントリERYには、一例として、40から80ビットのCAMセルが配置される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 schematically shows a whole structure of a semiconductor device according to the present invention. In FIG. 1, a semiconductor device (CAM chip) 1 includes a memory array 2 including a plurality of entries ERY. As an example, 256K to 512K entries ERY are provided. In each entry ERY, CAM cells are arranged in the row direction. For example, a 40 to 80-bit CAM cell is arranged in one entry ERY.

メモリアレイ2に対し、サーチ線駆動回路3、アドレスデコーダ4および書込/読出アンプ回路5が設けられる。サーチ線駆動回路3は、検索動作時、アドレス/データ入出力回路7から与えられるデータDQを検索データとして受け、メモリアレイ2内に設けられるサーチ線に検索データビットを伝達する。   For memory array 2, search line drive circuit 3, address decoder 4 and write / read amplifier circuit 5 are provided. Search line drive circuit 3 receives data DQ supplied from address / data input / output circuit 7 as search data during a search operation, and transmits a search data bit to a search line provided in memory array 2.

アドレスデコーダ4は、アドレス/データ入出力回路7からのアドレス信号ADDに従ってメモリアレイ2のエントリを選択する信号を生成する。アドレスデコーダ4によりメモリアレイのエントリを選択して、メモリアレイ2の選択エントリへのデータの書込および読出を行なう。書込/読出アンプ回路5は、アドレスデコーダ4により指定されたエントリに対するデータの書込またはデータの読出を実行する。書込時においては、アドレス/データ入出力回路7からの書込データが書込/読出アンプ回路5の書込アンプへ転送され、読出時においては、書込/読出アンプ回路5からの内部読出がアドレス/データ入出力回路7へ転送されて装置外部に読出される。   Address decoder 4 generates a signal for selecting an entry in memory array 2 in accordance with address signal ADD from address / data input / output circuit 7. The address decoder 4 selects an entry in the memory array, and writes and reads data to and from the selected entry in the memory array 2. Write / read amplifier circuit 5 writes data to or reads data from an entry designated by address decoder 4. At the time of writing, write data from address / data input / output circuit 7 is transferred to the write amplifier of write / read amplifier circuit 5, and at the time of reading, internal reading from write / read amplifier circuit 5 is performed. Is transferred to the address / data input / output circuit 7 and read out of the apparatus.

マッチアンプ回路6は、その構成は後に詳細に説明するが、エントリERYそれぞれに対応して設けられるマッチアンプを含み、検索動作時、各エントリに対して設けられたマッチ線の電位を検出し、その検出結果に従って検索データとエントリの記憶データ(参照データ)の一致/不一致を示す信号を生成する。   Although the configuration of the match amplifier circuit 6 will be described in detail later, it includes a match amplifier provided corresponding to each entry ERY, and detects the potential of the match line provided for each entry during the search operation. A signal indicating a match / mismatch between the search data and the stored data (reference data) of the entry is generated according to the detection result.

この検索動作および外部との間のデータの書込/読出の動作モードは、命令入力回路8が、外部からの動作モードを指示するコマンド(命令)CMDEに従って内部コマンドCMDを生成して指定される。内部コマンドCMDが制御回路9に与えられ、各動作モードが設定される。   The operation mode of the search operation and external data writing / reading is specified by the instruction input circuit 8 generating an internal command CMD in accordance with a command (instruction) CMDE for instructing an external operation mode. . An internal command CMD is given to the control circuit 9, and each operation mode is set.

制御回路9に対しては、クロック発生回路10からの内部クロック信号CLKが与えられ、各動作サイクルがこの内部クロックCLKにより規定される。クロック発生回路10は、外部からのクロック信号CLKEをバッファ処理および/または分周などをして、内部クロック信号CLKを生成する。   The control circuit 9 is supplied with the internal clock signal CLK from the clock generation circuit 10, and each operation cycle is defined by the internal clock CLK. The clock generation circuit 10 performs buffer processing and / or frequency division on an external clock signal CLKE to generate an internal clock signal CLK.

半導体装置1において、さらに、CAM固有のプライオリティエンコーダ11およびサーチ結果出力回路12が設けられる。プライオリティエンコーダ11は、マッチアンプ回路6からの各マッチアンプの出力信号に従って、一致を示すエントリが複数存在する場合、所定の優先順位に従って(たとえば最小アドレス)エントリを選択し、一致を示すエントリを指定するエントリアドレスを生成するとともに一致/不一致判定結果を示す信号を出力する。サーチ結果出力回路12は、プライオリティエンコーダ11からの一致/不一致結果およびエントリアドレスを外部へサーチ結果SRとして出力する。   The semiconductor device 1 is further provided with a priority encoder 11 and a search result output circuit 12 unique to the CAM. The priority encoder 11 selects an entry according to a predetermined priority (for example, the minimum address) and designates an entry indicating a match when there are a plurality of entries indicating a match according to the output signal of each match amplifier from the match amplifier circuit 6 An entry address to be generated is generated and a signal indicating a match / mismatch determination result is output. The search result output circuit 12 outputs the match / mismatch result and the entry address from the priority encoder 11 to the outside as a search result SR.

マッチアンプ回路6におけるマッチ線プリチャージ電位等を生成するために電源回路14が設けられ、また、電源回路14の生成する電圧レベルのトリミングを固定的に行なうヒューズプログラム回路16が設けられる。また、マッチアンプ回路6内において、内部に配置されるローカル電源回路によりマッチ線参照電位が生成される。   A power supply circuit 14 is provided for generating a match line precharge potential or the like in the match amplifier circuit 6, and a fuse program circuit 16 for fixedly trimming a voltage level generated by the power supply circuit 14 is provided. In the match amplifier circuit 6, a match line reference potential is generated by a local power supply circuit disposed therein.

さらに、この発明に従って、内部に設けられるモニタ用トランジスタのドレイン電流をモニタする電流モニタ回路18が設けられる。この電流モニタ回路18は、CAMチップ(半導体装置)内の各トランジスタ(MOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ))と同一製造工程で形成されるモニタ用トランジスタを含み、このモニタ用トランジスタのドレイン電流(Id)に応じた信号を生成する。電源回路14およびマッチアンプ回路6においては、この電流モニタ回路18の生成するモニタ信号に従って、それぞれの生成する電圧のレベルまたは動作電流が調整される。   Further, according to the present invention, a current monitor circuit 18 for monitoring the drain current of the monitoring transistor provided therein is provided. The current monitor circuit 18 includes a monitor transistor formed in the same manufacturing process as each transistor (MOS transistor (insulated gate field effect transistor)) in the CAM chip (semiconductor device), and the drain current of the monitor transistor A signal corresponding to (Id) is generated. In the power supply circuit 14 and the match amplifier circuit 6, the level of the generated voltage or the operating current is adjusted according to the monitor signal generated by the current monitor circuit 18.

この電流モニタ回路18を用いて、内部の構成要素のMOSトランジスタの動作特性および温度条件に応じて、生成する内部電圧レベルおよびまたは動作電流量を調整する。MOSトランジスタのワースト仕上がり条件およびベスト仕上がり条件などの仕上がり条件ならびに高温および低温動作などの動作温度条件に応じて動作状態を調整することができる。これにより、高速かつ低消費電流で安定に検索動作を行なうCAM(半導体装置)を実現することができる。   Using this current monitor circuit 18, the generated internal voltage level and / or operating current amount are adjusted according to the operating characteristics and temperature conditions of the MOS transistors of the internal components. The operating state can be adjusted according to the finishing conditions such as the worst finishing condition and the best finishing condition of the MOS transistor, and the operating temperature conditions such as high temperature and low temperature operation. Thereby, it is possible to realize a CAM (semiconductor device) that performs a search operation stably at high speed and with low current consumption.

図2は、図1に示すメモリアレイ2に含まれるCAMセルの構成の一例を示す図である。図2に示すCAMセルは、参照データビットを記憶する記憶部SMCと、記憶データと検索データとを比較する検索部SRUと、マスク指示信号MASKに従ってCAMセルの検索動作を選択的にマスクするNチャネルMOSトランジスタNQ7とを含む。マスク用MOSトランジスタNQ7は、マッチ線MLと内部ノードND3との間に接続され、そのゲートにマスク指示信号MASKを受ける。   FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the CAM cell included in the memory array 2 shown in FIG. The CAM cell shown in FIG. 2 selectively masks the search operation of the CAM cell in accordance with the mask instruction signal MASK, the storage unit SMC that stores the reference data bits, the search unit SRU that compares the stored data and the search data. Channel MOS transistor NQ7. Mask MOS transistor NQ7 is connected between match line ML and internal node ND3, and receives a mask instruction signal MASK at its gate.

記憶部SMCは、実質的にSRAM(スタティック・ランダム・アクセス・メモリ)セルであり、反並行に接続されるインバータIV1およびIV2と、ワード線WL上の信号電位に従って内部ノードND1およびND2をそれぞれビット線BLおよび/BLに結合するNチャネルMOSトランジスタNQ1およびNQ2を含む。反並行接続または交差結合されるインバータIV1およびIV2が、インバータラッチを構成し、ノードND1およびND2に相補データを保持する。   Storage unit SMC is substantially an SRAM (Static Random Access Memory) cell, and inverters IV1 and IV2 connected in antiparallel and internal nodes ND1 and ND2 are respectively bitd according to the signal potential on word line WL. N channel MOS transistors NQ1 and NQ2 coupled to lines BL and / BL are included. Inverter-connected or cross-coupled inverters IV1 and IV2 form an inverter latch and hold complementary data at nodes ND1 and ND2.

検索部SRUは、ノードND3と接地ノードの間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ3およびNQ4と、ノードND3と接地ノードの間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ5およびNQ6とを含む。MOSトランジスタNQ3は、そのゲートがノードND1に接続され、MOSトランジスタNQ4は、そのゲートが補のサーチ線/SLに結合される。MOSトランジスタNQ5はそのゲートがノードND2に接続され、そのゲートがサーチ線SLに接続される。サーチ線SLおよび/SLに互いに相補な検索データビットが伝達される。   Search unit SRU includes N channel MOS transistors NQ3 and NQ4 connected in series between node ND3 and the ground node, and N channel MOS transistors NQ5 and NQ6 connected in series between node ND3 and the ground node. . MOS transistor NQ3 has its gate connected to node ND1, and MOS transistor NQ4 has its gate coupled to complementary search line / SL. MOS transistor NQ5 has its gate connected to node ND2, and its gate connected to search line SL. Search data bits complementary to each other are transmitted to search lines SL and / SL.

NチャネルMOSトランジスタNQ7は、マスク指示信号MASKがLレベルのときに非導通状態となり、マッチ線MLとノードND3を分離する。これにより、検索部SRUの検索結果はマッチ線ML電位に影響を及ぼさず、検索データビットを「ドントケア」状態に設定する。   N channel MOS transistor NQ7 is rendered non-conductive when mask designation signal MASK is at L level, and separates match line ML and node ND3. Thereby, the search result of the search unit SRU does not affect the match line ML potential, and sets the search data bit to the “don't care” state.

図2に示すCAMセルにおいては、記憶部SMCにおいてノードND1およびND2に相補データビットが格納される。検索データと記憶データの論理値は、ビット線BLおよびサーチ線SLを介して伝達されるデータビットを基準に考える。ビット線BLを介して伝達されるデータビットが、記憶部SMCのノードND1に格納され、ビット線/BLを介して伝達されるデータビットが、ノードND2に格納される。   In the CAM cell shown in FIG. 2, complementary data bits are stored in nodes ND1 and ND2 in storage unit SMC. The logical values of the search data and the storage data are considered based on data bits transmitted via the bit line BL and the search line SL. A data bit transmitted through bit line BL is stored in node ND1 of storage unit SMC, and a data bit transmitted through bit line / BL is stored in node ND2.

マスク指示信号MASKがHレベルに設定された検索時、ノードND1の記憶データビットとサーチ線SLを介して伝達される記憶データビットが等しい場合、MOSトランジスタNQ3およびNQ4の少なくとも一方がオフ状態、MOSトランジスタNQ5およびNQ6の少なくとも一方がオフ状態となる。したがって、マッチ線MLはプリチャージ電位レベルに維持される。一方、ビット線BLを介して伝達されるデータビット(ノードND1に格納されるデータビット)とサーチ線SLを介して伝達される検索データビットの論理値が異なる場合、MOSトランジスタNQ3およびNQ4がともにオン状態となるかまたはMOSトランジスタNQ5およびNQ6がともにオン状態となる。したがって、検索データビットと記憶データビットが不一致の場合には、マッチ線MLの電位が、プリチャージ電位レベルから変化する。通常、プリチャージ電位は後に説明するように、接地電位よりも高い電位レベルであり、不一致のCAMセルが、対応のマッチ線MLを接地電位VSS方向に放電する。この図2に示すCAMセルは、したがって、一致および不一致の2値判定を行なうBCAMセル(バイナリCAMセル)である。   At the time of search when mask instruction signal MASK is set to H level, if the stored data bit of node ND1 and the stored data bit transmitted through search line SL are equal, at least one of MOS transistors NQ3 and NQ4 is in an off state, MOS At least one of transistors NQ5 and NQ6 is turned off. Therefore, match line ML is maintained at the precharge potential level. On the other hand, when the logical values of the data bits transmitted through bit line BL (data bits stored in node ND1) and the search data bits transmitted through search line SL are different, MOS transistors NQ3 and NQ4 are both Either the on state or MOS transistors NQ5 and NQ6 are both on. Therefore, when the search data bit and the stored data bit do not match, the potential of match line ML changes from the precharge potential level. Normally, the precharge potential is higher than the ground potential, as will be described later, and mismatched CAM cells discharge the corresponding match line ML in the direction of the ground potential VSS. Therefore, the CAM cell shown in FIG. 2 is a BCAM cell (binary CAM cell) that performs binary determination of matching and mismatching.

図3は、メモリアレイ2のCAMセルの変更例を示す図である。図3に示すCAMセルにおいては、マスク機能は設けられていない。図3において、CAMセルは、2つの記憶部SMC1およびSMC2と、これらの記憶部SMC1およびSMC2に格納されるデータと検索データを比較する検索部SRUTを含む。   FIG. 3 is a diagram illustrating a modification example of the CAM cell of the memory array 2. The CAM cell shown in FIG. 3 is not provided with a mask function. In FIG. 3, the CAM cell includes two storage units SMC1 and SMC2, and a search unit SRUT that compares search data with data stored in these storage units SMC1 and SMC2.

記憶部SMC1は、相補データビットを記憶する反並行に接続されるインバータIV3およびIV4と、ワード線WL0上の信号に従ってインバータIV3の入力および出力ノードをそれぞれビット線BLnおよび/BLnに結合するNチャネルMOSトランジスタNQ8およびNQ9を含む。記憶部SMC2は、インバータラッチを構成するインバータIV5およびIV6と、ワード線WL1上の信号に従ってインバータIV5の入力ノードおよび出力ノードをそれぞれビット線BLn+1および/BLn+1に結合するNチャネルMOSトランジスタNQ10およびNQ11を含む。   Storage unit SMC1 includes inverters IV3 and IV4 connected in parallel to store complementary data bits, and N channels coupling the input and output nodes of inverter IV3 to bit lines BLn and / BLn, respectively, according to a signal on word line WL0. MOS transistors NQ8 and NQ9 are included. Storage unit SMC2 includes inverters IV5 and IV6 forming an inverter latch, and N channel MOS transistors NQ10 and NQ11 for coupling the input node and the output node of inverter IV5 to bit lines BLn + 1 and / BLn + 1, respectively, according to a signal on word line WL1. Including.

これらの記憶部SMC1およびSMC2は、それぞれSRAMセルで構成され、個々に、その記憶データを設定することができる。   Each of these storage units SMC1 and SMC2 is composed of SRAM cells, and the storage data can be individually set.

検索部SRUTは、マッチ線MLと接地ノードの間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ12および13と、マッチ線MLと接地線の間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ14およびNQ15を含む。MOSトランジスタNQ12のゲートは、インバータIV3の出力ノード(インバータIV4の入力ノード)に結合され、MOSトランジスタNQ13のゲートがサーチ線SLに結合される。MOSトランジスタNQ14のゲートが、記憶部SMC2のインバータIV5の出力ノード(インバータIV6の入力ノード)に結合され、MOSトランジスタ15のゲートが補のサーチ線/SLに結合される。   Search unit SRUT includes N channel MOS transistors NQ12 and 13 connected in series between match line ML and the ground node, and N channel MOS transistors NQ14 and NQ15 connected in series between match line ML and the ground line. Including. MOS transistor NQ12 has its gate coupled to the output node of inverter IV3 (input node of inverter IV4), and MOS transistor NQ13 has its gate coupled to search line SL. The gate of MOS transistor NQ14 is coupled to the output node of inverter IV5 (input node of inverter IV6) of storage unit SMC2, and the gate of MOS transistor 15 is coupled to complementary search line / SL.

この図3に示すCAMセルにおいては、記憶部SMC1およびSMC2に格納されるデータビットの論理値は、ビット線BLnおよびBLn+1を介してそれぞれ伝達されるデータビットの論理値に対応する。記憶部SMC1およびSMC2の記憶ノードNDT1およびNDT2にそれぞれ“1”のデータビットが格納されている場合、検索部SRUにおいては、MOSトランジスタNQ12およびNQ14は常時オフ状態である。したがって、サーチ線SLおよび/SLを介して伝達される検索データビットの論理値にかかわらず、マッチ線MLはプリチャージ電位レベルに維持される。すなわちこの場合、CAMセルは、常時、一致状態(ドントケア状態)を表現する。   In the CAM cell shown in FIG. 3, the logical values of the data bits stored in storage units SMC1 and SMC2 correspond to the logical values of the data bits transmitted through bit lines BLn and BLn + 1, respectively. When data bits “1” are stored in storage nodes NDT1 and NDT2 of storage units SMC1 and SMC2, respectively, in search unit SRU, MOS transistors NQ12 and NQ14 are always in an off state. Therefore, match line ML is maintained at the precharge potential level regardless of the logical value of the search data bit transmitted through search lines SL and / SL. That is, in this case, the CAM cell always expresses a matching state (don't care state).

一方、記憶部SMC1およびSMC2の記憶ノードNDT1およびNDT2に、データビット“0”が格納されている場合、検索部SRUTにおいては、MOSトランジスタNQ12およびNQ14は、常時オン状態である。この場合、サーチ線SLおよび/SLに伝達される検索データビットの論理値にかかわらず、MOSトランジスタNQ12およびNQ13の経路およびMOSトランジスタNQ14およびNQ15の経路の一方が、導通し、マッチ線MLが放電される。したがって、この場合には、CAMセルは、常時不一致状態を表現する(通常、常時不一致状態は利用されない)。   On the other hand, when data bit “0” is stored in storage nodes NDT1 and NDT2 of storage units SMC1 and SMC2, in search unit SRUT, MOS transistors NQ12 and NQ14 are always on. In this case, regardless of the logical value of the search data bit transmitted to search lines SL and / SL, one of the paths of MOS transistors NQ12 and NQ13 and the paths of MOS transistors NQ14 and NQ15 are conducted, and match line ML is discharged. Is done. Accordingly, in this case, the CAM cell always expresses a mismatch state (usually, the always mismatch state is not used).

一方、記憶部SMC1およびSMC2の記憶ノードNDT1およびNDT2にそれぞれデータビット“1”および“0”が格納されている場合、MOSトランジスタNQ12は、常時オフ状態、MOSトランジスタNQ14が、常時オン状態となる。この場合、サーチ線/SLにHレベルの電位(“1”)のデータが伝達されたとき、マッチ線MLが放電される。すなわち、記憶部SMC1およびSMC2にデータビット“1” および“0”が格納されているとき、検索部SRUTは、検索データビットが“0”のときにマッチ線MLを放電する。したがって、記憶部SMC1およびSMC2にデータビット“1”および“0”が格納されている場合、検索データが“1”のときには一致状態を示し、マッチ線MLがプリチャージ電位に保持され、検索データが“0”のときに不一致状態となり、マッチ線MLが放電される。   On the other hand, when data bits “1” and “0” are stored in storage nodes NDT1 and NDT2 of storage units SMC1 and SMC2, MOS transistor NQ12 is always off, and MOS transistor NQ14 is always on. . In this case, match line ML is discharged when data of H level potential (“1”) is transmitted to search line / SL. That is, when data bits “1” and “0” are stored in storage units SMC1 and SMC2, search unit SRUT discharges match line ML when the search data bit is “0”. Therefore, when data bits “1” and “0” are stored in storage units SMC1 and SMC2, a match state is indicated when search data is “1”, match line ML is held at the precharge potential, and the search data When “0” is “0”, a mismatch state occurs, and the match line ML is discharged.

逆に、記憶部SMC1およびSMC2の記憶ノードNDT1およびNDT2に、それぞれ、“0”および“1”が格納されている場合、MOSトランジスタNQ12が常時オン状態、MOSトランジスタNQ14が常時オフ状態である。したがって、サーチ線SLにHレベルの電位のデータビット(“1”)が伝達されたときに、マッチ線MLが放電される。したがって、記憶部SMC1およびSMC2にデータビット“0”および“1”が格納されている場合、検索データが“0”のときには一致状態を示し、マッチ線MLがプリチャージ電位に保持され、検索データが“1”のときに不一致状態となり、マッチ線MLが放電される。   Conversely, when “0” and “1” are stored in storage nodes NDT1 and NDT2 of storage units SMC1 and SMC2, respectively, MOS transistor NQ12 is always on and MOS transistor NQ14 is always off. Therefore, match line ML is discharged when a data bit (“1”) of an H level potential is transmitted to search line SL. Therefore, when data bits “0” and “1” are stored in storage units SMC1 and SMC2, a match state is indicated when search data is “0”, match line ML is held at the precharge potential, and the search data When “1” is “1”, a mismatch state occurs, and the match line ML is discharged.

この図3に示すCAMセルは、したがって、一致状態、不一致状態に加えて「ドントケア」状態を実現することができ、3値状態を記憶することができるTCAM(ターナリCAM)セルである。   Therefore, the CAM cell shown in FIG. 3 is a TCAM (Ternary CAM) cell that can realize a “don't care” state in addition to a match state and a mismatch state, and can store a ternary state.

なお、CAMセルとしては、図2および図3に示す構成においては、SRAMセルが利用されている。しかしながら、このSRAMセルに代えて、DRAMセルまたはロジック回路を用いてCAMセルが構成されてもよい。   As the CAM cell, an SRAM cell is used in the configuration shown in FIGS. However, instead of the SRAM cell, a CAM cell may be configured using a DRAM cell or a logic circuit.

図4は、この発明の実施の形態1に従う半導体装置(CAM)の要部の構成を概略的に示す図である。図4において、メモリアレイ(CMアレイ)2においては、複数のエントリERY0−ERYnが設けられる。エントリERY0−ERYn各々において、CAMセルMCC0−MCCmが行方向に整列して配置される。CAMセルMCC0−MCCmとしては、図2に示す2値CAMセルおよび図3に示す3値CAMセルのいずれが用いられてもよい。   FIG. 4 schematically shows a structure of a main portion of the semiconductor device (CAM) according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, in the memory array (CM array) 2, a plurality of entries ERY0 to ERYn are provided. In each of the entries ERY0 to ERYn, CAM cells MCC0 to MCCm are arranged in the row direction. As the CAM cells MCC0 to MCCm, either the binary CAM cell shown in FIG. 2 or the ternary CAM cell shown in FIG. 3 may be used.

エントリERY0−ERYnそれぞれに対応してマッチ線ML0−MLnが設けられる。これらのマッチ線ML0−MLnの各々は対応のエントリERY0−ERYnに含まれるCAMセルMCC0−MCCmに共通に結合される。   Match lines ML0-MLn are provided corresponding to entries ERY0-ERYn, respectively. Each of match lines ML0-MLn is commonly coupled to CAM cells MCC0-MCCm included in corresponding entries ERY0-ERYn.

エントリERY0−ERYnの列方向に整列するCAMセルに対しサーチ線の対SL0,/SL0、SL1,/SL1、…SLm,/SLmがそれぞれ設けられる。これらのサーチ線対SL0,/SL0−SLm,/SLmは、それぞれ対応の列のCAMセルMCC0−MCCmの検索部(SRUまたはSRUT)に共通に結合される。したがって、検索動作時においては、エントリERY0−ERYnに対し、共通にサーチ線駆動回路3からのサーチデータが並行して伝達され、エントリERY0−ERYnにおいて並行して検索動作が行なわれる。   Search line pairs SL0, / SL0, SL1, / SL1,... SLm, / SLm are provided for CAM cells aligned in the column direction of entries ERY0 to ERYn. These search line pairs SL0, / SL0-SLm, / SLm are commonly coupled to search units (SRU or SRUT) of CAM cells MCC0-MCCm in the corresponding columns. Therefore, during the search operation, search data from search line drive circuit 3 is transmitted in parallel to entries ERY0-ERYn, and the search operations are performed in parallel in entries ERY0-ERYn.

図1に示すマッチアンプ回路6においては、マッチ線ML0−MLn各々に対応してマッチ線電位増幅/ラッチ回路MAP0−MAPnが設けられる。これらのマッチ線電位増幅/ラッチ回路MAP0−MAPnは、それぞれ同一構成を有し、プリチャージ回路20と、マッチ線電位判定回路22を含む。プリチャージ回路20は、対応のマッチ線ML0−MLnにマッチ線プリチャージ電圧VMPGを供給する。マッチ線電位判定回路22は、その構成は後に詳細に説明するが、対応のマッチ線ML0−MLnの電位を図示しない参照電位と比較し、その比較結果に基づいてマッチ線電位判定結果信号MLOUT0−MLOUTnを生成する。このマッチ線電位判定回路22は、また、内部にラッチ回路を含み、マッチ線電位判定結果信号MLOUT0−MLOUTnをラッチする機能を有する。   In match amplifier circuit 6 shown in FIG. 1, match line potential amplification / latch circuits MAP0 to MAPn are provided corresponding to match lines ML0 to MLn, respectively. These match line potential amplification / latch circuits MAP0 to MAPn have the same configuration, and include a precharge circuit 20 and a match line potential determination circuit 22. The precharge circuit 20 supplies the match line precharge voltage VMPG to the corresponding match lines ML0 to MLn. Although the configuration of match line potential determination circuit 22 will be described in detail later, the potential of corresponding match lines ML0-MLn is compared with a reference potential (not shown), and match line potential determination result signal MLOUT0- MLOUTn is generated. Match line potential determination circuit 22 also includes a latch circuit therein and has a function of latching match line potential determination result signals MLOUT0 to MLOUTn.

電源回路14は、マッチ線プリチャージ電圧VMPGを生成するMLプリチャージ電圧発生回路24と、サーチ線駆動時のハイレベル電圧を生成するSL電源電圧発生回路26を含む。MLプリチャージ電圧発生回路24が発生するマッチ線プリチャージ電圧VMPGは、電源電圧(VDD)よりも低い電圧の場合および電源電圧VDDレベルの場合がある。SL電源電圧発生回路26が生成する電圧は、電源電圧VDDよりも高い電圧レベルであり、サーチ線SL0,/SL0−SLm,/SLmをに高電圧を伝達して、CAMセルの検索部を高速で駆動する。   The power supply circuit 14 includes an ML precharge voltage generation circuit 24 that generates a match line precharge voltage VMPG, and an SL power supply voltage generation circuit 26 that generates a high-level voltage when the search line is driven. The match line precharge voltage VMPG generated by the ML precharge voltage generation circuit 24 may be lower than the power supply voltage (VDD) or may be at the power supply voltage VDD level. The voltage generated by the SL power supply voltage generation circuit 26 is at a voltage level higher than the power supply voltage VDD, and a high voltage is transmitted to the search lines SL0, / SL0-SLm, / SLm so that the search portion of the CAM cell can be performed at high speed. Drive with.

電流モニタ回路18は、CAMチップ内に形成されるMOSトランジスタを電流モニタ用トランジスタとして含み、このモニタ用MOSトランジスタを流れる電流Idを検知するId検知回路30と、Id検知回路30の検知するモニタ電流に応じたレベル調整信号を生成するId判定回路32を含む。Id判定回路32の出力信号に従って、MLプリチャージ電圧発生回路24の発生するマッチ線プリチャージ電圧VMPGまたは動作電流およびSL電源電圧発生回路26の発生する電圧のレベルの調整が行なわれ、また、SL電源電圧発生回路26の動作電流を調整する。このId判定回路32の出力信号はまた、マッチ線電位判定回路22へ供給され、その参照電位レベルの調整が行なわれる。   The current monitor circuit 18 includes a MOS transistor formed in the CAM chip as a current monitor transistor, an Id detection circuit 30 that detects a current Id that flows through the monitor MOS transistor, and a monitor current that is detected by the Id detection circuit 30. Id determination circuit 32 for generating a level adjustment signal corresponding to According to the output signal of Id determination circuit 32, the level of match line precharge voltage VMPG generated by ML precharge voltage generation circuit 24 or the operating current and voltage generated by SL power supply voltage generation circuit 26 is adjusted, and SL The operating current of the power supply voltage generation circuit 26 is adjusted. The output signal of the Id determination circuit 32 is also supplied to the match line potential determination circuit 22 and the reference potential level is adjusted.

モニタ用トランジスタを流れる電流Idは、CAMチップ内に形成されるMOSトランジスタの製造条件(仕上り条件)および動作温度条件を反映している。したがって、このCAMチップのトランジスタの動作特性に応じて、生成するマッチ線のプリチャージ電圧レベルおよび/またはマッチ線参照電位の調整または動作電流の調整を行なうことにより、動作速度変動を補償して、正確かつ高速かつ安定にまた低消費電流で検索動作を行うことができる。   The current Id flowing through the monitor transistor reflects the manufacturing condition (finishing condition) and operating temperature condition of the MOS transistor formed in the CAM chip. Therefore, by adjusting the precharge voltage level of the match line to be generated and / or the match line reference potential or adjusting the operating current according to the operating characteristics of the transistors of this CAM chip, the operating speed fluctuation is compensated, The search operation can be performed accurately, quickly and stably with low current consumption.

図5は、図4に示すマッチ線電位増幅/ラッチ回路MAP0−MAPnの構成の一例を示す図である。マッチ線電位増幅/ラッチ回路MAP0−MAPnは同一構成を有するため、図5においては、マッチ線MLiに対して設けられるマッチ線電位増幅/ラッチ回路MAPiの構成を代表的に示す。   FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of match line potential amplification / latch circuits MAP0 to MAPn shown in FIG. Since match line potential amplification / latch circuits MAP0 to MAPn have the same configuration, FIG. 5 representatively shows the configuration of match line potential amplification / latch circuit MAPi provided for match line MLi.

図5において、プリチャージ回路20は、マッチ線MLiをマッチ線プリチャージ電圧VMPGにプリチャージするNチャネルMOSトランジスタNT1を含む。このプリチャージ用MOSトランジスタNT1は、マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREの活性化時(Hレベルのとき)導通し、マッチ線プリチャージ電圧VMPGをマッチ線MLi上に伝達する。   In FIG. 5, precharge circuit 20 includes an N-channel MOS transistor NT1 for precharging match line MLi to match line precharge voltage VMPG. This precharge MOS transistor NT1 becomes conductive when the match line precharge enable signal MLPRE is activated (at the H level), and transmits the match line precharge voltage VMPG onto the match line MLi.

マッチ線電位判定回路22は、マッチ線参照電位生成回路(ローカル電源回路)35と、分離回路34と、クロスカップル型マッチアンプ36と、クロスカップル型マッチアンプ36の出力信号をラッチするラッチ回路38とを含む。   The match line potential determination circuit 22 includes a match line reference potential generation circuit (local power supply circuit) 35, a separation circuit 34, a cross couple type match amplifier 36, and a latch circuit 38 that latches an output signal of the cross couple type match amplifier 36. Including.

ローカル電源回路(マッチ線参照電位生成回路)35は、容量素子C1と、マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREに従って容量素子C1の主電極をプリチャージ電圧VMPG(=VML)レベルにプリチャージするNチャネルMOSトランジスタNT2と、参照電位低下指示信号REFDOWNに従って選択的に容量素子C1の主電極をノードND10に結合するNチャネルMOSトランジスタNT3と、ノードND10と接地ノードの間に結合される容量素子C2と、マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREに従って内部ノードND10を接地電位レベルにプリチャージするNチャネルMOSトランジスタNT4と、容量素子C3−Ckを含む。   The local power supply circuit (match line reference potential generating circuit) 35 is an N-channel MOS that precharges the capacitive element C1 and the main electrode of the capacitive element C1 to the precharge voltage VMPG (= VML) level according to the match line precharge enable signal MLPRE. Matching transistor NT2, N channel MOS transistor NT3 that selectively couples the main electrode of capacitive element C1 to node ND10 in accordance with reference potential lowering instruction signal REFDOWN, and capacitive element C2 coupled between node ND10 and the ground node N channel MOS transistor NT4 for precharging internal node ND10 to the ground potential level according to line precharge enable signal MLPRE, and capacitive elements C3-Ck are included.

容量素子C2は内部ノードND10と接地ノードの間に結合され、容量素子C3−Ckは、それぞれスイッチングMOSトランジスタNN3−NNkを介して内部ノードND10に結合される。これらのMOSトランジスタNN3−NNkは、電流モニタ回路18の出力信号をゲートに受け、選択的にオン状態となる。   Capacitance element C2 is coupled between internal node ND10 and the ground node, and capacitance elements C3-Ck are coupled to internal node ND10 via switching MOS transistors NN3-NNk, respectively. These MOS transistors NN3-NNk receive the output signal of the current monitor circuit 18 at their gates and are selectively turned on.

予め、マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREが“1”と分離指示信号MLIが“1”との条件によってマッチ線プリチャージ電圧VMPGにプリチャージされていた容量素子C1の主電極またはノードND12と、マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREによって接地されていたノードC2plusは、マッチ線電位判定直前にマッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREが“0”と参照電位低下指示信号REFDOWNが“1”との条件により、容量結合され、それぞれの電位差と容量差とによってノードND12は、マッチ線プリチャージ電圧VMPGより下降され、このノードND12のレヴェルは、マッチ線参照電位MLREFとして一致/不一致判定に用いられる。   Match with the main electrode or node ND12 of the capacitive element C1 that has been precharged to the match line precharge voltage VMPG in advance under the condition that the match line precharge enable signal MLPRE is “1” and the separation instruction signal MLI is “1”. The node C2plus grounded by the line precharge enable signal MLPRE is capacitively coupled according to the condition that the match line precharge enable signal MLPRE is “0” and the reference potential lowering instruction signal REFDOWN is “1” immediately before the match line potential determination. The node ND12 is lowered from the match line precharge voltage VMPG by the potential difference and the capacitance difference, and the level of the node ND12 is used as a match line reference potential MLREF for match / mismatch determination.

なお、ノードC2plusの容量は、電流モニタ回路18によってスイッチングMOSトランジスタNN3−NNkがオンまたはオフ状態とされることにより調整される。すなわち、電流モニタ回路18は、マッチ線電位判定直前のマッチ線参照電位MLREFを最適な値にコントロールすることができる。   Note that the capacitance of the node C2plus is adjusted by the current monitor circuit 18 when the switching MOS transistors NN3-NNk are turned on or off. That is, the current monitor circuit 18 can control the match line reference potential MLREF immediately before the match line potential determination to an optimal value.

分離回路34は、分離指示信号MLIに従ってマッチ線MLiを内部ノードND11に結合するNチャネルMOSトランジスタNT5と、マッチ線分離指示信号MLIに従って容量素子C1の主電極を内部ノードND12に結合するNチャネルMOSトランジスタNT6を含む。内部ノードND11にマッチ線MLi上の電位に応じたマッチ線電位MLMAを閉込め、また、内部ノードND12に、容量素子C1の主電極電位に応じた参照電位MLREFを閉じ込める。このとき、参照電位MLREFは、分離指示信号MLIに従って閉じ込められる直前に、参照電位低下指示信号REFDOWNによってマッチ線プリチャージ電圧VMPGよりも下降されたレベルである。次に、クロスカップル型マッチアンプ36で、マッチ線電位MLMAおよびマッチ線参照電位MLREFを差動増幅する。このマッチ線プリチャージ電位VMPGは、電源電圧VDDの1/2倍から1/5倍の電圧レベルであり、以下、マッチ線プリチャージ電圧VMLと称す。   Separation circuit 34 includes an N channel MOS transistor NT5 that couples match line MLi to internal node ND11 in accordance with isolation instruction signal MLI, and an N channel MOS that couples the main electrode of capacitive element C1 to internal node ND12 in accordance with match line isolation instruction signal MLI. Includes transistor NT6. The match line potential MLMA corresponding to the potential on the match line MLi is confined to the internal node ND11, and the reference potential MLREF corresponding to the main electrode potential of the capacitive element C1 is confined in the internal node ND12. At this time, reference potential MLREF is at a level lower than match line precharge voltage VMPG by reference potential lowering instruction signal REFDOWN immediately before confinement according to isolation instruction signal MLI. Next, the cross line type match amplifier 36 differentially amplifies the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF. The match line precharge potential VMPG has a voltage level that is 1/2 to 1/5 times the power supply voltage VDD, and is hereinafter referred to as a match line precharge voltage VML.

クロスカップル型マッチアンプ36は、交差結合されるPチャネルMOSトランジスタPT1およびPT2と、交差結合されるNチャネルMOSトランジスタNT8およびNT9と、マッチ線増幅イネーブル信号MAEの活性化時(Hレベルのとき)オン状態となり、MOSトランジスタPT1およびPT2のソースノードを電源電圧へ結合するPチャネルMOSトランジスタPT3と、マッチアンプイネーブル信号MAEの活性化に応答してMOSトランジスタNT8およびNT9のソースノードを接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタNT10を含む。   Cross-coupled match amplifier 36 is activated when cross-coupled P-channel MOS transistors PT1 and PT2, cross-coupled N-channel MOS transistors NT8 and NT9, and match line amplification enable signal MAE (when H level). P channel MOS transistor PT3 that couples the source nodes of MOS transistors PT1 and PT2 to the power supply voltage and MOS transistor NT8 and NT9 source nodes are coupled to the ground node in response to activation of match amplifier enable signal MAE. N channel MOS transistor NT10 to be included.

このクロスカップル型マッチアンプ36は、MOSトランジスタPT1およびNT8により形成されるインバータと、MOSトランジスタPT2およびNT9により形成されるインバータとを含み、ラッチ型センスアンプを構成する。MOSトランジスタPT3およびNT10がオン状態のとき、クロスカップル型マッチアンプ36が活性化され、内部ノードND11およびND12上の電位MLMAおよびMLREFが差動増幅されてラッチされる。   Cross-couple type match amplifier 36 includes an inverter formed of MOS transistors PT1 and NT8 and an inverter formed of MOS transistors PT2 and NT9, and constitutes a latch type sense amplifier. When MOS transistors PT3 and NT10 are on, cross-coupled match amplifier 36 is activated, and potentials MLMA and MLREF on internal nodes ND11 and ND12 are differentially amplified and latched.

この図5に示す構成において、ローカル電源回路(ラッチ線参照電位生成回路)35の容量素子C1およびC2−Ckにより、マッチ線プリチャージ電圧VMPG(=VML)を容量分割し、マッチ線プリチャージ電圧VMPG(=VML)よりも低い参照電位MLREFを生成する。一例として、この参照電位MLREFは、設計値(典型値)としてマッチ線プリチャージ電位VMLよりも100mV低い電圧レベルに設定される。   In the configuration shown in FIG. 5, the match line precharge voltage VMPG (= VML) is capacitively divided by the capacitive elements C1 and C2-Ck of the local power supply circuit (latch line reference potential generation circuit) 35, and the match line precharge voltage is obtained. A reference potential MLREF lower than VMPG (= VML) is generated. As an example, the reference potential MLREF is set to a voltage level 100 mV lower than the match line precharge potential VML as a design value (typical value).

図6は、図5に示すラッチ回路38の構成の一例を示す図である。図6において、ラッチ回路38は、マッチ線ラッチ指示信号MLATを反転するインバータ43と、内部ノードND11の電圧MLMAを受けるトライステートインバータバッファ40と、内部ノードND12の電圧MLREFを受けるトライステートインバータバッファ42と、トライステートインバータバッファ40の出力信号をラッチするインバータラッチ44とを含む。インバータ43から、補のマッチ線ラッチ指示信号/MLATが出力される。   FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of latch circuit 38 shown in FIG. 6, latch circuit 38 includes an inverter 43 that inverts match line latch instruction signal MLAT, a tristate inverter buffer 40 that receives voltage MLMA of internal node ND11, and a tristate inverter buffer 42 that receives voltage MLREF of internal node ND12. And an inverter latch 44 that latches the output signal of the tri-state inverter buffer 40. Inverter 43 outputs complementary match line latch instruction signal / MLAT.

トライステートインバータバッファ40および42は、ラッチ指示信号MLATおよび/MLATの活性化時に活性化され、それぞれ内部ノードND11およびND12上の電位MLMAおよびMLREFを反転しかつ増幅する。インバータラッチ44は、トライステートインバータバッファ40の出力信号を反転しかつラッチして、マッチ線電位判定結果信号(検索結果判定信号)MLOUTiを生成する。参照電位MLREFに対してもトライステートインバータバッファ42が設けられているのは、内部ノードND11およびND12の負荷を互いに等しくするためである。   Tristate inverter buffers 40 and 42 are activated when latch instruction signals MLAT and / MLAT are activated, and invert and amplify potentials MLMA and MLREF on internal nodes ND11 and ND12, respectively. Inverter latch 44 inverts and latches the output signal of tristate inverter buffer 40 to generate match line potential determination result signal (search result determination signal) MLOUTi. The reason why the tristate inverter buffer 42 is provided for the reference potential MLREF is to make the loads on the internal nodes ND11 and ND12 equal to each other.

図7は、図4から図6に示す半導体装置(CAM)の検索動作を示すタイミング図である。以下、図7を参照して、図4から図6に示す半導体装置の検索動作について説明する。この検索動作のサイクルは、外部クロック信号CLKE(一例として500MHzから700MHz)に従って規定される。   FIG. 7 is a timing chart showing the search operation of the semiconductor device (CAM) shown in FIGS. The search operation of the semiconductor device shown in FIGS. 4 to 6 will be described below with reference to FIG. The cycle of this search operation is defined according to the external clock signal CLKE (500 MHz to 700 MHz as an example).

検索動作には、外部クロック信号CLKEの2クロックサイクル必要とされる。マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREは、外部クロック信号CLKEの1クロックサイクル置きごとの立上がりに同期して半クロックサイクル期間活性化される。時刻T1において、マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREがHレベルに駆動される。応じて、図5に示すMOSトランジスタNT1およびNT2がオン状態となる。このとき、マッチ線分離指示信号MLIはHレベルであり、内部ノードND11およびND12上の電位MLMAおよびMLREFが、プリチャージ電圧VMPG(=VMLレベル)のレベルにプリチャージされる。ここで、プリチャージ電圧VMPGは、電源電圧VDDよりも低い電圧(=VML)であり、プリチャージ電圧VMLは、典型値がVDD/2からVDD/5の範囲の電圧である。   The search operation requires two clock cycles of the external clock signal CLKE. Match line precharge enable signal MLPRE is activated for a half clock cycle period in synchronization with the rising of every other clock cycle of external clock signal CLKE. At time T1, match line precharge enable signal MLPRE is driven to H level. In response, MOS transistors NT1 and NT2 shown in FIG. 5 are turned on. At this time, match line isolation instruction signal MLI is at the H level, and potentials MLMA and MLREF on internal nodes ND11 and ND12 are precharged to the level of precharge voltage VMPG (= VML level). Here, the precharge voltage VMPG is a voltage (= VML) lower than the power supply voltage VDD, and the precharge voltage VML is a voltage whose typical value is in the range of VDD / 2 to VDD / 5.

このマッチ線MLおよびローカル電源回路35における容量素子C1の主電極のプリチャージ電圧VMLレベルのプリチャージが完了すると、次いで、時刻T2において、外部クロック信号CLKEの立下がりに同期して、マッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREがLレベルに立下がり、一方、サーチ線SLおよび/SLが、検索データに応じてその電位レベルがHレベルおよびLレベルに駆動され、検索動作が実行される。この検索結果に従って、不一致(miss)のとき、マッチ線MLiの電位レベルが低下する。このマッチ線MLiの電位MLMAの低下に応じて、参照電位降下指示信号REFDOWNをHレベルに駆動する。応じて、図5に示すMOSトランジスタNT3がオン状態となり、内部ノードND12上の参照電位MLREFが、容量素子C1およびC2−Ckの容量分割により低下する。通常、この参照電位MREFは、約100mV程度、プリチャージ電圧VMLよりも低下した電位レベルに設定される。検索結果がミス(miss)の場合には、マッチ線の電位MLMAがプリチャージ電位から低下する。電位MLMAおよびMLREFの電位差が十分確保されると、時刻T3において、マッチ線分離指示信号MLIがLレベルとなり、MOSトランジスタNT5およびNT6がオフ状態となり、このマッチ線電位MLMAおよびマッチ線参照電位MLREFが内部ノードND11およびND12に保持される。マッチ線分離指示信号MLIによりマッチ線MLiと内部ノードND11が分離されると、参照電位効果指示信号REFDOWNがLレベルに駆動され、MOSトランジスタNT3がオフ状態となる。これにより、容量素子C1と容量素子C2−Ckが分離される。   When the precharge of the precharge voltage VML level of the main electrode of capacitive element C1 in match line ML and local power supply circuit 35 is completed, then match line pre-sync is synchronized with the fall of external clock signal CLKE at time T2. Charge enable signal MLPRE falls to L level, while search lines SL and / SL are driven to H level and L level in accordance with search data, and a search operation is executed. According to this search result, the potential level of the match line MLi decreases when there is a mismatch (miss). In response to a decrease in potential MLMA of match line MLi, reference potential drop instruction signal REFDOWN is driven to the H level. Accordingly, MOS transistor NT3 shown in FIG. 5 is turned on, and reference potential MLREF on internal node ND12 decreases due to capacitive division of capacitive elements C1 and C2-Ck. Normally, the reference potential MREF is set to a potential level that is about 100 mV, lower than the precharge voltage VML. If the search result is miss, the match line potential MLMA drops from the precharge potential. When the potential difference between potentials MLMA and MLREF is sufficiently secured, at time T3, match line isolation instruction signal MLI is at L level, MOS transistors NT5 and NT6 are turned off, and match line potential MLMA and match line reference potential MLREF are It is held in internal nodes ND11 and ND12. When match line MLi and internal node ND11 are separated by match line isolation instruction signal MLI, reference potential effect instruction signal REFDOWN is driven to the L level, and MOS transistor NT3 is turned off. Thereby, the capacitive element C1 and the capacitive element C2-Ck are separated.

次いで、内部ノードND11およびND12の電位レベルが安定化すると、マッチアンプイネーブル信号MAEが活性化され、クロスカップル型マッチアンプ36が活性化され、内部ノードND11およびND12の電位を差動的に増幅する。この不一致状態(miss)の場合には、マッチ線電位MLMAは、マッチ線参照電位MLREFよりも低いため、内部ノードND12上のマッチ線参照電位MLREFが、電源電圧VDDレベルに駆動され、一方、マッチ線電位MLMAは接地電位レベルに駆動される。   Next, when the potential levels of internal nodes ND11 and ND12 are stabilized, match amplifier enable signal MAE is activated, cross-coupled match amplifier 36 is activated, and the potentials of internal nodes ND11 and ND12 are differentially amplified. . In this mismatch state (miss), the match line potential MLMA is lower than the match line reference potential MLREF, so that the match line reference potential MLREF on the internal node ND12 is driven to the power supply voltage VDD level. Line potential MLMA is driven to the ground potential level.

クロスカップル型マッチアンプ36の出力信号の振幅が十分に拡大されると、マッチ線ラッチ指示信号MLATが活性化され、ラッチ回路38がこのクロスカップル型マッチアンプ36の出力信号を出力ノードへ伝達するとともにラッチする。この検索結果が不一致の場合、検索結果判定信号MLOUTは、Lレベルに駆動される。   When the amplitude of the output signal of cross-coupled match amplifier 36 is sufficiently increased, match line latch instruction signal MLAT is activated, and latch circuit 38 transmits the output signal of cross-coupled match amplifier 36 to the output node. Latch with. When the search results do not match, search result determination signal MLOUT is driven to L level.

時刻T4において、このマッチアンプイネーブル信号MAEがラッチ指示信号MLATの非活性化後非活性化され、ラッチ回路38により、この検索結果判定信号MLOUTiはLレベルに維持される。   At time T4, the match amplifier enable signal MAE is deactivated after the latch instruction signal MLAT is deactivated, and the search result determination signal MLOUTi is maintained at the L level by the latch circuit 38.

この後、マッチ線分離指示信号MLIがHレベルとなり、分離用MOSトランジスタNT5およびNT6がオン状態となり、マッチアンプ36により増幅された電位をマッチ線MLiおよび容量素子C1の主電極ノードへ伝達する。   Thereafter, match line isolation instruction signal MLI attains an H level, isolation MOS transistors NT5 and NT6 are turned on, and the potential amplified by match amplifier 36 is transmitted to match line MLi and the main electrode node of capacitive element C1.

1つの検索サイクルが完了し、次の検索サイクルに入ると、時刻T5において、再びマッチ線プリチャージイネーブル信号MLPREがHレベルに駆動され、マッチ線MLiが所定のプリチャージ電圧VMPG(=VML)レベルにプリチャージされ、また容量素子C1の主電極ノードの電位MLREFも、プリチャージ電圧VMPG(=VML)のレベルとなる。   When one search cycle is completed and the next search cycle is entered, at time T5, match line precharge enable signal MLPRE is driven to H level again, and match line MLi is set to a predetermined precharge voltage VMPG (= VML) level. The potential MLREF of the main electrode node of the capacitive element C1 also becomes the level of the precharge voltage VMPG (= VML).

時刻T6において、マッチ線プリチャージ指示信号MLPREがLレベルに駆動され、また、検索データに従ってサーチ線SLおよび/SLが駆動される。検索結果が一致状態の場合には、マッチ線MLiはプリチャージ電位レベルに維持される。この後、電圧降下指示信号REFDOWNをHレベルへ駆動し、MOSトランジスタNT3をオン状態とし、容量素子C1の主電極ノードと内部ノードND12の電位MLREFを容量分割により低下させる。   At time T6, match line precharge instruction signal MLPRE is driven to the L level, and search lines SL and / SL are driven according to the search data. When the search result is a match state, the match line MLi is maintained at the precharge potential level. Thereafter, voltage drop instruction signal REFDOWN is driven to H level, MOS transistor NT3 is turned on, and the potential MLREF of main electrode node of capacitive element C1 and internal node ND12 is lowered by capacitive division.

この後、時刻T7において、マッチ線分離指示信号MLIをLレベルに駆動し、内部ノードND11およびND12を、それぞれマッチ線MLiおよび容量素子C1の主電極ノードから分離する。続いて、マッチアンプイネーブル信号MAEを活性化し、クロスカップル型マッチアンプ36に増幅動作を行なわせる。続いて、ラッチ指示信号MLATをHレベルへ駆動して、ラッチ回路38によりマッチアンプ36の出力信号をラッチさせる。一致状態(match)の場合には、マッチ線電位MLMAは、マッチ線参照電位MLREFよりも高く、ラッチ回路38からの出力信号MLOUTは、電源電圧VDDレベルのHレベルとなる。   Thereafter, at time T7, match line isolation instruction signal MLI is driven to the L level, and internal nodes ND11 and ND12 are isolated from match line MLi and the main electrode node of capacitive element C1, respectively. Subsequently, the match amplifier enable signal MAE is activated to cause the cross-couple type match amplifier 36 to perform an amplification operation. Subsequently, the latch instruction signal MLAT is driven to the H level, and the output signal of the match amplifier 36 is latched by the latch circuit 38. In the match state (match), the match line potential MLMA is higher than the match line reference potential MLREF, and the output signal MLOUT from the latch circuit 38 is at the H level of the power supply voltage VDD level.

上述の一連の検索動作が、検索データが与えられるごとに繰返し実行される。
なお、マッチ線プリチャージ電位VMPGが電源電圧VDDレベルの場合には、プリチャージトランジスタNT1およびNT2に代えてPチャネルMOSトランジスタが用いられ、また分離トランジスタNT5およびNT6に代えてPチャネルMOSトランジスタが用いられる。電源電圧VDDを、振幅電源電圧レベルの制御信号MLPREおよびMLIに従って確実に伝達するためである(プリチャージ指示信号MLPREおよび分離指示信号MLIがPチャネルMOSトランジスタに与えられる場合、その論理レベルは、図7に示す論理値と反対の論理値となる。)。
The above-described series of search operations are repeatedly executed every time search data is given.
When match line precharge potential VMPG is at power supply voltage VDD level, P channel MOS transistors are used in place of precharge transistors NT1 and NT2, and P channel MOS transistors are used in place of isolation transistors NT5 and NT6. It is done. This is for reliably transmitting power supply voltage VDD in accordance with control signals MLPRE and MLI of amplitude power supply voltage level (when precharge instruction signal MLPRE and isolation instruction signal MLI are applied to a P-channel MOS transistor, the logic level is The logical value is the opposite of the logical value shown in FIG.

図8は、図5に示す電流モニタ回路18の出力信号によるローカル電源回路35の生成するマッチ線参照電位MLREFの調整動作を示す図である。不一致(miss)時においては、マッチ線MLは、プリチャージ電位VMLから接地電位に向かって放電される。この場合、CAMセルの検索部のトランジスタ(サーチトランジスタ)は、その仕上がり条件により、駆動するドレイン電流の大きさが異なる。サーチトランジスタの仕上がり条件がベスト条件の場合、その放電電流(ドレイン電流)は大きく、1ビットミス電流Imiss(b)は、大きくマッチ線MLは高速で放電される。ここで、1ビットミス電流Imiss(b)またはImiss(w)とは、1エントリ内で1ビットのCAMセルのみ検索データが記憶データと異なる場合に、プリチャージ電位VMLにプリチャージされたマッチ線MLを接地ノードに放電する電流である。また、Imiss(b)は、ベスト仕上がり時の1ビットミス電流Imissは、ワースト仕上がり時の1ビットミス電流である。   FIG. 8 is a diagram showing an adjustment operation of match line reference potential MLREF generated by local power supply circuit 35 based on the output signal of current monitor circuit 18 shown in FIG. At the time of mismatch, the match line ML is discharged from the precharge potential VML toward the ground potential. In this case, the transistor (search transistor) in the search part of the CAM cell has a different drain current to be driven depending on the finishing condition. When the finishing condition of the search transistor is the best condition, the discharge current (drain current) is large, the 1-bit miss current Imiss (b) is large, and the match line ML is discharged at high speed. Here, the 1-bit miss current Imiss (b) or Imiss (w) is a match line ML precharged to the precharge potential VML when the search data is different from the stored data only in the 1-bit CAM cell in one entry. Is discharged to the ground node. Further, Imiss (b) is a 1-bit miss current at the best finish, and Imiss is a 1-bit miss current at the worst finish.

検索時に複数ビットで不一致(miss)となったときには複数のCAMセルでプリチャージ電位VMLにプリチャージされたマッチ線MLを接地ノードに放電するので、マッチ線MLの電位下降速度は速い。しかしながら、1ビットのみ不一致(miss)の場合には、1ビットのCAMセルのみでプリチャージ電位VMLに充電されたマッチ線MLを接地ノードに放電するため、放電電流は小さく、マッチ線MLの電位下降は遅い。特に、サーチトランジスタの仕上がり条件が、ワースト条件の場合には、そのドレイン電流は小さくなり、1ビットミス電流Imiss(w)は最も小さく、マッチ線MLの放電電流は最も小さく、電位下降も最も遅い。このため、マッチアンプが不一致と判断するのが遅くなり、高速動作の妨げとなる。   When a mismatch occurs in a plurality of bits at the time of search, the match line ML precharged to the precharge potential VML in the plurality of CAM cells is discharged to the ground node, so that the potential drop rate of the match line ML is fast. However, when only one bit is mismatched (miss), the match line ML charged to the precharge potential VML only by the 1-bit CAM cell is discharged to the ground node, so the discharge current is small and the potential of the match line ML is low. The descent is slow. In particular, when the search transistor finish condition is the worst condition, the drain current is small, the 1-bit miss current Imiss (w) is the smallest, the discharge current of the match line ML is the smallest, and the potential drop is the slowest. For this reason, it is delayed for the match amplifier to determine that there is a mismatch, which hinders high-speed operation.

マッチアンプにおいては、このマッチ線電位MLMAとマッチ線参照電位MLREFを差動増幅する。この場合、マッチアンプにより検出可能な差分値ΔVSとしては、最小値が存在する。通常、テスト工程後の最終工程において、ヒューズプログラミングなどによりマッチアンプ36の動作開始タイミングが、テスト結果に従って固定的に調整される。しかしながら、全チップ個々にテストを行ってタイミングの調整は行われないため、トランジスタの仕上がり条件がワースト条件の場合、設定されたアンプ動作タイミングでは、この電圧差分値ΔVSが小さく、図8において実線のマッチ線電位MLMA(エラー)に示すように、マッチアンプ36が誤判定を行ない、不一致状態を一致状態と判定する可能性がある。   In the match amplifier, the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF are differentially amplified. In this case, there is a minimum value as the difference value ΔVS that can be detected by the match amplifier. Usually, in the final process after the test process, the operation start timing of the match amplifier 36 is fixedly adjusted according to the test result by fuse programming or the like. However, since the timing adjustment is not performed by performing the test individually for all the chips, when the transistor finish condition is the worst condition, the voltage difference value ΔVS is small at the set amplifier operation timing. As indicated by the match line potential MLMA (error), there is a possibility that the match amplifier 36 makes an erroneous determination and determines that the mismatch state is a match state.

したがって、正確な検索結果の判定のためには、ワーストケースを想定して、マッチ線電位MLMAとマッチ線参照電位MLREFの差ΔVSが所定値以上に到達する時点まで、マッチアンプを活性化する期間を遅くする必要がある。すなわち、サーチトランジスタがワースト仕上がり条件の場合、1ビットミス電流Imiss(w)が小さく、マッチ線参照電位MLREFとマッチ線電位MLMAの差分値が小さく、その差を十分に拡大するために、マッチアンプの活性化タイミングを遅らせる必要がある。この場合、マッチアンプ36の動作開始タイミングが遅くなり検索を高速で行なうことができなくなる。   Therefore, in order to accurately determine the search result, a period in which the match amplifier is activated until the time when the difference ΔVS between the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF reaches a predetermined value is assumed in the worst case. Need to slow down. That is, when the search transistor is in the worst finish condition, the 1-bit miss current Imiss (w) is small, the difference value between the match line reference potential MLREF and the match line potential MLMA is small, It is necessary to delay the activation timing. In this case, the operation start timing of the match amplifier 36 is delayed and the search cannot be performed at high speed.

一方、サーチトランジスタの仕上がり条件がベスト仕上がり条件の場合、ミス電流Imiss(b)により、マッチ線電位MLMAは速く変化する。この場合には、電圧差分値ΔVSは十分な大きさを有しており、マッチアンプ36は正確にセンス動作を行うことができる。   On the other hand, when the finish condition of the search transistor is the best finish condition, the match line potential MLMA changes quickly due to the miss current Imiss (b). In this case, the voltage difference value ΔVS has a sufficient size, and the match amplifier 36 can accurately perform the sensing operation.

したがって、本実施の形態1においては、検索結果が不一致の状態に対処する場合、ワースト仕上がり条件を考慮して、マッチ線参照電位MLREFを高くし、差分値ΔVSCに十分に大きくする。これにより、マッチアンプの活性化タイミングを早くでき(早いタイミングでマッチ線分離指示信号MLIを活性化してマッチアンプとマッチ線とを分離することが可能で)、判定時間を短くすることができる。   Therefore, in the first embodiment, when dealing with a state where the search results do not match, the match line reference potential MLREF is increased and the difference value ΔVSC is sufficiently increased in consideration of the worst finish condition. As a result, the activation timing of the match amplifier can be advanced (the match line isolation instruction signal MLI can be activated at an early timing to separate the match amplifier and the match line), and the determination time can be shortened.

一方、一致(HIT)状態においては、マッチ線MLは、対応のエントリのCAMセルのサーチトランジスタがすべてオフ状態であり、マッチ線MLは、対応のエントリのCAMセルのサーチトランジスタのオフリーク電流により放電される。サーチトランジスタの仕上がり条件が、ワースト仕上がり条件の場合、オフリーク電流Ioff(w)は小さく、マッチ線MLの電位低下は小さい。一方、サーチトランジスタの仕上がり条件がベスト仕上がり条件の場合、オフリーク電流Ioff(b)は大きく、マッチ線MLの電位が比較的大きく低下する。   On the other hand, in the match (HIT) state, all the search transistors of the CAM cell of the corresponding entry are off in the match line ML, and the match line ML is discharged by the off-leakage current of the search transistor of the CAM cell of the corresponding entry. Is done. When the search transistor finish condition is the worst finish condition, the off-leakage current Ioff (w) is small and the potential drop of the match line ML is small. On the other hand, when the finish condition of the search transistor is the best finish condition, the off-leakage current Ioff (b) is large and the potential of the match line ML is relatively lowered.

マッチアンプ36においては、サーチトランジスタの仕上がり条件に応じて、マッチ線電位MLMAとマッチ線参照電位MLREFの差が異なる。サーチトランジスタの仕上がり条件がベスト条件の場合、マッチ線参照電位MLREFとマッチ線電位MLMAとの差がオフリーク電流により小さくなり、図8の実線MLMA(エラー)で示すように、マッチアンプが誤判定する可能性がある。また、この場合、マッチ線電位MLMAを一致状態を示すHレベルに維持する時間(保持時間)が短くなり、不一致状態のマッチ線電位が十分に拡大されないときに、マッチアンプを活性化することとなる。   In the match amplifier 36, the difference between the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF differs according to the finish condition of the search transistor. When the finish condition of the search transistor is the best condition, the difference between the match line reference potential MLREF and the match line potential MLMA becomes small due to the off-leakage current, and the match amplifier makes an erroneous determination as shown by the solid line MLMA (error) in FIG. there is a possibility. In this case, the match amplifier is activated when the time (holding time) for maintaining the match line potential MLMA at the H level indicating the coincidence state is shortened and the match line potential in the disagreement state is not sufficiently expanded. Become.

したがって、本実施の形態1においては、不一致条件(MISS)に対しては、サーチトランジスタがワースト仕上がり条件の場合には、マッチ線参照電位MLREFを上昇させ、早くマッチ線電位MLMAがマッチ線参照電位MLREF以下に下降するようにする。これにより、サーチトランジスタの仕上がり条件に係わらず、早くマッチ線電位MLMAとマッチ線参照電位MLREFの差を発生させて、早いタイミングでマッチアンプを活性化させることができる。   Therefore, in the first embodiment, for the mismatch condition (MISS), when the search transistor is in the worst finish condition, the match line reference potential MLREF is increased, and the match line potential MLMA is quickly changed to the match line reference potential. Lower to below MLREF. Thereby, regardless of the finish condition of the search transistor, the difference between the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF can be generated quickly, and the match amplifier can be activated at an early timing.

なお、一致条件でかつサーチトランジスタがワースト仕上がり条件の場合には、サーチトランジスタのオフリーク電流が小さいため、マッチ線参照電位MLREFの下降が遅く、マッチ線電位MLMAとマッチ線参照電位MLREFとの差ΔVRを小さくしても、十分なデータ保持時間を確保することができる。   Note that when the matching condition is the worst-finished condition of the search transistor, the off-leakage current of the search transistor is small, so that the match line reference potential MLREF falls slowly, and the difference ΔVR between the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF Even if the value is reduced, a sufficient data holding time can be secured.

また、一致条件(HIT)に対しては、サーチトランジスタがベスト仕上がり条件の場合に、マッチ線参照電位を下降させ、マッチ線電位MLMAとマッチ線参照電位MLREFとの差ΔVRを大きくする。これにより、オフリーク電流によりマッチ線でにMLMAが下降しても、マッチ線電位MLMAがマッチ線参照電位MLREFよりも高く、マッチアンプが一致と判断することのできるデータ保持時間をより長くすることができる。   For the matching condition (HIT), when the search transistor is in the best finish condition, the match line reference potential is lowered to increase the difference ΔVR between the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF. As a result, even if MLMA falls on the match line due to off-leakage current, the match line potential MLMA is higher than the match line reference potential MLREF, and the data holding time that the match amplifier can determine as a match can be made longer. it can.

なお、不一致条件でかつサーチトランジスタがベスト仕上がり条件の場合には、サーチトランジスタの放電電流が大きいため、マッチ線参照電位MLREFを下降させても、短時間でマッチ線MLMAが低下し、マッチ線参照電位MLREF以下となるため、動作速度に対する影響はない。   If the search transistor has the best finish condition under the mismatch condition, the search transistor has a large discharge current. Therefore, even if the match line reference potential MLREF is lowered, the match line MLMA is lowered in a short time, and the match line is referenced. Since the potential is lower than MLREF, there is no influence on the operation speed.

すなわち、一致条件および不一致条件に対して、サーチトランジスタの仕上がり条件に応じて、トランジスタのワースト仕上がり条件の場合には、マッチ線参照電位MLREFを上昇させ、ベスト仕上がり条件の場合には、マッチ線参照電位MLREFを低下させる。この処置は、いずれか一方に対してのみ実行されてもよく、両条件について実行されてもよい。   That is, with respect to the matching condition and the mismatching condition, the match line reference potential MLREF is raised in the case of the worst finish condition of the transistor according to the finish condition of the search transistor, and the match line is referenced in the case of the best finish condition. The potential MLREF is decreased. This treatment may be executed only for either one or both conditions.

以上のように、半導体装置個々に、作成されたトランジスタの実力に応じてレベルの調整を行うことにより、正確に、半導体装置を高速で動作させることができる。   As described above, the semiconductor device can be accurately operated at high speed by adjusting the level of each semiconductor device according to the ability of the created transistor.

[電流モニタ回路の構成1]
図9は、図4および図5に示す電流モニタ回路18の構成の一例を示す図である。図9に示す電流モニタ回路18において、Id検知回路30は、電源ノードと内部出力ノードの間に直列に接続されるPチャネルMOSトランジスタPT30および抵抗素子R0と、内部出力ノードと接地ノードの間に接続されるモニタ用NチャネルMOSトランジスタNT30とを含む。
[Configuration 1 of current monitor circuit]
FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of current monitor circuit 18 shown in FIGS. 4 and 5. In current monitor circuit 18 shown in FIG. 9, Id detection circuit 30 includes a P-channel MOS transistor PT30 and a resistance element R0 connected in series between a power supply node and an internal output node, and an internal output node and a ground node. And a monitoring N-channel MOS transistor NT30 connected thereto.

MOSトランジスタPT30は、そのゲートにインバータIV30を介して活性化信号ENAを受ける。MOSトランジスタNT30は、そのゲートが電源ノードに結合される。このMOSトランジスタNT30を、モニタ用トランジスタとして利用し、製造パラメータのばらつきに応じたドレイン電流を流す。この場合、抵抗素子R0とモニタ用MOSトランジスタNT30のオン抵抗の比に応じて検知電圧Vidnを生成する。   MOS transistor PT30 receives activation signal ENA via inverter IV30 at its gate. MOS transistor NT30 has its gate coupled to the power supply node. The MOS transistor NT30 is used as a monitoring transistor, and a drain current corresponding to variations in manufacturing parameters is passed. In this case, the detection voltage Vidn is generated according to the ratio of the on-resistance of the resistance element R0 and the monitoring MOS transistor NT30.

このモニタ用トランジスタNT30は、半導体装置内の内部回路の他のMOSトランジスタと同一製造工程で形成され、半導体チップ内のMOSトランジスタの製造仕上がり条件を反映する。従って、モニタ用トランジスタNT30を流れるドレイン電流Idを検知することにより、チップ内のトランジスタを仕上がり条件を検知することができる。   This monitoring transistor NT30 is formed in the same manufacturing process as other MOS transistors in the internal circuit in the semiconductor device, and reflects the manufacturing finish conditions of the MOS transistors in the semiconductor chip. Therefore, by detecting the drain current Id flowing through the monitoring transistor NT30, it is possible to detect the finish condition of the transistors in the chip.

Id判定回路32は、電源ノードと接地ノードの間に直列に接続される抵抗素子RAおよびRBと、抵抗素子RAおよびRBの接続ノードからの参照電圧VrfとId検知回路30の出力電圧Vidnを比較する比較回路50aとを含む。   Id determination circuit 32 compares resistance elements RA and RB connected in series between the power supply node and the ground node, reference voltage Vrf from the connection node of resistance elements RA and RB, and output voltage Vidn of Id detection circuit 30. And a comparison circuit 50a.

抵抗素子RAおよびRBによる電源電圧VDDの抵抗分割により、参照電圧Vrfとして、VDD・RB/(RA+RB)の電圧が生成される。比較回路50aは、この参照電圧Vrfが検知電圧Vidnよりも高い時には、その出力する切換信号SWをLレベルに設定し、参照電圧Vrfが検知電圧Vidnよりも低いときには、切換信号SWをHレベルに設定する。   Due to the resistance division of the power supply voltage VDD by the resistance elements RA and RB, a voltage of VDD · RB / (RA + RB) is generated as the reference voltage Vrf. The comparison circuit 50a sets the output switching signal SW to L level when the reference voltage Vrf is higher than the detection voltage Vidn, and sets the switching signal SW to H level when the reference voltage Vrf is lower than the detection voltage Vidn. Set.

図10は、図9に示す電流モニタ回路の判定動作を示す概略的に示す図である。以下、図10を参照して、図9に示す電流モニタ回路の動作について説明する。   FIG. 10 schematically shows a determination operation of the current monitor circuit shown in FIG. The operation of the current monitor circuit shown in FIG. 9 will be described below with reference to FIG.

今、MOSトランジスタPT30のオン抵抗は、抵抗素子R0の抵抗値に比べて無視できる値であるとする。この場合、モニタ用トランジスタNT30を流れるドレイン電流をIdとすると、検知電圧Vidnは、VDD−Id・R0で表わされる。モニタ用MOSトランジスタNT30は、CAMチップ(半導体装置)内におけるMOSトランジスタの製造パラメータのばらつき状態を反映している。この製造ばらつきにより、MOSトランジスタが典型値(設計値)よりも悪くワースト仕上がり条件の場合、ドレイン電流Idは小さくなり、検知電圧Vidnのレベルは、参照電圧Vrfよりも高くなる。この場合、比較回路50aからの切換信号SWはHレベルとなる。   Now, it is assumed that the on-resistance of the MOS transistor PT30 is negligible compared to the resistance value of the resistance element R0. In this case, if the drain current flowing through the monitoring transistor NT30 is Id, the detection voltage Vidn is expressed by VDD−Id · R0. The monitoring MOS transistor NT30 reflects the variation state of the manufacturing parameters of the MOS transistor in the CAM chip (semiconductor device). Due to this manufacturing variation, when the MOS transistor is worse than a typical value (design value) and has a worst finish condition, the drain current Id becomes small and the level of the detection voltage Vidn becomes higher than the reference voltage Vrf. In this case, the switching signal SW from the comparison circuit 50a becomes H level.

ここで検知電圧Vidnおよび参照電圧Vrfは、接地電圧を基準値として測定している。以下の説明において、電圧レベルについては、電圧および電位を同じ意味で用いる。   Here, the detection voltage Vidn and the reference voltage Vrf are measured using the ground voltage as a reference value. In the following description, voltage and potential are used in the same meaning for voltage level.

一方、MOSトランジスタの仕上がり条件はベスト仕上がり条件である場合、モニタ用MOSトランジスタNT30のドレイン電流Idが大きくなる。この場合、検知電圧Vidnは、参照電圧Vrfよりも低くなり、比較回路50aからの切換信号SWはLレベルとなる。この切換信号SWの論理値により、トランジスタの仕上がり状態を識別することができる。   On the other hand, when the finishing condition of the MOS transistor is the best finishing condition, the drain current Id of the monitoring MOS transistor NT30 increases. In this case, the detection voltage Vidn becomes lower than the reference voltage Vrf, and the switching signal SW from the comparison circuit 50a becomes L level. The finished state of the transistor can be identified by the logical value of the switching signal SW.

図5に示すように、マッチ線参照電位MLREFは、ローカル電源回路35において、容量素子の容量分割により生成される。内部ノードND10に接続される合成容量C2plusが大きくなれば、マッチ線参照電位MLREFは低下する。逆に、この内部ノードND10に接続される合成容量C2plusが小さくなれば、マッチ線参照電位MLREFが上昇する。したがって、電流モニタ回路18からの切換信号SWにより、図5に示すMOSトランジスタNN3−NN9を選択的にオン状態またはオフ常態とすることにより、MOSトランジスタ(サーチトランジスタ)の仕上がり条件に応じた電位レベルにマッチ線参照電位MLREFを設定することができる。   As shown in FIG. 5, the match line reference potential MLREF is generated by capacitive division of the capacitive element in the local power supply circuit 35. When the combined capacitance C2plus connected to the internal node ND10 increases, the match line reference potential MLREF decreases. On the other hand, when the combined capacitance C2plus connected to the internal node ND10 decreases, the match line reference potential MLREF increases. Therefore, by selectively turning on or off the MOS transistors NN3 to NN9 shown in FIG. 5 by the switching signal SW from the current monitor circuit 18, the potential level according to the finish condition of the MOS transistor (search transistor) The match line reference potential MLREF can be set to.

この場合、モニタ用MOSトランジスタNT30のドレイン電流の温度依存性も同様に検知電圧Vidnに反映されており、仕上がり条件および/または動作温度条件に応じた電位レベルにマッチ線参照電位MLREFを設定することができる。   In this case, the temperature dependency of the drain current of the monitoring MOS transistor NT30 is also reflected in the detection voltage Vidn, and the match line reference potential MLREF is set to a potential level according to the finishing condition and / or the operating temperature condition. Can do.

なお、このマッチ線参照電位MLREFのレベル調整は、レベル上昇のみの調整、レベル低下のみの調整およびレベルの上昇/下降両者の調整のいずれの方法が行われても良い。   Note that the level adjustment of the match line reference potential MLREF may be performed by any method of adjusting only the level increase, adjusting only the level decrease, and adjusting both the level increase / decrease.

また、活性化信号ENAは、電源投入に応じて活性化されてもよく、また、スタンバイ時には非活性状態に維持され、検索動作などのCAMの動作時に活性状態とされてもよい。この場合には、外部からの動作モードを指定するコマンドに応じて活性化信号ENAの活性/非活性が制御される。   The activation signal ENA may be activated in response to power-on, may be maintained in an inactive state during standby, and may be activated during a CAM operation such as a search operation. In this case, activation / deactivation of activation signal ENA is controlled in accordance with a command designating an external operation mode.

[電流モニタ回路の変更例1]
図11は、図4および図5に示す電流モニタ回路の変更例の構成を概略的に示す図である。この図11に示す電流モニタ回路18においては、Id検知回路30において、モニタ用トランジスタとしてPチャネルMOSトランジスタPT31が用いられる。モニタ用MOSトランジスタPT31が電源ノードと内部出力ノードの間に接続され、かつそのゲートが電源ノードに接続される。内部出力ノードと接地ノードの間に抵抗素子R0およびNチャネルMOSトランジスタNT31が直列に接続される。このMOSトランジスタNT31のゲートに活性化信号ENAが与えられる。
[Modification example 1 of current monitor circuit]
FIG. 11 schematically shows a configuration of a modification of the current monitor circuit shown in FIGS. In the current monitor circuit 18 shown in FIG. 11, a P-channel MOS transistor PT31 is used as a monitor transistor in the Id detection circuit 30. Monitor MOS transistor PT31 is connected between the power supply node and the internal output node, and its gate is connected to the power supply node. Resistive element R0 and N channel MOS transistor NT31 are connected in series between the internal output node and the ground node. Activation signal ENA is applied to the gate of MOS transistor NT31.

Id判定回路32の構成は、実質的に図9に示すId判定回路32の構成と同じである。ただし、比較回路50bは、その負入力にId検知回路30からの検知電圧Vidpを受け、正入力に参照電圧Vrfを受ける。   The configuration of the Id determination circuit 32 is substantially the same as the configuration of the Id determination circuit 32 shown in FIG. However, comparison circuit 50b receives detection voltage Vidp from Id detection circuit 30 at its negative input, and receives reference voltage Vrf at its positive input.

図12は、図11に示す電流モニタ回路18の判定動作を概略的に示す図である。以下、図12を参照して、この図11に示す電流モニタ回路18の判定動作について説明する。   FIG. 12 schematically shows a determination operation of current monitor circuit 18 shown in FIG. Hereinafter, the determination operation of the current monitor circuit 18 shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG.

図11に示すId検知回路30においても、検知電圧Vidpは、MOSトランジスタPT31のオン抵抗と抵抗素子R0の抵抗値に応じて決定される。MOSトランジスタNT31のオン抵抗は、抵抗素子R0の抵抗値に比べて無視することができる値であるとする。   Also in the Id detection circuit 30 shown in FIG. 11, the detection voltage Vidp is determined according to the ON resistance of the MOS transistor PT31 and the resistance value of the resistance element R0. It is assumed that the on-resistance of the MOS transistor NT31 is a value that can be ignored compared to the resistance value of the resistance element R0.

この図11に示す構成の場合、検知電圧Vidpは、MOSトランジスタPT31を流れるドレイン電流Idと抵抗素子R0の抵抗値R0から、Id・R0で表わされる。一方、参照電圧Vrfは、VDD・RB/(RA+RB)で表わされる。検知電圧Vidpが参照電圧Vrfよりも高い状態は、モニタ用MOSトランジスタPT31を流れるドレイン電流Idが大きい状態である。この状態においては、比較回路50bからの切換信号SWは、Lレベルに設定される。   In the configuration shown in FIG. 11, the detection voltage Vidp is expressed by Id · R0 from the drain current Id flowing through the MOS transistor PT31 and the resistance value R0 of the resistance element R0. On the other hand, the reference voltage Vrf is represented by VDD · RB / (RA + RB). The state where the detection voltage Vidp is higher than the reference voltage Vrf is a state where the drain current Id flowing through the monitoring MOS transistor PT31 is large. In this state, switching signal SW from comparison circuit 50b is set to the L level.

一方、検知電圧Vidpが参照電圧Vrfよりも低い場合には、モニタ用MOSトランジスタPT31のドレイン電流Idが小さい状態であり、仕上がり条件は、典型条件よりも悪い例えばワースト条件である。この場合には、比較回路50bからの切換信号SWはHレベルに設定される。   On the other hand, when the detection voltage Vidp is lower than the reference voltage Vrf, the drain current Id of the monitoring MOS transistor PT31 is small, and the finishing condition is, for example, the worst condition which is worse than the typical condition. In this case, switching signal SW from comparison circuit 50b is set to H level.

したがって、モニタ用MOSトランジスタPT31を流れるドレイン電流Idにより、MOSトランジスタの仕上がり条件を識別することができ、先の図9に示す電流モニタ回路と同様、ベスト仕上がり条件(良仕上がり条件)およびワースト仕上がり条件(不良仕上がり条件)に応じて切換信号SWの論理レベルを切換えることができる。これにより、マッチ線参照電圧MLREFの電圧レベルを、マッチ線参照電圧の容量分割比を調整することができ、正確にMOSトランジスタ(サーチトランジスタ)の仕上がり条件に応じたマッチ線参照電圧MLREFを生成することができる。   Therefore, the finish condition of the MOS transistor can be identified by the drain current Id flowing through the monitor MOS transistor PT31. Like the current monitor circuit shown in FIG. 9, the best finish condition (good finish condition) and the worst finish condition are obtained. The logic level of the switching signal SW can be switched according to (defective finish condition). As a result, the voltage level of the match line reference voltage MLREF can be adjusted in the capacity division ratio of the match line reference voltage, and the match line reference voltage MLREF corresponding to the finish condition of the MOS transistor (search transistor) is accurately generated. be able to.

なお、この図11に示す電流モニタ回路18の構成においても、電圧レベルの調整は、上昇させる方向のみ、低下させる方向のみおよび上昇/低下両方向の調整のいずれの方法のレベル調整が用いられてもよい。図11に示す切換信号SWをインバータで反転させれば、図12に示す波形と逆の論理の切換信号を生成することができる。これは図9に示す電流モニタ回路の構成においても同様である。   In the configuration of the current monitor circuit 18 shown in FIG. 11 as well, the voltage level can be adjusted only in the direction in which the voltage is increased, only in the direction in which the voltage is decreased, or in both the upward / downward directions. Good. If the switching signal SW shown in FIG. 11 is inverted by an inverter, a switching signal having a logic opposite to the waveform shown in FIG. 12 can be generated. This also applies to the configuration of the current monitor circuit shown in FIG.

[電流モニタ回路の変更例2]
図13は、電流モニタ回路の変更例2の構成を示す図である。図13に示す電流モニタ回路18においては、Id検知回路30におけるMOSトランジスタPT30に対し定電流回路55の出力電圧が与えられる。定電流回路55の流す定電流によりMOSトランジスタPT30を流れる電流を一定に保持する。
[Modification example 2 of current monitor circuit]
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a second modification of the current monitor circuit. In the current monitor circuit 18 shown in FIG. 13, the output voltage of the constant current circuit 55 is applied to the MOS transistor PT30 in the Id detection circuit 30. The constant current flowing through the constant current circuit 55 keeps the current flowing through the MOS transistor PT30 constant.

定電流回路55は、電源ノードに結合される抵抗素子RRと、抵抗素子RRと接地ノードの間に直列に接続されるMOSトランジスタPT41およびNT41と、電源ノードと接地ノードの間に直列に接続されるMOSトランジスタPT40およびNT40とを含む。MOSトランジスタPT40およびPT41のゲートが内部ノードND20に結合され、MOSトランジスタNT40およびNT41のゲートが相互接続される。NチャネルMOSトランジスタNT40およびNT41が、MOSトランジスタNT41をマスタとするカレントミラー回路を構成する。   Constant current circuit 55 is connected in series between resistance element RR coupled to the power supply node, MOS transistors PT41 and NT41 connected in series between resistance element RR and the ground node, and between the power supply node and the ground node. MOS transistors PT40 and NT40. MOS transistors PT40 and PT41 have their gates coupled to internal node ND20, and MOS transistors NT40 and NT41 have their gates connected to each other. N channel MOS transistors NT40 and NT41 form a current mirror circuit having MOS transistor NT41 as a master.

定電流回路55は、さらに、ノードND20と接地ノードの間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNT42およびNT43と、電源ノードと接地ノードの間に直列に接続されるMOSトランジスタPT42およびNT44を含む。NチャネルMOSトランジスタNT42およびNT43は、それらのゲートが内部ノードND22に接続される。PチャネルMOSトランジスタPT42は、電源ノードと内部ノードND22の間に接続され、そのゲートが接地ノードに結合され、電流源トランジスタとして動作する。NチャネルMOSトランジスタNT44は、内部ノードND22と接地ノードの間に接続され、そのゲートがMOSトランジスタNT40およびNT41のゲートに接続される。従って、このMOSトランジスタNT44は、MOSトランジスタNT41とカレントミラー回路を構成する。   Constant current circuit 55 further includes N channel MOS transistors NT42 and NT43 connected in series between node ND20 and a ground node, and MOS transistors PT42 and NT44 connected in series between a power supply node and a ground node. . N channel MOS transistors NT42 and NT43 have their gates connected to internal node ND22. P channel MOS transistor PT42 is connected between a power supply node and internal node ND22, and has its gate coupled to a ground node, and operates as a current source transistor. N channel MOS transistor NT44 is connected between internal node ND22 and the ground node, and has its gate connected to the gates of MOS transistors NT40 and NT41. Therefore, the MOS transistor NT44 forms a current mirror circuit with the MOS transistor NT41.

Id検知回路30においては、電源ノードと接地ノードの間にMOSトランジスタPT30およびNT30が直列に接続される。PチャネルMOSトランジスタPT30は、そのゲートに、定電流回路55の内部ノードND20の電位を受ける。NチャネルMOSトランジスタNT30は、そのゲートが電源ノードに結合され、電流モニタ用トランジスタとして動作する。   In Id detection circuit 30, MOS transistors PT30 and NT30 are connected in series between a power supply node and a ground node. P channel MOS transistor PT30 receives the potential of internal node ND20 of constant current circuit 55 at its gate. N channel MOS transistor NT30 has its gate coupled to the power supply node, and operates as a current monitoring transistor.

Id判定回路32は、電源ノードと接地ノードの間に直列に接続される抵抗素子Ra−Rcと、それぞれ切換信号SWAおよびSWBを生成する比較回路50Aおよび50Bを含む。比較回路50Aは、Id検知回路30の出力する検知電圧Vidnと抵抗素子RaおよびRbの間の接続ノードからの電圧Vr1と比較し、検知電圧Vidnが電圧Vr1よりも高いときに切換信号SWAをHレベルに設定する。比較回路50Bは、検知電圧Vidnと抵抗素子RbおよびRcの接続ノードからの電圧Vr2とを比較し、電圧Vr2が検知電圧Vidnよりも高いときに切換信号SWBをHレベルに設定する。   Id determination circuit 32 includes resistance elements Ra-Rc connected in series between a power supply node and a ground node, and comparison circuits 50A and 50B that generate switching signals SWA and SWB, respectively. The comparison circuit 50A compares the detection voltage Vidn output from the Id detection circuit 30 with the voltage Vr1 from the connection node between the resistance elements Ra and Rb, and sets the switching signal SWA to H when the detection voltage Vidn is higher than the voltage Vr1. Set to level. Comparison circuit 50B compares detection voltage Vidn with voltage Vr2 from the connection node of resistance elements Rb and Rc, and sets switching signal SWB to H level when voltage Vr2 is higher than detection voltage Vidn.

定電流回路55においては、電源投入時、MOSトランジスタPT42がオン状態となり、内部ノードND22の電位レベルを上昇させる。これにより、MOSトランジスタNT42およびNT43がオン状態となり、内部ノードND20の電位レベルを低下させる。MOSトランジスタNT42およびNT43のプルダウン動作により、電源投入時、MOSトランジスタPT40およびPT41のゲートが電源電圧レベルにプルアップされ、定電流動作が行なわれなくなるのを防止する。MOSトランジスタNT42およびNT43の電流駆動力は十分小さくされる。   In constant current circuit 55, when power is turned on, MOS transistor PT42 is turned on to raise the potential level of internal node ND22. Thereby, MOS transistors NT42 and NT43 are turned on to lower the potential level of internal node ND20. The pull-down operation of MOS transistors NT42 and NT43 prevents the gates of MOS transistors PT40 and PT41 from being pulled up to the power supply voltage level when the power is turned on to prevent the constant current operation from being performed. MOS transistors NT42 and NT43 have a sufficiently small current driving capability.

電源投入後、電源電圧VDDのレベル上昇に応じて、内部ノードND20の電圧レベルが上昇し、応じて、MOSトランジスタNT41のドレイン電圧が、MOSトランジスタNT40およびNT41のしきい値電圧を超えると、これらのMOSトランジスタNT40およびNT41がカレントミラー動作を行なう。このとき、また、MOSトランジスタNT44がカレントミラー動作を行ない、内部ノードND22を放電する。この状態においてMOSトランジスタNT42およびNT43はオフ状態またはごく弱い反転領域で動作するだけであり、その放電電流はほぼ無視することができる。   After the power is turned on, the voltage level of internal node ND20 increases in accordance with the level increase of power supply voltage VDD. Accordingly, when the drain voltage of MOS transistor NT41 exceeds the threshold voltage of MOS transistors NT40 and NT41, MOS transistors NT40 and NT41 perform a current mirror operation. At this time, the MOS transistor NT44 performs a current mirror operation to discharge the internal node ND22. In this state, MOS transistors NT42 and NT43 only operate in the off state or in a very weak inversion region, and the discharge current can be almost ignored.

定電流動作において、MOSトランジスタNT40およびNT41がカレントミラー回路を構成し、MOSトランジスタNT41を流れる電流のミラー電流がMOSトランジスタNT40を介して流れる。MOSトランジスタPT40を介して流れる電流が、MOSトランジスタNT41を介して流れる電流よりも大きくなると、内部ノードND20の電圧レベルが上昇し、MOSトランジスタPT40のゲート電圧が上昇し、そのソース−ゲート間電圧が小さくなり、MOSトランジスタPT40を流れる電流量が低減される。   In the constant current operation, MOS transistors NT40 and NT41 form a current mirror circuit, and a mirror current of the current flowing through MOS transistor NT41 flows through MOS transistor NT40. When the current flowing through MOS transistor PT40 becomes larger than the current flowing through MOS transistor NT41, the voltage level of internal node ND20 rises, the gate voltage of MOS transistor PT40 rises, and the source-gate voltage becomes As a result, the amount of current flowing through the MOS transistor PT40 is reduced.

また、MOSトランジスタPT40を介して流れる電流が、MOSトランジスタNT41を介して流れる電流よりも小さくなると、ノードND20の電圧レベルが低下し、MOSトランジスタPT40を介して流れる電流が増大する。したがって、MOSトランジスタPT40のフィードバック動作により、このMOSトランジスタPT41およびNT41およびMOSトランジスタPT40およびNT40の経路に同じ大きさの電流が流れる。この場合、電流値は、抵抗素子RRの抵抗値とMOSトランジスタPT40およびPT41のサイズ比とにより設定することができる。この関係は、MOSトランジスタPT40およびPT41が飽和領域で動作するときのドレイン電流の式から導出することができる。   Further, when the current flowing through MOS transistor PT40 becomes smaller than the current flowing through MOS transistor NT41, the voltage level of node ND20 decreases and the current flowing through MOS transistor PT40 increases. Therefore, due to the feedback operation of MOS transistor PT40, currents of the same magnitude flow through the paths of MOS transistors PT41 and NT41 and MOS transistors PT40 and NT40. In this case, the current value can be set by the resistance value of resistance element RR and the size ratio of MOS transistors PT40 and PT41. This relationship can be derived from the drain current equation when the MOS transistors PT40 and PT41 operate in the saturation region.

Id検知回路30において、MOSトランジスタPT30が、MOSトランジスタPT40とカレントミラー回路を構成し、したがって定電流回路55を流れる電流と同じ大きさの電流を流す(MOSトランジスタPT30およびPT40が同じサイズのとき)。したがって、Id検知回路30においては、モニタ用MOSトランジスタNT30のオン抵抗が製造工程のばらつきによりばらついた場合および温度変動により変動した場合、正確に、そのばらつきの度合を示す電圧Vidnを生成することができる。また、図9に示す電流/電圧変換用の抵抗素子(R0)に代えて、定電流回路55を用いてMOSトランジスタPT30に定電流を流すことにより、抵抗素子をId検知回路30において利用する場合に比べて、回路のレイアウト面積を低減することができる。   In the Id detection circuit 30, the MOS transistor PT30 constitutes a current mirror circuit with the MOS transistor PT40, and therefore flows the same current as the current flowing through the constant current circuit 55 (when the MOS transistors PT30 and PT40 have the same size). . Therefore, in the Id detection circuit 30, when the on-resistance of the monitoring MOS transistor NT30 varies due to variations in the manufacturing process and varies due to temperature variations, the voltage Vidn indicating the degree of variation can be accurately generated. it can. In the case where the resistance element is used in the Id detection circuit 30 by passing a constant current through the MOS transistor PT30 using the constant current circuit 55 instead of the current / voltage conversion resistance element (R0) shown in FIG. As compared with the above, the layout area of the circuit can be reduced.

Id判定回路32でモニタ用MOSトランジスタの仕上がり条件に応じた検知電圧Vidnのレベルに応じて参照電位Vr1およびVr2が発生するように、抵抗素子RaおよびRbの抵抗比を設定する。   The resistance ratio of the resistance elements Ra and Rb is set so that the Id determination circuit 32 generates the reference potentials Vr1 and Vr2 according to the level of the detection voltage Vidn according to the finishing condition of the monitor MOS transistor.

比較回路50aは、この検知電圧Vidnが参照電圧Vr1よりも高いときに切換信号SWAをHレベルに設定する。比較回路50Bは、この検知電圧Vidnが参照電圧Vr2よりも低い場合に、切換信号SWBをHレベルに設定する。したがって、検知電圧Vidnが、参照電圧Vr1よりも高いとき、参照電圧Vr1およびVr2の間にある状態、参照電圧Vr2よりも低い状態に応じて、切換信号SWAおよびSWBの論理値を設定することができ、より細かく調整を行なうことができる。   The comparison circuit 50a sets the switching signal SWA to the H level when the detection voltage Vidn is higher than the reference voltage Vr1. The comparison circuit 50B sets the switching signal SWB to the H level when the detection voltage Vidn is lower than the reference voltage Vr2. Therefore, when the detection voltage Vidn is higher than the reference voltage Vr1, the logical values of the switching signals SWA and SWB can be set according to the state between the reference voltages Vr1 and Vr2 and the state lower than the reference voltage Vr2. And finer adjustments can be made.

この図13に示す電源モニタ回路18を利用する場合、定電流をモニタ用トランジスタに流しており、正確に、製造パラメータのばらつきおよび温度の影響を検出することができる。   When the power supply monitor circuit 18 shown in FIG. 13 is used, a constant current is passed through the monitor transistor, so that variations in manufacturing parameters and the influence of temperature can be accurately detected.

なお、この電流モニタ回路18において、モニタ用MOSトランジスタとしてPチャネルMOSトランジスタを利用する構成が用いられてもよい。この場合には、図11に示す抵抗R0を取り去り、イネーブル用MOSトランジスタNT31のドレインを検知電圧Vidpを出力するノードに接続し、また、イネーブル用MOSトランジスタNT31を電流制限用NチャネルMOSトランジスタに代えて、そのゲートを図13に示す定電流回路55のMOSトランジスタNT40およびNT41のゲートに結合する。   In this current monitor circuit 18, a configuration using a P-channel MOS transistor as the monitoring MOS transistor may be used. In this case, the resistor R0 shown in FIG. 11 is removed, the drain of the enable MOS transistor NT31 is connected to the node that outputs the detection voltage Vidp, and the enable MOS transistor NT31 is replaced with a current limiting N-channel MOS transistor. Thus, the gate is coupled to the gates of MOS transistors NT40 and NT41 of constant current circuit 55 shown in FIG.

[電流モニタ回路の変更例3]
図14は、図5に示す電流モニタ回路18の変更例3の構成を概略的に示す図である。図14に示す電流モニタ回路18においては、モニタ用NチャネルMOSトランジスタNT30と活性化用PチャネルMOSトランジスタPT30の間に、その抵抗値がチューニング可能な可変抵抗回路58が設けられる。可変抵抗回路58は、抵抗素子ZRmとNチャネルMOSトランジスタNT30の間に直列に接続される抵抗素子ZRn−ZR1と、これらの抵抗素子ZRn−ZR1それぞれと並列に接続されるCMOSトランスミッションゲートTXn−TX1を含む。
[Modification example 3 of current monitor circuit]
FIG. 14 schematically shows a configuration of a third modification of current monitor circuit 18 shown in FIG. In current monitoring circuit 18 shown in FIG. 14, variable resistance circuit 58 whose resistance value can be tuned is provided between monitoring N-channel MOS transistor NT30 and activation P-channel MOS transistor PT30. The variable resistance circuit 58 includes a resistance element ZRn-ZR1 connected in series between the resistance element ZRm and the N-channel MOS transistor NT30, and a CMOS transmission gate TXn-TX1 connected in parallel to each of these resistance elements ZRn-ZR1. including.

この可変抵抗回路58のCMOSトランスミッションゲートTX1からTXnそれぞれの導通を制御するために、チューニング信号TUn−TU1が、ヒューズプログラム回路16に含まれるヒューズFZn−FZ1の溶断/非溶断により生成される。ヒューズプログラム回路16においてヒューズ素子FZn−FZ1に直列に、それぞれ抵抗素子FRn−FR1が設けられている。ヒューズ素子FZiを溶断した場合、対応のチューニング信号TUiはHレベルとなり、ヒューズ素子FZiの非溶断時には対応のチューニング信号TUiはLレベルとなる。   In order to control the conduction of each of the CMOS transmission gates TX1 to TXn of the variable resistance circuit 58, a tuning signal TUn-TU1 is generated by blowing / non-blowing of the fuses FZn-FZ1 included in the fuse program circuit 16. In the fuse program circuit 16, resistance elements FRn-FR1 are provided in series with the fuse elements FZn-FZ1, respectively. When the fuse element FZi is blown, the corresponding tuning signal TUi is H level, and when the fuse element FZi is not blown, the corresponding tuning signal TUi is L level.

Id検知回路30の他の構成は、図9に示すId検知回路30の構成と同じであり、またId判定回路32の構成は、図13に示すId判定回路の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The other configuration of the Id detection circuit 30 is the same as the configuration of the Id detection circuit 30 shown in FIG. 9, and the configuration of the Id determination circuit 32 is the same as the configuration of the Id determination circuit shown in FIG. Parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

このチューニング機能付可変抵抗回路58において、チューニング信号TUiがHレベルのときには、対応のCMOSトランスミッションゲートTXiがオン状態となり、対応の抵抗素子ZRiを短絡する。一方、チューニング信号TUiがLレベルのときには、対応のCMOSトランスミッションゲートTXiはオフ状態であり、対応の抵抗素子ZRiの抵抗値は有効となる。したがって、チューニング信号TUn−TU1を選択的にHレベルに設定することにより、チューニング機能付可変抵抗回路58の抵抗値を調整することができる。抵抗素子にも仕上がりバラツキがあり、この抵抗値のバラツキは、抵抗素子を利用する電流モニタ回路においてMOSトランジスタの仕上がり条件の正確な検知に対する妨げとなる。しかしながら、この抵抗可変構成により、モニタ用トランジスタNT30のオン抵抗との比を与える抵抗素子(R0)の抵抗値を正確に設定することができ、モニタ用MOSトランジスタNT30のオン抵抗の変化をモニタすることが可能となり、正確にパラメータばらつきまたは温度変動に応じたレベルの検知電圧Vidnを生成することができる。   In the tuning function variable resistance circuit 58, when the tuning signal TUi is at the H level, the corresponding CMOS transmission gate TXi is turned on, and the corresponding resistance element ZRi is short-circuited. On the other hand, when tuning signal TUi is at L level, corresponding CMOS transmission gate TXi is in an off state, and the resistance value of corresponding resistance element ZRi is valid. Therefore, the resistance value of the variable resistor circuit 58 with a tuning function can be adjusted by selectively setting the tuning signal TUn-TU1 to the H level. Resistive elements also have finished variations, and this variation in resistance values hinders accurate detection of the finished conditions of MOS transistors in a current monitor circuit that uses the resistive elements. However, with this variable resistance configuration, the resistance value of the resistance element (R0) that gives the ratio to the on-resistance of the monitoring transistor NT30 can be set accurately, and the change in the on-resistance of the monitoring MOS transistor NT30 is monitored. Therefore, it is possible to accurately generate the detection voltage Vidn at a level corresponding to parameter variation or temperature variation.

なお、この図14に示す電流モニタ回路18の構成においても、PチャネルMOSトランジスタを電流モニタ用トランジスタとして利用する構成が用いられてもよい。この場合には、図11に示す抵抗素子R0を図14に示す抵抗素子ZRmと、チューニング機能付可変抵抗回路58に代えてヒューズプログラム回路16を追加する。   Also in the configuration of current monitor circuit 18 shown in FIG. 14, a configuration using a P-channel MOS transistor as a current monitor transistor may be used. In this case, the fuse program circuit 16 is added in place of the resistance element R0 shown in FIG. 11 in place of the resistance element ZRm shown in FIG. 14 and the variable resistance circuit 58 with a tuning function.

[電流モニタ回路の変更例4]
図15は、電流モニタ回路18の変更例4の構成を概略的に示す図である。図15において、電流モニタ回路18のId検知回路30は、図9に示すId検知回路の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Modification example 4 of current monitor circuit]
FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration of a fourth modification of the current monitor circuit 18. In FIG. 15, the Id detection circuit 30 of the current monitor circuit 18 has the same configuration as that of the Id detection circuit shown in FIG. 9, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

Id判定回路32においては、電源ノードと接地の間に複数の抵抗素子RAm−RA0およびRBn−RB0およびRCが直列に接続される。抵抗素子RAm−RA0それぞれに対して比較回路50Am−50A0が設けられ、抵抗素子RBn−RB0それぞれに対応して比較回路50Bn−50B0が設けられる。   In Id determination circuit 32, a plurality of resistance elements RAm-RA0 and RBn-RB0 and RC are connected in series between the power supply node and the ground. Comparison circuits 50Am-50A0 are provided for the respective resistance elements RAm-RA0, and comparison circuits 50Bn-50B0 are provided corresponding to the respective resistance elements RBn-RB0.

比較回路50Am−50A0は、それぞれ正入力にId変換回路30の出力電圧Vidnを受け、負入力に対応の抵抗素子の下側ノードの電圧を受ける。一方、比較回路50Bn−50B0においては、これらの比較回路50Am−50A0と逆に、負入力に検知電圧Vidnを受け、正入力に対応の抵抗素子の下側ノードの電圧を受ける。比較回路50Ai(i=0−m)は、正入力の電位が負入力の電位よりも高いときに対応の切換信号SWAiをHレベルに設定する。同様、比較回路50Bj(j=0−n)は、正入力の電位が負入力の電位よりも高いときに対応の切換信号SWBjをHレベルに設定する。   Each of comparison circuits 50Am-50A0 receives output voltage Vidn of Id conversion circuit 30 at the positive input, and receives the voltage of the lower node of the corresponding resistance element at the negative input. On the other hand, in comparison circuits 50Bn-50B0, contrary to comparison circuits 50Am-50A0, negative input receives detection voltage Vidn and positive input receives the voltage of the lower node of the corresponding resistive element. The comparison circuit 50Ai (i = 0−m) sets the corresponding switching signal SWAi to the H level when the positive input potential is higher than the negative input potential. Similarly, the comparison circuit 50Bj (j = 0-n) sets the corresponding switching signal SWBj to the H level when the positive input potential is higher than the negative input potential.

比較回路50Am−50A0から、それぞれ、切換信号SWAm−SWA0が出力され、比較回路50Bn−50B0から、それぞれ、切換信号SWA0−SWB0が出力される。これらの切換信号SWAm−SWA0およびSWBn−SWB0が図5に示すローカル電源回路35の容量素子C3−Ckに対して設けられるMOSトランジスタNN3−NNkのオン/オフを制御するために利用することにより、正確に合成容量C2plusの値を調整することができ、マッチ線参照電位MLREFを調整することができる。   Comparison circuits 50Am-50A0 output switching signals SWAm-SWA0, respectively, and comparison circuits 50Bn-50B0 output switching signals SWA0-SWB0, respectively. By using these switching signals SWAm-SWA0 and SWBn-SWB0 for controlling on / off of MOS transistors NN3-NNk provided for the capacitive elements C3-Ck of the local power supply circuit 35 shown in FIG. The value of the composite capacitor C2plus can be adjusted accurately, and the match line reference potential MLREF can be adjusted.

複数の切換信号を生成することにより、より正確に、モニタ用MOSトランジスタNT30を流れる電流量に応じて内部環境(マッチ線参照電位MLREF等)を調整することができる。特に、後に説明するような動作電流および電圧レベルをより精密に調整することが可能となる。   By generating a plurality of switching signals, the internal environment (match line reference potential MLREF or the like) can be adjusted more accurately according to the amount of current flowing through the monitoring MOS transistor NT30. In particular, it becomes possible to adjust the operating current and voltage level as described later more precisely.

また、これらの切換信号SWAm−SWA0を、電流または電圧を上昇させるための制御信号として使用し、また、切換信号SWBn−SWB0を電流または電圧レベルを低下させる切換信号として利用することもできる。   Further, these switching signals SWAm-SWA0 can be used as control signals for increasing current or voltage, and switching signals SWBn-SWB0 can be used as switching signals for decreasing current or voltage level.

したがって、複数の切換信号を生成することにより、モニタ用MOSトランジスタNT30のドレイン電流の大きさに応じて内部動作環境を精密に調整することができる。   Therefore, by generating a plurality of switching signals, the internal operating environment can be precisely adjusted according to the magnitude of the drain current of the monitoring MOS transistor NT30.

[電流モニタ回路の変更例5]
図16は、この電流モニタ回路18の変更例5の構成を概略的に示す図である。図16に示す電流モニタ回路18においては、Id検知回路30において、モニタ用PチャネルMOSトランジスタPT31が用いられる。Id判定回路32においては、図15に示すId判定回路32の構成と同様、抵抗素子RAm−RA0、RBn−RB0およびRCが直列に電源ノードと接地ノードの間に直列に接続される。この抵抗素子RAm−RA0およびRBn−RB0に対応して比較回路50Cm−50C0および50Dn−50D0が設けられる。比較回路50Cm−50C0は、負入力に、Id検知回路30からの変換電圧Vidpを受け、正入力に対応の抵抗素子の下側ノードの電圧を受ける。比較回路50Dn−50D0は、正入力に変換電圧Vidpを受け、負入力に対応の抵抗素子の下側ノードの電圧を受ける。比較回路50Cm−50C0から、それぞれ、切換信号SWAm−SWA0が出力され、比較回路50Dn−50D0から、それぞれ、切換信号SWBn−SWB0が出力される。これらの比較回路は、正入力の電位が負入力の電位よりも高いときに出力する切換信号をHレベルに設定する。
[Modification example 5 of current monitor circuit]
FIG. 16 is a diagram schematically showing a configuration of a fifth modification of the current monitor circuit 18. In the current monitor circuit 18 shown in FIG. 16, the Id detection circuit 30 uses a monitoring P-channel MOS transistor PT31. In Id determination circuit 32, similarly to the configuration of Id determination circuit 32 shown in FIG. 15, resistance elements RAm-RA0, RBn-RB0 and RC are connected in series between the power supply node and the ground node. Comparison circuits 50Cm-50C0 and 50Dn-50D0 are provided corresponding to resistance elements RAm-RA0 and RBn-RB0. Comparison circuits 50Cm-50C0 receive the converted voltage Vidp from Id detection circuit 30 at the negative input, and receive the voltage of the lower node of the resistance element corresponding to the positive input. Comparison circuits 50Dn-50D0 receive conversion voltage Vidp at the positive input and receive the voltage of the lower node of the resistance element corresponding to the negative input. Comparison circuits 50Cm-50C0 output switching signals SWAm-SWA0, respectively, and comparison circuits 50Dn-50D0 output switching signals SWBn-SWB0, respectively. These comparison circuits set the switching signal output when the positive input potential is higher than the negative input potential to the H level.

図16に示す電流モニタ回路18の構成においては、Id検知回路30においてモニタ用PチャネルMOSトランジスタPT31が用いられている。したがって、比較回路50Cm−50C0および50Dn−50D0から出力される切換信号SWAm−SWA0およびSWBn−SWB0の論理は、図15に示す電流モニタ回路18の切換信号の論理と同じである。この図16に示す構成を利用しても、図15に示す電流モニタ回路と同様、電圧/電流をきめ細かく調整することができる。   In the configuration of the current monitor circuit 18 shown in FIG. 16, a monitoring P-channel MOS transistor PT31 is used in the Id detection circuit 30. Therefore, the logic of switching signals SWAm-SWA0 and SWBn-SWB0 output from comparison circuits 50Cm-50C0 and 50Dn-50D0 is the same as the logic of the switching signal of current monitor circuit 18 shown in FIG. Even if the configuration shown in FIG. 16 is used, the voltage / current can be finely adjusted in the same manner as the current monitor circuit shown in FIG.

[電流モニタ回路の変更例6]
図17は、電流モニタ回路18の変更例6の構成を概略的に示す図である。図17に示す電流モニタ回路18においては、Id検知回路30において、活性化用のPチャネルMOSトランジスタPT30と内部出力ノードの間に可変抵抗素子60が設けられる。内部出力ノードと接地ノードの間に、そのゲートが電源電圧VDDを受けるNチャネルMOSトランジスタNT30が設けられる。可変抵抗素子60は、図14に示す可変抵抗回路の構成と同様の構成を有し、図示しないヒューズプログラム回路からのプログラムチューニング信号に従ってその抵抗値がチューニングされる。
[Modification Example 6 of Current Monitor Circuit]
FIG. 17 is a diagram schematically showing a configuration of a sixth modification of the current monitor circuit 18. In the current monitor circuit 18 shown in FIG. 17, in the Id detection circuit 30, a variable resistance element 60 is provided between the activation P-channel MOS transistor PT30 and the internal output node. N channel MOS transistor NT30 having its gate receiving power supply voltage VDD is provided between the internal output node and the ground node. Variable resistance element 60 has a configuration similar to that of the variable resistance circuit shown in FIG. 14, and its resistance value is tuned according to a program tuning signal from a fuse program circuit (not shown).

Id判定回路32においては、温度参照電位を生成する温度参照電位発生回路62と、この温度参照電位発生回路の出力電位をId検知回路30の出力電圧Vidntのレベルと比較する比較回路50E0−50E3が設けられる。温度参照電位発生回路62は、電源ノードと接地ノードの間に直列に接続される抵抗素子RR4−RR0を含む。抵抗素子RR4−RR0の接続ノードから参照電位T120、T100、T80およびT60が生成される。これらの参照電位T120、T100、T80およびT60は、それぞれ、温度120℃、100℃、80℃および60℃に対応する参照電位である。なお、検知対象の温度は、抵抗素子RR0−RR4等の抵抗比によって任意に設定することができる。   In the Id determination circuit 32, a temperature reference potential generation circuit 62 that generates a temperature reference potential and a comparison circuit 50E0-50E3 that compares the output potential of the temperature reference potential generation circuit with the level of the output voltage Vidnt of the Id detection circuit 30 are provided. Provided. Temperature reference potential generating circuit 62 includes resistance elements RR4-RR0 connected in series between a power supply node and a ground node. Reference potentials T120, T100, T80, and T60 are generated from the connection node of resistance elements RR4-RR0. These reference potentials T120, T100, T80, and T60 are reference potentials corresponding to temperatures of 120 ° C., 100 ° C., 80 ° C., and 60 ° C., respectively. The temperature to be detected can be arbitrarily set according to the resistance ratio of the resistance elements RR0 to RR4 and the like.

比較回路50E0−50E3は、それぞれ、正入力に検知電圧Vidntを受け、負入力に、それぞれ対応の温度参照電位T120−T60を受ける。これらの比較回路50E0−50E3から、それぞれ、切換信号SW120、SW100、SW80およびSW60が出力される。   Comparison circuits 50E0-50E3 each receive detection voltage Vidnt at the positive input, and receive corresponding temperature reference potentials T120-T60 at the negative input. These comparison circuits 50E0-50E3 output switching signals SW120, SW100, SW80 and SW60, respectively.

図18は、図17に示す電流モニタ回路の可変抵抗素子60の抵抗値チューニング前の検知電圧Vidntと温度との関係を示す図である。図18において、縦軸に、検知電圧Vidntを示し、横軸に温度Tjを示す。   18 is a diagram showing the relationship between the detection voltage Vidnt and the temperature before tuning the resistance value of the variable resistance element 60 of the current monitor circuit shown in FIG. In FIG. 18, the vertical axis represents the detection voltage Vidnt, and the horizontal axis represents the temperature Tj.

CAMチップにおけるトランジスタの仕上がり条件がワースト仕上がり条件の場合、検知用MOSトランジスタNT30のドレイン電流Idは、典型(ティピカル仕上がり)条件に比べて、小さくオン抵抗が高く、検知電圧Vidntが高くなる。一方、仕上がり条件がベスト仕上がり条件の場合、典型条件に比べて、ドレイン電流Idが大きく、検知電圧Vidntが低くなる。   When the finish condition of the transistor in the CAM chip is the worst finish condition, the drain current Id of the detection MOS transistor NT30 is smaller than that of the typical (typical finish) condition, the on-resistance is increased, and the detection voltage Vidnt is increased. On the other hand, when the finish condition is the best finish condition, the drain current Id is larger and the detection voltage Vidnt is lower than the typical condition.

MOSトランジスタにおいては、図18において直線I、IIおよびIIIでそれぞれ示すように、温度Tjが上昇するにつれて、オン抵抗が高くなり、検知電圧Vidntのレベルが高くなる(MOSトランジスタのオン抵抗が正の温度依存性を有するため)。全温度範囲に渡って、仕上がり条件に応じて検知電圧Vidnのレベルが異なる。   In the MOS transistor, as indicated by straight lines I, II and III in FIG. 18, as the temperature Tj rises, the on-resistance increases and the level of the detection voltage Vidnt increases (the on-resistance of the MOS transistor is positive). (Because it has temperature dependence) Over the entire temperature range, the level of the detection voltage Vidn varies depending on the finishing conditions.

仕様動作温度上限値には通常130℃が規定される。仕様で規定される動作温度の中間の温度80℃に注目する。図示しないヒューズプログラム回路のヒューズプログラムに応じて、可変抵抗素子60の抵抗値を80℃において仕上がり条件に関わらずすべて同じ値となるように、仕上がり条件に応じて抵抗値を設定する。この場合、図19に示すように、ワースト仕上がり条件、ベスト仕上がり条件および設計値に近いティピカル仕上がり条件それぞれについて検知電圧Vidntの温度依存性が等しくなる。   The upper limit value of the specification operating temperature is normally defined as 130 ° C. Note the temperature of 80 ° C., which is intermediate between the operating temperatures specified in the specification. In accordance with a fuse program of a fuse program circuit (not shown), the resistance value is set according to the finishing condition so that the resistance value of the variable resistance element 60 becomes the same value at 80 ° C. regardless of the finishing condition. In this case, as shown in FIG. 19, the temperature dependency of the detection voltage Vidnt is equal for each of the worst finish condition, the best finish condition, and the typical finish condition close to the design value.

この図17に示す電流モニタ回路18においては、比較回路50E0−50E3からの切換信号SW120、SW100、SW80、SW60は、検知電圧Vidntが対応の温度参照電位T120−T60よりも高くなるとHレベルとなる。これにより、CAMチップ内部の温度を検出することが可能となる。図17に示すように、比較回路50F0−50F3の出力する切換信号SW120、SW100、SW80、およびSW60に従って内部の動作温度に応じて、その電圧レベル(または後に説明する電流値)を調整することにより、全温度範囲に渡って正確かつ高速に検索動作を行うことができる。   In current monitor circuit 18 shown in FIG. 17, switching signals SW120, SW100, SW80, and SW60 from comparison circuits 50E0-50E3 are at the H level when detected voltage Vidnt is higher than the corresponding temperature reference potential T120-T60. . Thereby, the temperature inside the CAM chip can be detected. As shown in FIG. 17, by adjusting the voltage level (or current value described later) according to the internal operating temperature in accordance with switching signals SW120, SW100, SW80, and SW60 output from comparison circuits 50F0-50F3. The search operation can be performed accurately and at high speed over the entire temperature range.

なお、この検出温度に応じたレベル調整およびトランジスタの仕上がり具合に応じたレベル調整が個々に用いられてもよく、また、組合わせて用いられてもよい。   Note that the level adjustment according to the detected temperature and the level adjustment according to the finished condition of the transistor may be used individually or in combination.

[電流モニタ回路の変更例7]
図20は、電流モニタ回路18の変更例7の構成を概略的に示す図である。この図20に示す電流モニタ回路18は、以下の点で、図17に示す電流モニタ回路と、電流モニタ用トランジスタとしてPチャネルMOSトランジスタPT31が用いられる。すなわち、電源ノードと内部出力ノードの間に、モニタ用のPチャネルMOSトランジスタPT31が接続され、内部出力ノードと接地ノードの間に可変抵抗素子64およびNチャネルMOSトランジスタNT31が直列に接続される。この可変抵抗素子64は、その抵抗値が図示しないヒューズプログラム回路によりチューニング可能である。
[Example 7 of changing current monitor circuit]
FIG. 20 is a diagram schematically showing a configuration of a seventh modification of the current monitor circuit 18. The current monitor circuit 18 shown in FIG. 20 uses the current monitor circuit shown in FIG. 17 and a P-channel MOS transistor PT31 as a current monitor transistor in the following points. More specifically, monitoring P channel MOS transistor PT31 is connected between the power supply node and the internal output node, and variable resistance element 64 and N channel MOS transistor NT31 are connected in series between the internal output node and the ground node. The variable resistance element 64 can be tuned by a fuse program circuit (not shown).

Id判定回路32においては、比較回路50F0−50F3が、それぞれ、負入力にId検知回路からの検知電圧Vidptを受け、正入力に、それぞれ、温度参照電位発生回路62からの温度参照電位T60、T80、T100およびT120を受ける。比較回路50F0−50F3から、それぞれ、切換信号SW60、SW80、SW100およびSW120が出力される。   In the Id determination circuit 32, the comparison circuits 50F0 to 50F3 respectively receive the detection voltage Vidpt from the Id detection circuit at the negative input, and temperature reference potentials T60 and T80 from the temperature reference potential generation circuit 62 at the positive input, respectively. , T100 and T120. Comparison signals 50F0-50F3 output switching signals SW60, SW80, SW100, and SW120, respectively.

すなわち、この図20に示す電流モニタ回路18において、PチャネルMOSトランジスタPT31のドレイン電流の温度依存性に基づいて、切換信号SW60、SW80、SW100およびSW120を生成する。   That is, in current monitor circuit 18 shown in FIG. 20, switching signals SW60, SW80, SW100 and SW120 are generated based on the temperature dependence of the drain current of P-channel MOS transistor PT31.

PチャネルMOSトランジスタPT31も、オン抵抗が正の依存性を有しており、温度上昇とともに、そのドレイン電流が低下する。したがって、図21に示すように、可変抵抗素子64の抵抗値のチューニング前においては、CAMチップのトランジスタの仕上がり条件がベスト仕上がり条件、典型的な(ティピカル)仕上がり条件、およびワースト仕上がり条件の場合、それぞれ、温度Tjの上昇とともに、検知電圧Vidptの電圧レベルが低下する。検知電圧Vidptは、ワースト仕上がり条件の場合、ドレイン電流が最も小さく、検知電圧Vidptが低く、ベスト仕上がり条件の場合、MOSトランジスタPT31のドレイン電流が大きく、検知電圧Vidptの電圧レベルが最も高い。   The P-channel MOS transistor PT31 also has a positive dependency on resistance, and the drain current decreases as the temperature increases. Therefore, as shown in FIG. 21, before the tuning of the resistance value of the variable resistance element 64, when the finish condition of the transistor of the CAM chip is the best finish condition, the typical (typical) finish condition, and the worst finish condition, As the temperature Tj increases, the voltage level of the detection voltage Vidpt decreases. The detection voltage Vidpt has the lowest drain current in the worst finish conditions, the detection voltage Vidpt is low, and in the best finish conditions, the drain current of the MOS transistor PT31 is large, and the voltage level of the detection voltage Vidpt is the highest.

この状態において、可変抵抗素子64の抵抗値を、たとえば温度80℃においてすべての仕上がり条件において一致するように調整する。温度80℃に着目するのは、図17に示す電流モニタ回路の調整の場合と同じ理由による。   In this state, the resistance value of the variable resistance element 64 is adjusted so as to match in all finishing conditions at a temperature of 80 ° C., for example. The reason for paying attention to the temperature of 80 ° C. is the same reason as the adjustment of the current monitor circuit shown in FIG.

この可変抵抗素子64の抵抗値のチューニング後、図22に示すように、仕上がり条件に関わらず、検知電圧Vidptの温度依存性が等しくなる。したがって、たとえば温度80℃において検知電圧Vidpのレベルを一致させることにより、CAMチップにおける動作温度を検出することができる。これにより、図20に示すように比較回路50F0−50F3の出力する切換信号SW60、SW80、SW100およびSW120に従って、内部の動作温度に応じて、その電圧レベル(または後に説明する電流量)を調整することにより、全温度範囲に渡って正確かつ高速に検索動作等を行なうことができる。   After tuning of the resistance value of the variable resistance element 64, as shown in FIG. 22, the temperature dependence of the detection voltage Vidpt becomes equal regardless of the finishing condition. Therefore, for example, by matching the level of the detection voltage Vidp at a temperature of 80 ° C., the operating temperature in the CAM chip can be detected. Thus, as shown in FIG. 20, the voltage level (or current amount described later) is adjusted according to the internal operating temperature in accordance with switching signals SW60, SW80, SW100 and SW120 output from comparison circuits 50F0-50F3. Thus, the search operation and the like can be performed accurately and at high speed over the entire temperature range.

これまでに説明した電流モニタ回路の構成のいずれが用いられてもよい。また、温度検出によるレベル調整、仕上がり条件によるレベル調整および両者によるレベル調整のいずれが行われても良い。モニタ用MOSトランジスタのドレイン電流をモニタし、そのドレイン電流量に応じた検知電位に応じて内部動作環境を調整することにより、正確に各チップ毎に動作条件を設定することができ、低消費電流動作および高速動作を実現することができる。   Any of the configurations of the current monitor circuit described so far may be used. Further, any of level adjustment by temperature detection, level adjustment by finishing conditions, and level adjustment by both may be performed. By monitoring the drain current of the monitoring MOS transistor and adjusting the internal operating environment according to the detection potential corresponding to the amount of drain current, the operating conditions can be accurately set for each chip, and the low current consumption Operation and high-speed operation can be realized.

[マッチ線プリチャージ電圧発生回路の構成]
図23は、マッチ線プリチャージ電圧(基準電位)VMLを発生する回路の構成の一例を概略的に示す図である。このマッチ線プリチャージ電圧発生回路は、図1に示す電源回路14に含まれる。図23において、このマッチ線プリチャージ電圧(基準電位)VMLを発生する回路は、参照電位Vturを生成するチューナブル参照電位発生回路66と、チューナブル参照電位Vturに従ってマッチ線プリチャージ電位VMLを生成するマッチ線基準電位発生回路68を含む。
[Configuration of Match Line Precharge Voltage Generation Circuit]
FIG. 23 schematically shows an example of a circuit configuration for generating match line precharge voltage (reference potential) VML. This match line precharge voltage generation circuit is included in power supply circuit 14 shown in FIG. In FIG. 23, a circuit for generating match line precharge voltage (reference potential) VML generates a tunable reference potential generation circuit 66 for generating reference potential Vtur, and generates match line precharge potential VML in accordance with tunable reference potential Vtur. Match line reference potential generating circuit 68 is included.

チューナブル参照電位発生回路66は、ヒューズプログラム回路16に含まれるローカルヒューズプログラム回路16Mからのプログラム信号に従って参照電位Vturの電位レベルを固定的に調整する。   The tunable reference potential generation circuit 66 fixedly adjusts the potential level of the reference potential Vtur according to the program signal from the local fuse program circuit 16M included in the fuse program circuit 16.

マッチ線基準電位発生回路68は、電流モニタ回路18に含まれるモニタ回路18Mからの切換信号SWIおよびSWDに従ってマッチ線プリチャージ電位VMLのレベルを調整する。このマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルは、電源電圧VDDの1/2倍から1/5倍のレベルの範囲である。   Match line reference potential generating circuit 68 adjusts the level of match line precharge potential VML in accordance with switching signals SWI and SWD from monitor circuit 18M included in current monitor circuit 18. The level of the match line precharge voltage VML is in the range of 1/2 to 1/5 times the power supply voltage VDD.

電流モニタ回路18Mとしては、先に説明した電流モニタ回路のいずれの構成が用いられてもよく、レベル上昇切換信号SWIおよびレベル降下切換信号SWDを生成する構成であればよい。   As the current monitor circuit 18M, any of the configurations of the current monitor circuit described above may be used as long as it generates the level increase switching signal SWI and the level decrease switching signal SWD.

図24は、図23に示す回路のマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベル調整動作を模式的に示す図である。以下、図23を参照して、図23に示すマッチ線プリチャージ電位VMLの調整動作について説明する。   FIG. 24 schematically shows a level adjustment operation of match line precharge voltage VML in the circuit shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 23, the adjustment operation of match line precharge potential VML shown in FIG. 23 will be described.

不一致時(MISS時)において、マッチ線が放電され、マッチ線電位MLMAは徐々に低下する。この場合、1ビットのCAMセルのみの放電電流(検索データと記憶データとが1ビットのみ異なる場合の最小放電電流)である1ビットミス電流Imissが、トランジスタ仕上がり条件または動作温度に応じて異なる。マッチ線電位MLMAが、ミス電流により、ッチ線参照電位MLREFよりも低下し、電位差ΔVが生じる。この電位差ΔVを、クロスカップル型マッチアンプで増幅する。   At the time of mismatch (MISS), the match line is discharged, and the match line potential MLMA gradually decreases. In this case, the 1-bit miss current Imiss, which is the discharge current of only the 1-bit CAM cell (the minimum discharge current when the search data and the stored data differ by only 1 bit), differs depending on the transistor finishing conditions or the operating temperature. The match line potential MLMA is lower than the hatch line reference potential MLREF due to a miss current, and a potential difference ΔV is generated. This potential difference ΔV is amplified by a cross-couple type match amplifier.

CAMチップのトランジスタの仕上がり条件が、ワースト条件であり、1ビットミス電流Imiss(w)が小さい場合、クロスカップル型マッチアンプのトランジスタにおいても、その仕上がり条件が悪く、ドレイン電流(Id)は小さい。クロスカップル型マッチアンプにおいて電位差ΔVが小さい場合、高速でセンス動作を行なうことができなくなる。   When the finish condition of the transistor of the CAM chip is the worst condition and the 1-bit miss current Imiss (w) is small, the finish condition of the cross-coupled match amplifier transistor is also poor and the drain current (Id) is small. If the potential difference ΔV is small in the cross-coupled match amplifier, the sensing operation cannot be performed at high speed.

このとき、マッチ線プリチャージ電位VMLを高くし、応じてマッチ線参照電位MLREFを高くする(マッチ線参照電位MLREFは、マッチ線プリチャージ電圧VMLの容量分割により与えられる)。マッチ線プリチャージ電位VMLを上昇させ、マッチ線電位MLMAとマッチ線参照電位MLREFの電位差ΔVが小さい場合でも、クロスカップル型マッチアンプにおいて、これらの電位をゲートに受けるNチャネルMOSトランジスタのドレイン電流(Id)が増加し、高速でかつ高感度でセンス動作を行なって検索結果判定信号を生成することができる。   At this time, match line precharge potential VML is raised, and match line reference potential MLREF is raised accordingly (match line reference potential MLREF is given by capacitive division of match line precharge voltage VML). Even when the match line precharge potential VML is raised and the potential difference ΔV between the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF is small, the drain current of the N-channel MOS transistor that receives these potentials at the gate in the cross-coupled match amplifier ( Id) increases, and a search result determination signal can be generated by performing a sensing operation at high speed and with high sensitivity.

また、一致時(HIT時)においては、マッチ線MLは、プリチャージ電位VMLレベルに維持される。このとき、このマッチ線MLは、CAMセルのサーチトランジスタのオフリーク電流Ioffにより放電され、マッチ線電位MLMAが低下する。したがって、仕上がり条件がベストの場合、オフリーク電流Ioff(b)は大きくなり、消費電流が増大する。   At the time of coincidence (HIT), match line ML is maintained at precharge potential VML level. At this time, the match line ML is discharged by the off-leakage current Ioff of the search transistor of the CAM cell, and the match line potential MLMA is lowered. Therefore, when the finishing condition is the best, the off-leakage current Ioff (b) increases and the current consumption increases.

このときには、マッチ線プリチャージ電位VMLを低下させて、オフリーク電流による消費電力を低減する。この調整の場合、クロスカップル型マッチアンプにおいて、このマッチ線プリチャージ電位MLREFが応じて低下するものの、トランジスタはベスト仕上がり条件であり、大きなドレイン電流を駆動することができ、マッチアンプは、高速で、センス増幅動作を行なうことができる。   At this time, the match line precharge potential VML is lowered to reduce power consumption due to off-leakage current. In the case of this adjustment, although the match line precharge potential MLREF is lowered according to the cross-coupled match amplifier, the transistor is in the best finish condition and can drive a large drain current. A sense amplification operation can be performed.

また、マッチ線基準電位MLREFは、容量素子の容量分割によりマッチ線プリチャージ電圧VMLから生成される。この容量分割比を電流モニタ回路の出力信号に従って調整することにより、マッチアンプの誤動作(誤判定)を防止することができる。   The match line reference potential MLREF is generated from the match line precharge voltage VML by capacitive division of the capacitive element. By adjusting the capacitance division ratio according to the output signal of the current monitor circuit, it is possible to prevent malfunction (false determination) of the match amplifier.

また、この仕上がり条件が典型条件であっても、温度上昇時、ドレイン電流(Id)が減少するため、ワースト条件と同様の状態が生じ、また温度低下時において、ドレイン電流が増加するため、ベスト仕上がり条件と同様の状態が生じる。従って、温度に応じて同様の調整動作を行なって、マッチ線電位MLMAのプリチャージ時の電位を調整する。以下、図23に示す回路の各部の構成について説明する。   Even if this finish condition is a typical condition, the drain current (Id) decreases when the temperature rises, so that a state similar to the worst condition occurs, and the drain current increases when the temperature drops. A state similar to the finishing condition occurs. Therefore, the same adjustment operation is performed according to the temperature to adjust the potential at the time of precharging the match line potential MLMA. The configuration of each part of the circuit shown in FIG. 23 will be described below.

図25は、図23に示すローカルヒューズプログラム回路16Mおよびチューナブル参照電位発生回路66の構成の一例を示す図である。図25において、ローカルヒューズプログラム回路16Mは、ヒューズプログラム回路16内において、マッチ線プリチャージ電位VMLのプログラム専用に設けられ、一端が電源ノードにそれぞれ接続される抵抗素子RM0−RM3と、これらの抵抗素子RM0−RM3と接地ノードの間に接続されるヒューズ素子FM0−FM3を含む。ヒューズ素子FM0−FM3の溶断/非溶断の状態に応じて、チューニング信号TUNE<0>−TUNE<3>が生成される。チューニング信号TUNE<0>−TUNE<3>は、対応のヒューズ素子FM0−FM3が溶断状態のときにHレベルに設定され、非溶断状態のときにはLレベルに設定される。   FIG. 25 shows an example of the configuration of local fuse program circuit 16M and tunable reference potential generation circuit 66 shown in FIG. In FIG. 25, local fuse program circuit 16M is provided exclusively for programming match line precharge potential VML in fuse program circuit 16, and one end is connected to each of power supply nodes, and resistance elements RM0-RM3 and their resistances are connected. Fuse elements FM0-FM3 connected between elements RM0-RM3 and the ground node are included. Tuning signals TUNE <0> -TUNE <3> are generated in accordance with the fusing / non-blown state of fuse elements FM0-FM3. Tuning signals TUNE <0> -TUNE <3> are set to the H level when the corresponding fuse elements FM0 to FM3 are in the blown state, and are set to the L level when the corresponding fuse elements FM0-FM3 are in the blown state.

チューナブル参照電位発生回路66は、ソースが電源ノードに接続される活性化PチャネルMOSトランジスタPT40と、MOSトランジスタPT40と接地ノードの間に直列に接続される抵抗素子R10−R1とを含む。MOSトランジスタPT40と出力ノードND40の間に抵抗素子R10−R6が直列に接続され、出力ノードND40と接地ノードの間に抵抗素子R5−R1が直列に接続される。抵抗素子R3、R4およびR5は、抵抗素子R2の抵抗値の1/2倍、1/4倍および1/8倍の抵抗値を有する。抵抗素子R6−R9は、それぞれ、抵抗素子R2の抵抗値の1/8倍、1/4場合、1/2倍、および1/1倍の抵抗値を有する。すなわち、内部出力ノードND40に関して同じ抵抗値を有する抵抗素子が対称的に配置される。   Tunable reference potential generating circuit 66 includes an activated P-channel MOS transistor PT40 whose source is connected to the power supply node, and resistance elements R10-R1 connected in series between MOS transistor PT40 and the ground node. Resistance elements R10-R6 are connected in series between MOS transistor PT40 and output node ND40, and resistance elements R5-R1 are connected in series between output node ND40 and the ground node. Resistance elements R3, R4, and R5 have resistance values that are 1/2 times, 1/4 times, and 1/8 times the resistance value of resistance element R2. Resistance elements R6-R9 have resistance values that are 1/8 times, 1/4 times, 1/2 times, and 1/1 times the resistance value of resistance element R2, respectively. That is, resistance elements having the same resistance value with respect to internal output node ND40 are arranged symmetrically.

抵抗素子R2−R9と並列に、CMOSトランスミッションゲートTM2−TM9が設けられ、CMOSトランスミッションゲートTM2−TM9それぞれに対応してバッファBF2−BF5およびインバータVF6−VF9が設けられる。バッファBF5およびインバータVF6がチューニング信号TUNE<0>を受け、バッファBF4およびインバータVF7がチューニング信号TUNE<1>を受ける。バッファBF3およびインバータVF8がチューニング信号TUNE<2>を受け、バッファBF2およびインバータVF9がチューニング信号TUNE<3>を受ける。   In parallel with resistance elements R2-R9, CMOS transmission gates TM2-TM9 are provided, and buffers BF2-BF5 and inverters VF6-VF9 are provided corresponding to CMOS transmission gates TM2-TM9, respectively. Buffer BF5 and inverter VF6 receive tuning signal TUNE <0>, and buffer BF4 and inverter VF7 receive tuning signal TUNE <1>. Buffer BF3 and inverter VF8 receive tuning signal TUNE <2>, and buffer BF2 and inverter VF9 receive tuning signal TUNE <3>.

バッファBF2−BF5およびインバータVF6−VF9により、CMOSトランスミッションゲートTM5−TM2およびTM6−TM9が相補的に導通状態となる。たとえば、チューニング信号TUNE<0>がHレベルのときには、CMOSトランスミッションゲートTM5がオン状態、CMOSトランスミッションゲートTM6がオフ状態となる。   CMOS transmission gates TM5-TM2 and TM6-TM9 are complementarily turned on by buffers BF2-BF5 and inverters VF6-VF9. For example, when tuning signal TUNE <0> is at the H level, CMOS transmission gate TM5 is turned on and CMOS transmission gate TM6 is turned off.

抵抗素子R2−R9は、対応のトランスミッションゲートTM2−TM9がオン状態のとき短絡され、抵抗値は無効となる。チューニング参照電位Vturは、次式で洗わずことができる:
Vtur=VDD・(抵抗素子R1−R5のうちの有効な抵抗値の和)÷(抵抗素子R1−R10のうちの有効な抵抗値の和)
ここで、有効な抵抗値は、対応のトランスミッションゲートが非導通状態の抵抗素子の抵抗値である。
The resistance elements R2-R9 are short-circuited when the corresponding transmission gates TM2-TM9 are in the ON state, and the resistance value becomes invalid. The tuning reference potential Vtur can be washed without the following equation:
Vtur = VDD · (sum of effective resistance values of resistance elements R1-R5) / (sum of effective resistance values of resistance elements R1-R10)
Here, the effective resistance value is the resistance value of the resistance element in which the corresponding transmission gate is non-conductive.

このヒューズプログラム回路16Mにおいては、製造工程最終工程のテスト工程完了後、この電圧レベルが最適値(設計値)に対応するようにヒューズ素子FM−FM3の溶断/非溶断がプログラムされる。   In the fuse program circuit 16M, after the test process of the final manufacturing process is completed, the fuse element FM-FM3 is programmed to be blown / not blown so that the voltage level corresponds to the optimum value (design value).

図26は、図23に示すマッチ線基準電位発生回路68の構成の一例を示す図で、いわゆる、PMOSドライバ型VDCの構成を示す。図26において、マッチ線基準電位発生回路68は、チューナブル参照電位発生回路66からのチューニング参照電位Vturをレベルシフトするレベルシフタ72と、マッチ線プリチャージ電位VMLをレベルシフトするレベルシフタ73と、このレベルシフタ72および73の出力電圧を比較する誤差増幅器70と、誤差増幅器70の出力信号に従ってマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルを出力するドライブ用PチャネルMOSトランジスタ74を含む。   FIG. 26 is a diagram showing an example of the configuration of the match line reference potential generating circuit 68 shown in FIG. 23, and shows the configuration of a so-called PMOS driver type VDC. In FIG. 26, a match line reference potential generation circuit 68 includes a level shifter 72 for level shifting the tuning reference potential Vtur from the tunable reference potential generation circuit 66, a level shifter 73 for level shifting the match line precharge potential VML, and the level shifter. Error amplifier 70 that compares the output voltages of 72 and 73, and a drive P-channel MOS transistor 74 that outputs the level of match line precharge voltage VML in accordance with the output signal of error amplifier 70 are included.

レベルシフタ72は、電源ノードと接地ノードの間に直列に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQ40およびPQ41を含む。PチャネルMOSトランジスタPQ40はゲートに接地電圧を受けて、抵抗素子として動作する。MOSトランジスタPQ41は、チューニング参照電位Vturをそのゲートに受けソースフォロアモードで動作し、そのしきい値電圧の絶対値(Vthp)だけゲート電位をレベルシフトし、レベル調整後の参照電位を生成する。   Level shifter 72 includes P channel MOS transistors PQ40 and PQ41 connected in series between a power supply node and a ground node. P-channel MOS transistor PQ40 receives a ground voltage at its gate and operates as a resistance element. The MOS transistor PQ41 receives the tuning reference potential Vtur at its gate, operates in the source follower mode, shifts the gate potential by the absolute value (Vthp) of the threshold voltage, and generates a reference potential after level adjustment.

レベルシフタ73は、同様、電源ノードと接地ノードとの間に直列に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQ42およびQ43を含む。MOSトランジスタPQ42は、そのゲートが接地ノードに接続されて、抵抗モードで動作する。MOSトランジスタPQ43はゲートにマッチ線基プリチャージ電圧VMLを受け、そのしきい値電圧の絶対値(Vthp)だけレベルシフトして出力する。このレベルシフタ72および73により、誤差増幅器70が検知できるレベルに、チューニング参照電位Vturおよびマッチ線プリチャージ電圧VMLを上昇させて、誤差増幅器70を動作させる。これにより、たとえばマッチ線プリチャージ電圧VMLが、たとえば0.5Vから0.25Vの低電位の場合でも、安定に増幅動作を行なうことができる。   Level shifter 73 similarly includes P channel MOS transistors PQ42 and Q43 connected in series between a power supply node and a ground node. MOS transistor PQ42 operates in a resistance mode with its gate connected to the ground node. MOS transistor PQ43 receives match line base precharge voltage VML at its gate, and outputs a level shifted by the absolute value (Vthp) of the threshold voltage. The level shifters 72 and 73 raise the tuning reference potential Vtur and the match line precharge voltage VML to a level that can be detected by the error amplifier 70, thereby operating the error amplifier 70. Thereby, for example, even when the match line precharge voltage VML is a low potential of 0.5 V to 0.25 V, for example, the amplification operation can be performed stably.

誤差増幅器70は、電源ノードと内部ノードND42の間に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQ40と、ゲートおよびドレインがそれぞれ内部ノードND42に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQA10−PQA1mと、これらのMOSトランジスタPQA10−PQA1mと直列に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQA00−PQA0mを含む。このMOSトランジスタPQA00−PQA0mは、それぞれインバータIVA0−IVAmを介して減分切換信号SWD0−SWDmを受ける。   Error amplifier 70 includes a P-channel MOS transistor PQ40 connected between a power supply node and internal node ND42, P-channel MOS transistors PQA10-PQA1m whose gates and drains are connected to internal node ND42, and these MOS transistors PQA10, respectively. -P channel MOS transistors PQA00 to PQA0m connected in series with PQA1m. MOS transistors PQA00 to PQA0m receive decrement switching signals SWD0 to SWDm through inverters IVA0 to IVAm, respectively.

減分切換信号SWD0−SWDmは、図15に示す電流モニタ回路から生成される切換信号SWA0−SWAmに対応する。電流モニタ回路18においてモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流が大きいとき、減分切換信号SWD0−SWDmを選択的に“1”に設定してマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルを低下させることができる。   Decrement switching signals SWD0 to SWDm correspond to switching signals SWA0 to SWAm generated from the current monitor circuit shown in FIG. When the drain current of the monitoring MOS transistor is large in the current monitor circuit 18, the decrement switching signals SWD0 to SWDm can be selectively set to “1” to lower the level of the match line precharge voltage VML.

誤差増幅器70は、さらに、電源ノードと内部ノードND44の間に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQ41と、ゲートおよびドレインが相互接続されるPチャネルMOSトランジスタPQB10−PQB1mと、これらのMOSトランジスタPQB10−PQB1mそれぞれと直列に電源ノードとの間に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQB00−PQB0mを含む。   Error amplifier 70 further includes a P-channel MOS transistor PQ41 connected between the power supply node and internal node ND44, P-channel MOS transistors PQB10-PQB1m whose gates and drains are interconnected, and these MOS transistors PQB10-PQB1m. P channel MOS transistors PQB00-PQB0m connected in series with power supply nodes are included.

MOSトランジスタPQB00−PQB0mは、インバータIVB0−IVBmを介して与えられる増分切換信号SWI0−SWImをゲートに受ける。増分切換信号SWI0−SWImは、図15に示す電流モニタ回路の出力する切換信号SWB0−SWBnに対応する。電流モニタ回路18内においてモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流(Id)が小さいときに、ドレイン電流量に応じて、増分切換信号SWI0−SWInを選択的に“1”に設定することにより、マッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルを上昇させることができる。   MOS transistors PQB00-PQB0m receive incremental switching signals SWI0-SWIm applied through inverters IVB0-IVBm at their gates. Incremental switching signals SWI0-SWIm correspond to switching signals SWB0-SWBn output from the current monitor circuit shown in FIG. When the drain current (Id) of the monitoring MOS transistor in the current monitor circuit 18 is small, the incremental switching signals SWI0-SWIn are selectively set to “1” in accordance with the drain current amount, so that the match line pre- The level of charge voltage VML can be raised.

誤差増幅器70は、さらに、コモンソースと内部ノードND42の間に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ40と、それぞれ互いに直列に接続されるMOSトランジスタNチャネルMOSトランジスタNQA00−NQA0mおよびNQA10−NQA1mと、コモンソースと内部ノードND44の間に設けられるNチャネルMOSトランジスタNQ41およびNQB0−NQBmおよびNQB10−NQB1mと、動作電流を調整するNチャネルMOSトランジスタNTA0−NTA2を含む。NチャネルMOSトランジスタNQ41およびNQB0−NQBmおよびNQB10−NQB1mは、それぞれ、互いに直列に接続される。   Error amplifier 70 further includes N channel MOS transistor NQ40 connected between the common source and internal node ND42, MOS transistor N channel MOS transistors NQA00-NQA0m and NQA10-NQA1m connected in series with each other, N-channel MOS transistors NQ41 and NQB0-NQBm and NQB10-NQB1m provided between the internal node ND44 and N-channel MOS transistors NTA0-NTA2 for adjusting operating current. N channel MOS transistors NQ41 and NQB0-NQBm and NQB10-NQB1m are connected in series with each other.

MOSトランジスタNQ40およびNQA10−NQA1mは、各々、ゲートにレベルシフタ72の出力電圧を受け、そのドレインが内部ノードND42に接続される。MOSトランジスタNQA00−NQA0mは、MOSトランジスタNQA10−NQA1mと直列に接続され、それぞれのゲートに増分切換信号SWI0−WSImを受ける。   MOS transistors NQ40 and NQA10-NQA1m each receive an output voltage of level shifter 72 at its gate, and its drain is connected to internal node ND42. MOS transistors NQA00 to NQA0m are connected in series with MOS transistors NQA10 to NQA1m and receive incremental switching signals SWI0 to WSIm at their gates.

MOSトランジスタNQB10−NQB1mは、各々のドレインが内部ノードND44に接続され、それぞれのゲートにレベルシフタ73の出力電圧を受ける。MOSトランジスタNQB00−NQB0mは、それぞれのゲートに減分切換信号SWD0−SWDmを受ける。   MOS transistors NQB10-NQB1m have their drains connected to internal node ND44 and receive the output voltage of level shifter 73 at their gates. MOS transistors NQB00-NQB0m receive decrement switching signals SWD0-SWDm at their gates.

NチャネルMOSトランジスタNTA0は、そのゲートに活性化信号ENVDを受け、MOSトランジスタNTA1およびNTA2は、それぞれゲートにANDゲートGTaおよびGTbの出力信号を受ける。ANDゲートGTaは、活性化信号ENVDおよび増分切換信号SWAを受ける。活性化信号ENVDは、アサート時にマッチ線基準電位発生回路を活性化する信号である。ANDゲートGTbは、インバータIVCを介して与えられる減分切換信号SWBと活性化信号ENVDを受ける。   N channel MOS transistor NTA0 receives activation signal ENVD at its gate, and MOS transistors NTA1 and NTA2 receive output signals of AND gates GTa and GTb at their gates, respectively. AND gate GTa receives activation signal ENVD and incremental switching signal SWA. The activation signal ENVD is a signal that activates the match line reference potential generation circuit when asserted. AND gate GTb receives decrement switching signal SWB and activation signal ENVD applied through inverter IVC.

切換信号SWAおよびSWBは、上述の切換信号SWI0−SWImおよびSWD−SWDmと同一の電流モニタ回路から生成されてもよく、また、別の電流モニタ回路から生成されてもよい。切換信号SWAは、電流モニタ回路のモニタ用トランジスタのドレイン電流が設定された基準値よりも小さいときにアサートされ、誤差増幅器70の動作電流を増加させ、その動作速度を増加させる。切換信号SWBは、モニタ用トランジスタのドレイン電流が設定された基準値よりも大きいときにアサートされ、誤差増幅器70の動作電流を低減して、消費電流の低減およびエレクトロマイグレーション耐性を確保する。活性化信号ENVDは、図1に示す制御回路9から生成され、一例として、この半導体装置(CAMチップ)の電源投入に応じてアサートされる。   Switching signals SWA and SWB may be generated from the same current monitoring circuit as switching signals SWI0-SWIm and SWD-SWDm described above, or may be generated from another current monitoring circuit. The switching signal SWA is asserted when the drain current of the monitoring transistor of the current monitoring circuit is smaller than a set reference value, and increases the operating current of the error amplifier 70 and increases its operating speed. The switching signal SWB is asserted when the drain current of the monitoring transistor is larger than a set reference value, and reduces the operating current of the error amplifier 70 to ensure reduction of current consumption and electromigration resistance. The activation signal ENVD is generated from the control circuit 9 shown in FIG. 1 and, for example, is asserted in response to power-on of the semiconductor device (CAM chip).

なお、図26においては、一例として、切換信号SWAおよびSWBの合計2種類の切換信号に対応するMOSトランジスタしか示していない。しかしながら、これらの切換信号SWAおよびSWBの一方のみと対応のMOSトランジスタのみが設けられる構成が利用されてもよい。   In FIG. 26, as an example, only MOS transistors corresponding to a total of two types of switching signals SWA and SWB are shown. However, a configuration in which only one of these switching signals SWA and SWB and only a corresponding MOS transistor is provided may be used.

図15に示す電流モニタ回路のように複数の切換信号を生成する場合には、MOSトランジスタNTA1およびNTA2の数をそれぞれ複数個設けて、複数の切換信号に対応させることにより、より細かく動作速度および動作電流を制御することができる。   When a plurality of switching signals are generated as in the current monitor circuit shown in FIG. 15, by providing a plurality of MOS transistors NTA1 and NTA2 and corresponding to the plurality of switching signals, the operation speed and The operating current can be controlled.

内部出力ノードには、さらに、このマッチ線プリチャージ電位を安定化するための容量素子76が設けられる。誤差増幅器70は、レベルシフタ72および73の出力電圧を比較し、その比較結果に応じてドライブ用PチャネルMOSトランジスタ74のゲート電位を調整する。   The internal output node is further provided with a capacitor element 76 for stabilizing the match line precharge potential. Error amplifier 70 compares the output voltages of level shifters 72 and 73, and adjusts the gate potential of drive P-channel MOS transistor 74 in accordance with the comparison result.

図26に示す切換信号SWI0−SWImは、Hレベルのときに、マッチ線プリチャージ電圧VMLの電位レベルを上昇させる指示を与える。すなわち、増分用切換信号SWI0−SWImがアサート(Hレベル)されるのは、電流モニタ回路のId検知回路におけるドレイン電流Idが少ない場合である。   Switching signals SWI0-SWIm shown in FIG. 26 give an instruction to raise the potential level of match line precharge voltage VML when it is at the H level. That is, the increment switching signals SWI0 to SWIm are asserted (H level) when the drain current Id in the Id detection circuit of the current monitor circuit is small.

増分切換信号SWI0−SWImが選択的にアサート(Hレベル)されると、MOSトランジスタPQB0m−PQB00が選択的にオン状態となり、また、MOSトランジスタNQA00−NQA0mが選択的にオン状態となる。この場合、MOSトランジスタPQ41およびPQB10−PQB1mに流れる電流量が増大し、内部ノードND41のDン圧レベルが上昇し、応じて、MOSトランジスタPQ40を流れる電流量が低減される。同時に、MOSトランジスタNQ40およびNQA10−NQA1mを流れる電流量が増大し、内部ノードND42の誤差増幅器70がスタンバイ状態のときの電位レベルを低下させる。   When incremental switching signals SWI0-SWIm are selectively asserted (H level), MOS transistors PQB0m-PQB00 are selectively turned on, and MOS transistors NQA00-NQA0m are selectively turned on. In this case, the amount of current flowing through MOS transistors PQ41 and PQB10-PQB1m increases, the D voltage level of internal node ND41 increases, and accordingly, the amount of current flowing through MOS transistor PQ40 is reduced. At the same time, the amount of current flowing through MOS transistors NQ40 and NQA10-NQA1m increases, and the potential level when error amplifier 70 of internal node ND42 is in the standby state is lowered.

応じて、内部ノードND42の電位をゲートに受けるドライブ用PチャネルMOSトランジスタ74の出力するマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルを上昇させる。   Accordingly, the level of match line precharge voltage VML output from drive P-channel MOS transistor 74 receiving the potential of internal node ND42 at the gate is raised.

なお、PチャネルMOSトランジスタPQB10−PQB1mおよびPQB00−PQB0m、およびインバータIVB0−IVBmの組合せと、NチャネルMOSトランジスタNQB10−NQB1mおよびNQB00−NQB0mの組合せの、いずれか一方のみが搭載されても、マッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルを上昇させる効果を得ることができる。   Even if only one of the combination of P channel MOS transistors PQB10-PQB1m and PQB00-PQB0m and inverters IVB0-IVBm and the combination of N channel MOS transistors NQB10-NQB1m and NQB00-NQB0m is mounted, the match line An effect of increasing the level of the precharge voltage VML can be obtained.

図26に示すVDC回路(基準電位発生回路)は、電流消費によりマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルが低下するとき、誤差増幅器70がレベル低下を検知してノードND42の出にレベルを低下させ、ドライブ用PチャネルMOSトランジスタ74をオンさせて電流の供給を行う。この電流供給によりマッチ線プリチャージ電圧VMLが所定のレベルに上昇すると、誤差増幅器70は、内部ノードND42の電位レベルを上昇させてドライブ用PチャネルMOSトランジスタ74をオフ状態として電流の供給を停止し、このVDC回路のスタンバイ状態に復帰する。通常は、このMOSトランジスタドライバ74の電流供給動作およびスタンバイ復帰が間歇的に繰返し実行される。一般に、出力電位が安定して見えるのは、安定化容量素子76の容量または電圧供給対象の負荷容量が十分に大きい場合に平均化されているためである。   In the VDC circuit (reference potential generation circuit) shown in FIG. 26, when the level of the match line precharge voltage VML decreases due to current consumption, the error amplifier 70 detects the level decrease and decreases the level at the output of the node ND42. The drive P-channel MOS transistor 74 is turned on to supply current. When match line precharge voltage VML rises to a predetermined level due to this current supply, error amplifier 70 raises the potential level of internal node ND42 to turn off drive P-channel MOS transistor 74 and stop supplying current. The VDC circuit returns to the standby state. Normally, the current supply operation and standby recovery of the MOS transistor driver 74 are repeatedly executed intermittently. In general, the output potential appears to be stable because it is averaged when the capacitance of the stabilizing capacitive element 76 or the load capacitance of the voltage supply target is sufficiently large.

また、内部ノードND42の誤差増幅器70のスタンバイ時の電位レベルを上昇させると、誤差増幅器70が動作を開始するまたはスタンバイ状態となるマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルは、参照電圧Vturに対して低くなる。逆に、内部ノードND42の電位レベルを低下させると、誤差増幅器70が動作を開始するまたは停止する(ドライバトランジスタ74が電流を供給するまたは供給を停止する)マッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルは、参照電圧Vturに対して高くなる。これにより、内部ノードND42の、誤差増幅器70がスタンバイ状態のときの電位レベルを制御することにより、マッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルを調整することができる。   Further, when the potential level at the time of standby of the error amplifier 70 of the internal node ND42 is increased, the level of the match line precharge voltage VML at which the error amplifier 70 starts operating or enters the standby state is lower than the reference voltage Vtur. Become. Conversely, when the potential level of the internal node ND42 is lowered, the error amplifier 70 starts or stops operating (the driver transistor 74 supplies or stops supplying current). The level of the match line precharge voltage VML is: It becomes higher than the reference voltage Vtur. Thereby, the level of match line precharge voltage VML can be adjusted by controlling the potential level of internal node ND42 when error amplifier 70 is in the standby state.

電流モニタ回路のモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流(Id)が少ないとき、すなわち、トランジスタ仕上がり条件が不良の場合または高温動作条件下においては、電流増分信号SWI0−SWImを、選択的に活性化してれ、マッチ線プリチャージ電圧VMLの電位レベルを上昇させ、マッチ線に対して設けられるクロスカップル型マッチアンプを高速動作させる。   When the drain current (Id) of the monitoring MOS transistor of the current monitor circuit is small, that is, when the transistor finish condition is poor or under high temperature operation conditions, the current increment signals SWI0-SWIm can be selectively activated. Then, the potential level of the match line precharge voltage VML is increased, and the cross-coupled match amplifier provided for the match line is operated at high speed.

一方、減分切換信号SWD0−SWDmが、選択的に活性化されると、MOSトランジスタPQA00−PQA0mが選択的にオン状態となり、内部ノードND42への供給電流が増加し、内部ノードND42のスタンバイ時の電位レベルを上昇させる。また、並行して、MOSトランジスタNQB00−NQB0mも選択的にオン状態となり、接地ノードへの放電電流量が増加し、内部ノードND44のスタンバイ時の電位レベルを低下させる。カレントミラー動作により、MOSトランジスタPQ40および選択されたMOSトランジスタPQA10−PQA1mの内部ノードND42への供給電流量が増大し、内部ノードND42の誤差増幅器70のスタンバイ時の電位レベルを上昇させる。この内部ノードND42のスタンバイ時の電位レベルの上昇に応じて、マッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルが低下する。   On the other hand, when decrement switching signals SWD0-SWDm are selectively activated, MOS transistors PQA00-PQA0m are selectively turned on, the supply current to internal node ND42 increases, and internal node ND42 is in a standby state. Increase the potential level. In parallel, MOS transistors NQB00-NQB0m are also selectively turned on, increasing the amount of discharge current to the ground node and lowering the potential level at the time of standby of internal node ND44. Due to the current mirror operation, the amount of current supplied to internal node ND42 of MOS transistor PQ40 and selected MOS transistors PQA10-PQA1m increases, and the potential level of error amplifier 70 at internal node ND42 during standby is raised. As the potential level of standby state of internal node ND42 increases, the level of match line precharge voltage VML decreases.

減分切換信号SWD0−SWDmが選択的にアサートされるのは、電流モニタ回路におけるモニタ用MOSトランジスタのドレイン(Id)が大きい場合である。   The decrement switching signals SWD0 to SWDm are selectively asserted when the drain (Id) of the monitoring MOS transistor in the current monitor circuit is large.

この条件下においては。マッチ線プリチャージ電位を低下させることにより、仕上がり条件不良のCAMセルにおけるオフリーク電流を低減でき、マッチ線の電位振幅を低減することができ、消費電流を低減することができる。また、低温動作時においては、電流モニタ回路内のモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流が増加するため、マッチアンプのマッチ線電位MLMAおよびマッチ線参照電位MLREFがともに低下し、マッチアンプのトランジスタのドレイン電流が適度に低減され、検知動作特性を温度補償して安定に検知動作を行うことができる。   Under these conditions. By reducing the match line precharge potential, the off-leak current in a CAM cell with poor finish conditions can be reduced, the potential amplitude of the match line can be reduced, and the current consumption can be reduced. Further, during low temperature operation, the drain current of the monitoring MOS transistor in the current monitor circuit increases, so that the match line potential MLMA and the match line reference potential MLREF of the match amplifier both decrease, and the drain current of the match amplifier transistor Therefore, the detection operation characteristic can be compensated for temperature and the detection operation can be performed stably.

また、切換信号SWAおよびSWBを選択的に活性化することにより、MOSトランジスタNTA1およびNTA2が、選択的にオンおよびオフ状態となる。MOSトランジスタNTA1およびNTA2がともにオン状態のときには、誤差増幅器70の動作電流が最も大きい状態となる。減少切換信号SWBをアサートさせると、インバータIVCの出力信号はLレベルとなり、応じて、ANDゲートGTbの出力信号がLレベルとなり、MOSトランジスタNTA2がオフ状態となる。これにより、誤差増幅器70の動作電流を低減することができる。一方、切換信号SWAがHレベルにアサートされると、MOSトランジスタNTA1がオン状態となり、そのときには、切換制御信号SWBがLレベルであれば、MOSトランジスタNTA1およびNTA2がともにオン状態となり、動作電流が増加される。   Further, by selectively activating switching signals SWA and SWB, MOS transistors NTA1 and NTA2 are selectively turned on and off. When both MOS transistors NTA1 and NTA2 are on, the operating current of error amplifier 70 is the largest. When the decrease switching signal SWB is asserted, the output signal of the inverter IVC becomes L level, and accordingly, the output signal of the AND gate GTb becomes L level, and the MOS transistor NTA2 is turned off. Thereby, the operating current of the error amplifier 70 can be reduced. On the other hand, when switching signal SWA is asserted to H level, MOS transistor NTA1 is turned on. At that time, if switching control signal SWB is at L level, MOS transistors NTA1 and NTA2 are both turned on, and the operating current is reduced. Will be increased.

したがって、誤差増幅器70を構成するMOSトランジスタの仕上がり条件に応じて電流モニタ回路の出力信号に従ってその動作電流を調整することにより、高速の増幅動作を行なうことができる。この場合、切換信号SWAおよびSWBは、MOSトランジスタの仕上がり条件でなく、温度検出信号であってもよく、また、切換信号SWI0−SWImおよびSWD0−SWDmも、温度検知信号であってもよい。高温時には、検知ドレイン電流が低下するため、プリチャージ電圧VMLのレベルを上昇させるとともに、誤差増幅器70の動作電流を増加させる。逆に低温時には、ドレイン電流Idが増加した状態に対応するのと同様の調整を行ない、誤差増幅器70の動作電流の低減およびマッチ線基プリチャージ電圧VMLのレベル低下を行なう。これにより、仕上がり条件および/または温度に応じたレベル調整を行なうことができる。   Therefore, by adjusting the operating current according to the output signal of the current monitor circuit in accordance with the finishing conditions of the MOS transistors constituting error amplifier 70, a high-speed amplification operation can be performed. In this case, switching signals SWA and SWB may be temperature detection signals instead of MOS transistor finishing conditions, and switching signals SWI0-SWIm and SWD0-SWDm may also be temperature detection signals. When the temperature is high, the detection drain current decreases, so the level of the precharge voltage VML is increased and the operating current of the error amplifier 70 is increased. On the contrary, at the time of low temperature, the same adjustment as that corresponding to the state where the drain current Id is increased is performed to reduce the operating current of the error amplifier 70 and lower the level of the match line base precharge voltage VML. Thereby, level adjustment according to finishing conditions and / or temperature can be performed.

[基準電位発生回路の変更例1]
図27は、図23に示すマッチ線基準電位発生回路68の変更例の構成を概略的に示す図である。図27に示すマッチ線基準電位発生回路68は、NMOSドライバ型VDC(内部電圧発生回路)80と、PMOSドライバ型VDC82とを含む。このPMOSドライバ型VDC82は、図26に示す構成と同じ構成を有し、図27においては、単に、その構成をブロックで示す。
[Modification Example 1 of Reference Potential Generation Circuit]
FIG. 27 schematically shows a structure of a modification of match line reference potential generation circuit 68 shown in FIG. 27 includes an NMOS driver type VDC (internal voltage generation circuit) 80 and a PMOS driver type VDC 82. The match line reference potential generation circuit 68 shown in FIG. The PMOS driver type VDC 82 has the same configuration as that shown in FIG. 26. In FIG. 27, the configuration is simply shown as a block.

NMOSドライバ型VDC80は、チューナブル参照電位発生回路66からの参照電位Vturとマッチ線プリチャージ電圧VMLとを比較する誤差増幅器70を含む。誤差増幅器70は、内部ノードND45にドレインが結合されるPチャネルMOSトランジスタPQ45およびPチャネルMOSトランジスタPQC10−PQC1mと、これらのMOSトランジスタPQC10−PQC1mそれぞれと内部ノードND45との間に直列に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQC00−PQC0mと、内部ノードND47にドレインが結合されるPチャネルMOSトランジスタPQ46およびPチャネルMOSトランジスタPQD10−PQD1mと、これらのMOSトランジスタPQD10−PQD1mそれぞれと内部ノードND47との間に直列に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQD00−PQD0mとを含む。   The NMOS driver type VDC 80 includes an error amplifier 70 that compares the reference potential Vtur from the tunable reference potential generation circuit 66 with the match line precharge voltage VML. Error amplifier 70 is connected in series between P-channel MOS transistor PQ45 and P-channel MOS transistors PQC10-PQC1m whose drains are coupled to internal node ND45, and between these MOS transistors PQC10-PQC1m and internal node ND45. P-channel MOS transistors PQC00-PQC0m, P-channel MOS transistor PQ46 and P-channel MOS transistors PQD10-PQD1m whose drains are coupled to internal node ND47, and serial connection between these MOS transistors PQD10-PQD1m and internal node ND47 P-channel MOS transistors PQD00 to PQD0m connected to each other.

MOSトランジスタPQC00−PQC0mは、それぞれゲートにインバータIVD0−IVDmを介して与えられる増分切換信号SWI0−SWImを受ける。MOSトランジスタPQD00−PQD0mは、それぞれ、インバータIVE0−IVEmを介して与えられる減分切換信号SWD0−SWDmをゲートに受ける。   MOS transistors PQC00-PQC0m receive incremental switching signals SWI0-SWIm applied to the gates through inverters IVD0-IVDm, respectively. MOS transistors PQD00-PQD0m receive at their gates decrement switching signals SWD0-SWDm applied through inverters IVE0-IVEM, respectively.

誤差増幅器70は、さらに、内部ノードND45に各々ドレインおよびゲートが接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ47およびNQC10−NQC1mと、MOSトランジスタNQC10−NQC1mと接地ノードの間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQC00−NQC0mと、内部ノードND45にドレインおよびゲートが相互接続されるNチャネルMOSトランジスタNQD10−NQD1mと、これらのMOSトランジスタNQD10−NQD1mと接地ノードの間にそれぞれ直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQD00−NQD0mと、ゲートが内部ノードND45に接続され、ドレインが内部ノードND47に接続され、ソースが接地されるNチャネルMOSトランジスタNQ48を含む。   Error amplifier 70 further includes N channel MOS transistors NQ47 and NQC10-NQC1m whose drains and gates are connected to internal node ND45, respectively, and an N channel MOS transistor connected in series between MOS transistors NQC10-NQC1m and the ground node. NQC00-NQC0m, N-channel MOS transistors NQD10-NQD1m whose drains and gates are connected to internal node ND45, and N-channel MOS transistors NQD00 connected in series between these MOS transistors NQD10-NQD1m and the ground node, respectively -NQD0m, an N channel MOS transistor NQ48 whose gate is connected to internal node ND45, drain is connected to internal node ND47, and source is grounded. No.

MOSトランジスタNQC00−NQC0mが、ゲートに減分切換信号SWD0−SWDmを受ける。MOSトランジスタNQD00−NQD0mは、それぞれゲートに増分切換信号SWI0−SWImを受ける。   MOS transistors NQC00 to NQC0m receive decrement switching signals SWD0 to SWDm at their gates. MOS transistors NQD00-NQD0m receive incremental switching signals SWI0-SWIm at their gates, respectively.

誤差増幅器70は、さらに、電源ノードと内部ノードND46の間に接続されるPチャネルMOSトランジスタPTB0−PTB2を含む。MOSトランジスタPTB0は、そのゲートにインバータIVF0を介して活性化信号ENVDを受ける。この活性化信号ENVDは、誤差増幅器70を活性化する信号である。   Error amplifier 70 further includes P channel MOS transistors PTB0-PTB2 connected between the power supply node and internal node ND46. MOS transistor PTB0 receives activation signal ENVD at its gate via inverter IVF0. The activation signal ENVD is a signal that activates the error amplifier 70.

MOSトランジスタPTB1およびPTB2は、それぞれのゲートにNANDゲートNGT1およびNGT2の出力信号を受ける。NANDゲートNGT1が、活性化信号ENVDとバッファBUF0を介して与えられる増分切換信号SWAとを受け、これらの信号のNAND処理をした信号を出力する。NANDゲートNGT2は、インバータIVF1を介して与えられる減分切換信号SWBと活性化信号ENVDとを受け、受けた信号の難所処理を行った信号を出力する。   MOS transistors PTB1 and PTB2 receive the output signals of NAND gates NGT1 and NGT2 at their gates. NAND gate NGT1 receives activation signal ENVD and incremental switching signal SWA applied through buffer BUF0, and outputs a signal obtained by NANDing these signals. NAND gate NGT2 receives decrement switching signal SWB and activation signal ENVD applied through inverter IVF1, and outputs a signal obtained by processing the received signal at a difficult point.

さらに、内部出力ノードND48に対してNチャネルMOSトランジスタ84と、安定化容量素子76とが設けられる。NチャネルMOSトランジスタ84は、内部出力ノードND48と接地ノードの間に接続され、かつそのゲートが内部ノードND45に接続される。安定化容量素子76は、内部ノードND48上のマッチ線プリチャージ電位VMLを安定に保持する。   Further, an N channel MOS transistor 84 and a stabilization capacitor element 76 are provided for internal output node ND48. N channel MOS transistor 84 is connected between internal output node ND48 and the ground node, and has its gate connected to internal node ND45. Stabilizing capacitive element 76 stably holds match line precharge potential VML on internal node ND48.

NMOSドライバ型VDC80は、図26に示すPMOSドライバ型VDCのMOSトランジスタのPチャネル型およびNチャネル型を反転し、かつ接地ノードおよび電源ノードを反対にしたものである。   The NMOS driver type VDC 80 is obtained by inverting the P channel type and the N channel type of the MOS transistor of the PMOS driver type VDC shown in FIG. 26 and inverting the ground node and the power supply node.

すなわち、増分切換信号SWI0−SWImが選択的にアサートされると、同時にPチャネルMOSトランジスタPQC00−PQC0mが選択的にオン状態となり、またNチャネルMOSトランジスタNQD00−NQD0mが選択的にオン状態となる。MOSトランジスタNQ47およびNQC10−NQC1mとNチャネルMOSトランジスタNQ48、NQD10−NQD1mがカレントミラー回路を構成する。したがって、この場合、内部ノードND45の誤差増幅器70のスタンバイ時の電位レベルが下降し、応じて、マッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルが上昇する。   That is, when incremental switching signals SWI0-SWIm are selectively asserted, P channel MOS transistors PQC00-PQC0m are selectively turned on at the same time, and N channel MOS transistors NQD00-NQD0m are selectively turned on. MOS transistors NQ47 and NQC10-NQC1m and N-channel MOS transistors NQ48, NQD10-NQD1m constitute a current mirror circuit. Therefore, in this case, the potential level at the time of standby of error amplifier 70 of internal node ND45 decreases, and accordingly, the level of match line precharge voltage VML increases.

図27に示すNMOSドラバ型VDC回路80は、何らかのマッチ線プリチャージ電圧VMLへの電流供給によりマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルが上昇したとき、誤差増幅器70が動作を開始して、内部ノードND45の電位レベルを上昇させ、NチャネルMOSドライバトランジスタ84をオン状態として、接地ノードへの放電を行う。また、放電または電流消費によってマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルが所定レベルに低下すると、誤差増幅器70は、内部ノードND45のレベルを低下させて、NチャネルMOSドライバトランジスタ84をオフ状態として、放電動作を停止させて、スタンバイ状態に戻る。   In the NMOS driver type VDC circuit 80 shown in FIG. 27, when the level of the match line precharge voltage VML rises due to a current supply to any match line precharge voltage VML, the error amplifier 70 starts operating, and the internal node ND45 Is raised to turn on N-channel MOS driver transistor 84 to discharge to the ground node. When the level of the match line precharge voltage VML is lowered to a predetermined level due to discharge or current consumption, the error amplifier 70 lowers the level of the internal node ND45 and turns off the N channel MOS driver transistor 84 to perform a discharge operation. To return to the standby state.

通常は、これらの動作が繰返し間歇的に実行される。一般に、出力電位が安定化して見えるのは、安定化容量素子76の容量値または供給対象の負荷容量が大きい場合に、平均化されているからである。   Usually, these operations are executed intermittently repeatedly. In general, the output potential appears to be stabilized because the output potential is averaged when the capacitance value of the stabilization capacitor element 76 or the load capacitance to be supplied is large.

また、内部ノードND45の誤差増幅器70のスタンバイ時の電位レベルを上昇させると、誤差増幅器70が動作を開始する(ドライバトランジスタによる電流の放電開始)またはスタンバイ復帰(電流放電の停止)の電位レベルが、参照電圧BVturに対して低くなる。逆に、内部ノードND45のスタンバイ時の低下させると、誤差増幅器70が動作を開始するまたはスタンバイに復帰するマッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルが参照電圧Vturに対して高くなる。このようにして、内部ノードND45の誤差増幅器70のスタンバイ時の電位レベルを制御することにより、マッチ線プリチャージ電圧VMLのレベルを調整することができる。   Further, when the potential level at the time of standby of the error amplifier 70 of the internal node ND45 is increased, the potential level at which the error amplifier 70 starts operating (starts discharging current by the driver transistor) or returns from standby (stops current discharge). , It becomes lower than the reference voltage BVtur. Conversely, when the internal node ND45 is lowered during standby, the level of the match line precharge voltage VML at which the error amplifier 70 starts operating or returns to standby increases with respect to the reference voltage Vtur. In this way, the level of match line precharge voltage VML can be adjusted by controlling the potential level of standby of error amplifier 70 of internal node ND45.

この図27に示すNMOSドライバ型VDC80においては、図26に示すようなレベルシフタは設けられていない。これは、参照電圧Vturおよびマッチ線プリチャージ電圧VMLを、PチャネルMOSトランジスタPQ45、PQC10−PQC1m、PQ46、およびPQD10−PQD1mのゲートに受けており、これらの電位レベルが低い場合でも、確実に、飽和領域で動作して、正確に電流変化を生じさせることができるためである。   In the NMOS driver type VDC 80 shown in FIG. 27, the level shifter as shown in FIG. 26 is not provided. This is because the reference voltage Vtur and the match line precharge voltage VML are received by the gates of the P-channel MOS transistors PQ45, PQC10-PQC1m, PQ46, and PQD10-PQC1m, and even when these potential levels are low, This is because the current change can be generated accurately by operating in the saturation region.

図27に示すマッチ線基準電位発生回路の場合、PMOSドライバ型VDC82およびNMOSドライバ型VDC80両者を利用している。したがって、マッチ線プリチャージ電圧VMLが、設定電位レベル以下のときにはPMOSドライバ型VDC82によりプルアップされ、一方、設定電位レベルよりも高い場合には、NMOSドライバ型VDC80によりプルダウンされる。したがって、確実に、マッチ線プリチャージ電位VMLを、所望の電位レベルに維持することができる。   In the case of the match line reference potential generating circuit shown in FIG. 27, both the PMOS driver type VDC 82 and the NMOS driver type VDC 80 are used. Therefore, when the match line precharge voltage VML is lower than the set potential level, it is pulled up by the PMOS driver type VDC 82, and when it is higher than the set potential level, it is pulled down by the NMOS driver type VDC 80. Therefore, match line precharge potential VML can be reliably maintained at a desired potential level.

この図27に示すマッチ線基準電位発生回路の構成においても、正確に、電流モニタ回路の出力信号に従って、トランジスタ特性および動作温度に対応して、必要とされるマッチ線プリチャージ電位レベルを調整することができる。   Also in the configuration of the match line reference potential generating circuit shown in FIG. 27, the required match line precharge potential level is accurately adjusted in accordance with the transistor characteristics and the operating temperature in accordance with the output signal of the current monitor circuit. be able to.

[マッチ線基準電位生成部の変更例]
図28は、図23に示すマッチ線基準電位生成部の変更例の構成を概略的に示す図である。図23に示すチューナブル参照電位発生回路66は、ローカルヒューズプログラム回路16Mからのチューニング信号のみが与えられるのに対し、図28に示すチューニング機能付参照電位発生回路90に対しては、ローカルヒューズプログラム回路16Mからのチューニング信号とともに電流モニタ回路18Mからの切換信号SWIおよびSWDが与えられる。
[Modification example of match line reference potential generator]
FIG. 28 schematically shows a configuration of a modification of the match line reference potential generation unit shown in FIG. The tunable reference potential generation circuit 66 shown in FIG. 23 is supplied with only the tuning signal from the local fuse program circuit 16M, whereas the reference potential generation circuit 90 with a tuning function shown in FIG. Switching signals SWI and SWD from current monitor circuit 18M are applied together with a tuning signal from circuit 16M.

図28に示すマッチ線基準電位発生回路68には、ローカルヒューズプログラム回路16Mからのチューニング信号および電流モニタ回路18Mからの切換信号SWIおよびBSWDは与えられない。マッチ線基準電位発生回路68は、チューニング機能付参照電位発生回路90の出力する参照チューニング電圧Vturのみに従って、マッチ線プリチャージ電圧(マッチ線基準電圧)VMLを生成する。   28 is not supplied with the tuning signal from local fuse program circuit 16M and switching signals SWI and BSWD from current monitor circuit 18M. The match line reference potential generation circuit 68 generates a match line precharge voltage (match line reference voltage) VML according to only the reference tuning voltage Vtur output from the reference potential generation circuit 90 with a tuning function.

すなわち、図28に示す構成においては、参照電圧Vturの電位レベルが、電流モニタ回路18Mに含まれるモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流(Id)の大きさに応じて調整される。   That is, in the configuration shown in FIG. 28, the potential level of the reference voltage Vtur is adjusted according to the magnitude of the drain current (Id) of the monitoring MOS transistor included in the current monitor circuit 18M.

図29は、図28に示すチューニング機能付き参照電位発生回路90の構成の一例を概略的に示す図である。図29において、チューニング機能付き参照電位発生回路90は、固定値を生成する固定値生成回路92と、電流モニタ回路18Mの出力信号SWI<2:1>およびSWD<2:1>に従ってチューニング信号TUNEと固定値生成回路92の出力値との演算を行なう演算器94と、この演算器94の出力値Yに従って抵抗分割比が調整され、レベル調整された参照電位Vturを生成するチューナブル参照電位発生回路66とを含む。   FIG. 29 schematically shows an example of the configuration of reference potential generating circuit 90 with a tuning function shown in FIG. In FIG. 29, a reference potential generating circuit 90 with a tuning function includes a fixed value generating circuit 92 that generates a fixed value, and a tuning signal TUNE according to output signals SWI <2: 1> and SWD <2: 1> of the current monitor circuit 18M. And the output value of the fixed value generation circuit 92, and the tunable reference potential generation for generating the reference potential Vtur whose level is adjusted by adjusting the resistance division ratio according to the output value Y of the calculator 94 Circuit 66.

チューニング信号TUNEは、ローカルヒューズプログラム回路16Mに含まれるヒューズ素子FM0−FM<n>の溶断/非溶断に応じて生成されるチューニング信号TUNE<0>−TUNE<n>により構成される。ローカルヒューズプログラム回路16Mのヒューズ素子FM<0>−FM<n>は、一端が電源ノードに接続される抵抗素子RM0−RMnと接地ノードの間に接続されている、従って、ヒューズ素子FMi(i=0−n)の溶断時、対応のチューニング信号TUNE<i>がHレベルに設定される。   Tuning signal TUNE includes tuning signals TUNE <0> -TUNE <n> generated in response to blowing / non-blowing of fuse elements FM0-FM <n> included in local fuse program circuit 16M. The fuse elements FM <0> -FM <n> of the local fuse program circuit 16M are connected at one end between the resistance elements RM0-RMn connected to the power supply node and the ground node, and therefore the fuse elements FMi (i = 0-n), the corresponding tuning signal TUNE <i> is set to the H level.

固定値生成回路92は、一例として、4種類の固定値+2、+1、−1、および−2を生成する。固定値生成回路92の構成としては、一例として、配線により、電源ノードまたは接地ノードに固定値出力ノードが結合され、2ビットの固定値が生成される構成が用いられればよい。また、固定値生成回路92としては、スイッチング素子のオン/オフ状態に応じて固定値を生成する構成が用いられてもよく、また、レジスタ回路に固定値が格納される構成が用いられてもよい。   For example, the fixed value generation circuit 92 generates four types of fixed values +2, +1, −1, and −2. As an example of the configuration of the fixed value generation circuit 92, a configuration in which a fixed value output node is coupled to a power supply node or a ground node by wiring to generate a fixed value of 2 bits may be used. The fixed value generation circuit 92 may be configured to generate a fixed value according to the on / off state of the switching element, or may be configured to store the fixed value in the register circuit. Good.

演算器(ALU)94は、ローカルヒューズプログラム回路16MM(ヒューズプログラム回路16に含まれる)からの演算活性化信号ZACTに従って選択的に固定値とチューニング信号との加算演算を実行する。   The arithmetic unit (ALU) 94 selectively performs an addition operation between the fixed value and the tuning signal in accordance with the operation activation signal ZACT from the local fuse program circuit 16MM (included in the fuse program circuit 16).

図30は、図29に示す演算器94の演算処理内容を一覧にして示す図である。図30に示すように、ローカルヒューズプログラム回路16MMのヒューズ素子FMMの溶断時、抵抗素子RMNにより、演算活性化信号ZACTがHレベル(“1”)に設定されると、演算器(ALU)94は、演算は実行せず、ローカルヒューズプログラム回路16Mからのチューニング信号TUNEを出力値Yとして出力する。   FIG. 30 is a diagram showing a list of arithmetic processing contents of the arithmetic unit 94 shown in FIG. As shown in FIG. 30, when the operation activation signal ZACT is set to H level (“1”) by the resistance element RMN when the fuse element FMM of the local fuse program circuit 16MM is blown, the arithmetic unit (ALU) 94 Outputs the tuning signal TUNE from the local fuse program circuit 16M as the output value Y without executing the calculation.

演算活性化信号ZACTがLレベルのとき(ヒューズ素子FMMの非溶断時)においては、演算器94は、電流モニタ回路18Mの出力信号SWI<2:1>およびSWD<2:1>に従って固定値生成回路92の出力値とチューニング信号TUNEに対し演算処理を行ない、変換後チューニング信号Yを生成する。この場合、切換信号SWI<2>およびSWI<1>が、それぞれ、Hレベル(“1”)のときには、演算器94は、このチューニング信号TUNEに対し、+2および+1の加算処理を実行して、変換後チューニング信号Yを生成する。減分切換信号SWD<2>およびSWD<1>が、それぞれ“1”のときには、演算器94は、このチューニング信号TUNEに対し−2および−1の減算操作を施して、変換後チューニング信号Yを生成する。   When operation activation signal ZACT is at L level (when fuse element FMM is not blown), operation unit 94 has a fixed value in accordance with output signals SWI <2: 1> and SWD <2: 1> of current monitor circuit 18M. An arithmetic process is performed on the output value of the generation circuit 92 and the tuning signal TUNE to generate a post-conversion tuning signal Y. In this case, when the switching signals SWI <2> and SWI <1> are at the H level (“1”), the arithmetic unit 94 performs an addition process of +2 and +1 on the tuning signal TUNE. The post-conversion tuning signal Y is generated. When the decrement switching signals SWD <2> and SWD <1> are “1”, the arithmetic unit 94 performs a subtraction operation of −2 and −1 on the tuning signal TUNE to obtain the converted tuning signal Y. Is generated.

この加減算演算においては、チューニング信号TUNE<n:0>を(n+1)ビットデジタル値として加減算操作を行って、出力信号Yを生成する。この演算後のチューニング信号Yに従って、チューナブル参照電位発生回路66の出力する参照電位が、所定ステップ単位でそのレベルが上昇/低下される(図25参照)。   In this addition / subtraction operation, an addition / subtraction operation is performed using the tuning signal TUNE <n: 0> as an (n + 1) -bit digital value to generate an output signal Y. According to the tuning signal Y after the calculation, the level of the reference potential output from the tunable reference potential generation circuit 66 is increased / decreased in predetermined step units (see FIG. 25).

電流モニタ回路18Mの出力信号SWI<2:1>およびSWD<2:1>のうちの全ての切換信号のみが“0”となる条件の時には、演算器94は、ローカルヒューズプログラム回路16Mからのチューニング信号TUNEに0加算を行なって変換後チューニング信号Yを生成する(加減算操作は行わずにチューニング信号TUNEを変換チューニング信号として出力する)。   When all the switching signals out of the output signals SWI <2: 1> and SWD <2: 1> of the current monitor circuit 18M are “0”, the arithmetic unit 94 outputs from the local fuse program circuit 16M. 0 is added to the tuning signal TUNE to generate a converted tuning signal Y (the tuning signal TUNE is output as a converted tuning signal without performing addition / subtraction operation).

チューナブル参照電位発生回路66は、この変換後チューニング信号Yに従ってその分圧比が調整されて、マッチ線参照電圧Vturを生成する。この構成の場合においても、電流モニタ回路18Mに含まれるモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流に応じて参照電圧Vturのレベルが調整され、ドレイン電流(Id)が大きいときには、この参照電圧Vturのレベルが低下され、ドレイン電流が小さい場合には、この参照電圧Vturの電位レベルが上昇される。これにより、CAMチップ内のMOSトランジスタの仕上がり条件または動作温度に応じてマッチ線プリチャージ電位VMLのレベルを調整することができる。   The tunable reference potential generating circuit 66 adjusts the voltage dividing ratio according to the post-conversion tuning signal Y to generate the match line reference voltage Vtur. Even in this configuration, the level of the reference voltage Vtur is adjusted according to the drain current of the monitoring MOS transistor included in the current monitor circuit 18M, and the level of the reference voltage Vtur decreases when the drain current (Id) is large. When the drain current is small, the potential level of the reference voltage Vtur is increased. As a result, the level of the match line precharge potential VML can be adjusted according to the finishing conditions or operating temperature of the MOS transistor in the CAM chip.

[チューニング機能付き参照電位発生回路の変更例]
図31は、図28に示すチューニング機能付き参照電位発生回路90の変更例の構成を概略的に示す図である。図31において、チューニング機能付き参照電位発生回路90は、チューナブル参照電位発生回路66と、チューナブル参照電位発生回路66からの参照電圧Vturfのレベルを調整してチューニング参照電圧Vturを生成するレベル調整用バッファ95を含む。
[Modification example of reference potential generator with tuning function]
FIG. 31 schematically shows a configuration of a modification of reference potential generating circuit 90 with a tuning function shown in FIG. In FIG. 31, the reference potential generation circuit 90 with a tuning function adjusts the level of the tunable reference potential generation circuit 66 and the reference voltage Vturf from the tunable reference potential generation circuit 66 to generate the tuning reference voltage Vtur. A buffer 95 for use.

チューナブル参照電位発生回路66は、図25に示す構成と同様の構成を有し、その生成する参照電圧Vturfの電位レベルが、図31には示さないローカルヒューズプログラム回路(16M)からのチューニング信号(TUNE)に従って予め設定される。   The tunable reference potential generating circuit 66 has a configuration similar to that shown in FIG. 25, and the potential level of the generated reference voltage Vturf is a tuning signal from a local fuse program circuit (16M) not shown in FIG. It is preset according to (TUNE).

レベル調整用バッファ95は、参照電圧Vturfのレベルを、電流モニタ回路18Mからの切換信号SWI<n:0>およびSWD<n:0>に従って調整して、チューニング参照電圧Vturを生成する。   The level adjusting buffer 95 adjusts the level of the reference voltage Vturf in accordance with the switching signals SWI <n: 0> and SWD <n: 0> from the current monitor circuit 18M to generate the tuning reference voltage Vtur.

図32は、図31に示すレベル調整用バッファ95の構成の一例を示す図である。図32において、レベル調整用バッファ95は、電源ノードと内部ノードND50とを接続するPチャネルMOSトランジスタPQE50と、減分切換信号SWD0−SWDnに従って選択的に電源ノードと内部ノードND50との間に電流を流すPチャネルMOSトランジスタPQE00−PQE0nと、電源ノードと内部ノードND52を接続するPチャネルMOSトランジスタPQF50と、増分切換信号SWI00−SWI0nに従って選択的に電源ノードと内部ノードND52の間に電流を流すPチャネルMOSトランジスタPPQF00−PQF0nおよびPQF10−PQF1nと、参照電圧Vturfをゲートに受け、内部ノードND50とコモンソースとを接続するNチャネルMOSトランジスタNQE50と、増分切換信号SWI00−SWI0nに従って選択的に内部ノードND50とコモンソース間に電流を流すNチャネルMOSトランジスタNQE00−NQE0nおよびNQE10−NQE1nと、チューニング参照電位Vturをゲートに受け、内部ノードND52とコモンソースノードとを接続するNチャネルMOSトランジスタNQF50と、減分切換信号SWD0−SWDnに従って選択的に内部ノードND52とコモンソース間に電流を流すNチャネルMOSトランジスタNQF00−NQF0nおよびNQF10−NQF1nとを含む。   FIG. 32 shows an example of the configuration of level adjustment buffer 95 shown in FIG. In FIG. 32, level adjusting buffer 95 selectively supplies a current between power supply node and internal node ND50 in accordance with P channel MOS transistor PQE50 connecting power supply node and internal node ND50, and decrement switching signals SWD0 to SWDn. P channel MOS transistors PQE00-PQE0n for supplying current, P channel MOS transistor PQF50 for connecting the power supply node to internal node ND52, and P for selectively supplying current between the power supply node and internal node ND52 according to incremental switching signals SWI00-SWI0n Channel MOS transistors PPQF00-PQF0n and PQF10-PQF1n, N channel MOS transistor NQE50 receiving reference voltage Vturf at its gate and connecting internal node ND50 and common source, and incremental switching N-channel MOS transistors NQE00-NQE0n and NQE10-NQE1n that selectively pass current between internal node ND50 and common source according to signals SWI00-SWI0n, tuning reference potential Vtur at the gate, and internal node ND52 and common source node N channel MOS transistor NQF50 to be connected and N channel MOS transistors NQF00 to NQF0n and NQF10 to NQF1n for selectively passing a current between internal node ND52 and the common source in accordance with decrement switching signals SWD0 to SWDn.

PチャネルMOSトランジスタPQE00−PQE0nは、それぞれ、ゲートにインバータIVE0−IVEnを介して減分切換信号SWD0−SWDnを受ける。PチャネルMOSトランジスタPQE10−PQE1nは、それぞれ、MOSトランジスタPQE00−PQE0nと直列に接続され、かつそれぞれ、ゲートおよびドレインが相互接続される。PチャネルMOSトランジスタPQE50は、そのゲートおよびドレインがMOSトランジスタPQE10−PQE1nゲートおよびドレインに共通に接続されてる。   P channel MOS transistors PQE00 to PQE0n receive decrement switching signals SWD0 to SWDn through inverters IVE0 to IVEn, respectively, at their gates. P channel MOS transistors PQE10-PQE1n are connected in series with MOS transistors PQE00-PQE0n, respectively, and have their gates and drains connected to each other. P channel MOS transistor PQE50 has its gate and drain commonly connected to the gates and drains of MOS transistors PQE10-PQE1n.

PチャネルMOSトランジスタPQF00−PQF0nは、それぞれ、インバータIVF0−IVFnを介して増分切換信号SWI0−SWInをゲートに受ける。PチャネルMOSトランジスタPQF10−PQF1nは、それぞれMOSトランジスタPQF00−PQF0nと直列に接続され、それぞれのゲートが、PチャネルMOSトランジスタPQF50およびPチャネルMOSトランジスタPQE50のゲートに接続される。   P channel MOS transistors PQF00-PQF0n receive incremental switching signals SWI0-SWIn at their gates through inverters IVF0-IVFn, respectively. P channel MOS transistors PQF10-PQF1n are connected in series with MOS transistors PQF00-PQF0n, respectively, and their gates are connected to the gates of P channel MOS transistor PQF50 and P channel MOS transistor PQE50.

NチャネルMOSトランジスタNQE00−NQE0nは、それぞれ、ゲートに増分切換信号SWI0−SWInを受ける。NチャネルMOSトランジスタNQE10−NQE1nは、それぞれゲートにチューナブル参照電位発生回路66からの参照電圧Vturfを受け、内部ノードND50からコモンソースへ選択的に電流を流す。NチャネルMOSトランジスタNQF00−NQF0nは、減分切換信号SWD0−SWDnをそれぞれのゲートに受る。NチャネルMOSトランジスタNQF10−NQF1nは、それぞれ、ゲートにチューニング参照電圧Vturを受け、内部出力ノードND52からコモンソースへ選択的に電流を流す。NチャネルMOSトランジスタNQE50およびNQF50は、それぞれ、ゲートに参照電位VturfおよびVturを受けて、内部ノードND50およびND52からコモンソースへ電流を流す。   N channel MOS transistors NQE00-NQE0n receive incremental switching signals SWI0-SWIn at their gates, respectively. N-channel MOS transistors NQE10-NQE1n receive reference voltage Vturf from tunable reference potential generation circuit 66 at their gates, respectively, and selectively allow current to flow from internal node ND50 to the common source. N channel MOS transistors NQF00-NQF0n receive decrement switching signals SWD0-SWDn at their gates. N-channel MOS transistors NQF10-NQF1n each receive tuning reference voltage Vtur at their gates, and selectively allow current to flow from internal output node ND52 to the common source. N channel MOS transistors NQE50 and NQF50 receive reference potentials Vturf and Vtur at their gates, respectively, and flow current from internal nodes ND50 and ND52 to the common source.

レベル調整用バッファ95において、さらに、バッファ活性化信号ENBFに従ってバッファの動作電流を供給するNチャネルMOSトランジスタNQEFが設けられる。このバッファ活性化信号ENBFは、図1に示す制御回路9から生成され、例えば電源投入に応じて活性化される。   Level adjusting buffer 95 is further provided with an N-channel MOS transistor NQEF for supplying the buffer operating current in accordance with buffer activation signal ENBF. The buffer activation signal ENBF is generated from the control circuit 9 shown in FIG. 1, and is activated, for example, when the power is turned on.

図32に示すレベル調整用バッファ95において、バッファ活性化信号ENBFがアサートされてバッファ95が活性化されているときに、増分切換信号SWI0−SWInが選択的にアサートされると(“1”レベルに設定されると)、PチャネルMOSトランジスタPQF00−PQF0nが選択的にオン状態となり、電源ノードから内部ノードND52へ流れる電流量を選択的に増加させる。応じて、内部ノードND52の電位レベルが上昇することになる。また、NチャネルMOSトランジスタNQE00−NQE0nも選択的にオン状態となり、接地ノードへ流れる電流量を増加させt下、内部ノードND50の電位レベルを低下させる。これにより、内部ノードND50の電圧をゲートに受けるPチャネルMOSトランジスタPQF50と選択的にオン状態にあるPチャネルMOSトランジスタPQF00−PQF0nの電源ノードから内部ノードND52へ流れる電流量が増大し、さらに、内部ノードND52の電圧レベルであるチューニング参照j電圧Vturのレベルが上昇する。   In the level adjustment buffer 95 shown in FIG. 32, when the buffer switching signal SWI0-SWIn is selectively asserted when the buffer activation signal ENBF is asserted and the buffer 95 is activated ("1" level). P channel MOS transistors PQF00-PQF0n are selectively turned on to selectively increase the amount of current flowing from the power supply node to internal node ND52. Accordingly, the potential level of internal node ND52 rises. N channel MOS transistors NQE00 to NQE0n are also selectively turned on, increasing the amount of current flowing to the ground node, and lowering the potential level of internal node ND50. Thus, the amount of current flowing from the power supply node of P channel MOS transistors PQF00 to PQF0n selectively turned on to P channel MOS transistor PQF50 receiving the voltage of internal node ND50 at the gate to internal node ND52 increases, The level of the tuning reference j voltage Vtur which is the voltage level of the node ND52 increases.

一方、減分切換信号SWD0−SWDnが選択的にアサートされると、PチャネルMOSトランジスタPQE00−PQE0nが選択的にオン状態とされ、電源ノードから内部ノードND50へ流れる電流量が増加する。応じて、内部ノードND50の電位レベルが上昇し、これをゲートに受けるPチャネルMOSトランジスタPQF50を流れる電流量が減少し、内部ノードND52の電位レベルが低下する。   On the other hand, when decrement switching signal SWD0-SWDn is selectively asserted, P channel MOS transistors PQE00-PQE0n are selectively turned on, and the amount of current flowing from the power supply node to internal node ND50 increases. Accordingly, the potential level of internal node ND50 rises, the amount of current flowing through P channel MOS transistor PQF50 receiving this is reduced, and the potential level of internal node ND52 falls.

また、内部ノードND52と接地ノードとの間に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQF00−NQF0nも、減分切換信号SWD00−SWD0nに従って選択的にオン状態となり、内部ノードND52と接地ノードとのあいだにながれるでんりゅうりょうも増加し、さらに、内部ノードND52の電位レベルであるチューニング参照電位Vturのレベルが低下する。   N channel MOS transistors NQF00-NQF0n connected between internal node ND52 and the ground node are also selectively turned on in accordance with decrement switching signal SWD00-SWD0n, and can flow between internal node ND52 and the ground node. The level of the tuning reference potential Vtur, which is the potential level of the internal node ND52, is further reduced.

以上のようにして、チューニング参照電圧Vturの電位レベルを、電流モニタリング回路18Mの出力信号に従って調整することができ、応じてマッチ線プリチャージ電位を調整することができる。   As described above, the potential level of the tuning reference voltage Vtur can be adjusted according to the output signal of the current monitoring circuit 18M, and the match line precharge potential can be adjusted accordingly.

なお、図32においては、レベル調整用バッファ95として、NチャネルMOSトランジスタでチューニング参照電圧vturfをゲート入力し、PチャネルMOSトランジスタがカレントミラー段を構成している。しかしながら、このレベル調整用バッファ95において、MOSトランジスタのPチャネル型またはNチャネル型を置き換え、かつ電源ノードおよび接地ノードを置き換えることにより、PチャネルMOSトランジスタが参照電圧Vturfをゲートに受け、NチャネルMOSトランジスタがカレントミラー段を構成するバッファ回路を実現できる。この構成の場合においても、同様の作用により、チューニング参照電圧Vturの電位レベルを調整することができる。   In FIG. 32, the tuning reference voltage vturf is gate-inputted as an N-channel MOS transistor as the level adjustment buffer 95, and the P-channel MOS transistor constitutes a current mirror stage. However, in this level adjustment buffer 95, by replacing the P-channel type or N-channel type of the MOS transistor and replacing the power supply node and the ground node, the P-channel MOS transistor receives the reference voltage Vturf at the gate, and the N-channel MOS A buffer circuit in which a transistor constitutes a current mirror stage can be realized. Even in the case of this configuration, the potential level of the tuning reference voltage Vtur can be adjusted by a similar action.

なお、電流モニタ回路18Mにおいては、このモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流Idに応じて切換信号SWI0−SWInおよびSWD0−SWDnを生成している。しかしながら、この場合、電流モニタ回路18Mにおいて温度をモニタし、その温度条件に応じて、切換信号SWI0−SWInおよびSWD0−SWDnが生成されてもよい。   In the current monitor circuit 18M, switching signals SWI0-SWIn and SWD0-SWDn are generated in accordance with the drain current Id of the monitoring MOS transistor. However, in this case, temperature may be monitored by current monitor circuit 18M, and switching signals SWI0-SWIn and SWD0-SWDn may be generated according to the temperature condition.

また、マッチ線プリチャージ電位を規定する参照電圧Vturの電位レベルを調整することにより、マッチ線プリチャージ電位をトランジスタ特性および動作温度を含む内部環境に応じてマッチ線プリチャージ電圧VMLを調整することができる。   Also, by adjusting the potential level of the reference voltage Vtur that defines the match line precharge potential, the match line precharge potential is adjusted according to the internal environment including transistor characteristics and operating temperature. Can do.

また、内部環境に応じて参照電位のレベルを調整することができ、チューナブル参照電位発生回路の出力電圧をトリミングするローカルヒューズプログラム回路のヒューズ素子の数を低減しても、正確に調整することができ、ヒューズプログラムが簡略化される。   Also, the level of the reference potential can be adjusted according to the internal environment, and even if the number of fuse elements of the local fuse program circuit that trims the output voltage of the tunable reference potential generation circuit is reduced, it can be adjusted accurately And the fuse program is simplified.

[サーチ線駆動回路に対する電源回路の構成]
図33は、図1に示すサーチ線駆動回路3に対する動作電源電圧を生成する回路の構成を概略的に示す図である。図33において、サーチ線駆動回路の動作電源電圧は、電源回路26内に配置される昇圧回路100により生成される。昇圧回路100は、サーチ線駆動回路電源電圧Vbsのレベルを検出するディテクタ102と、ディテクタ102の出力信号OSACTに従って選択的に発振動作を行なうオシレータ104と、オシレータ104からの発振信号PCLKに従ってチャージポンプ動作を行なって電源電圧Vbsを生成するチャージャポンプ106を含む。
[Configuration of power supply circuit for search line drive circuit]
FIG. 33 schematically shows a structure of a circuit for generating an operating power supply voltage for search line drive circuit 3 shown in FIG. In FIG. 33, the operating power supply voltage of the search line driving circuit is generated by the booster circuit 100 arranged in the power supply circuit 26. The booster circuit 100 includes a detector 102 that detects the level of the search line drive circuit power supply voltage Vbs, an oscillator 104 that selectively oscillates in accordance with the output signal OSACT of the detector 102, and a charge pump operation in accordance with the oscillation signal PCLK from the oscillator 104. Is included to generate the power supply voltage Vbs.

ディテクタ102は、ディテクタイネーブル信号DETENの活性化時活性化され、チューナブル参照電位発生回路66からのチューニング参照電位VTUと昇圧電圧(サーチ線駆動回路電源電圧)Vbsのレベルを比較し、その比較結果に応じてオシレータ活性化信号OSACTをアサートする。   Detector 102 is activated when detector enable signal DETEN is activated, and compares the level of tuning reference potential VTU from tunable reference potential generation circuit 66 with the level of boosted voltage (search line drive circuit power supply voltage) Vbs, and the comparison result. In response to this, the oscillator activation signal OSACT is asserted.

オシレータ104は、たとえばリングオシレータで構成され、ディテクタ102からのオシレータ活性化信号OSACTの活性化時、所定の周期で発振動作を行なって、ポンプクロック信号PCLKを生成する。   Oscillator 104 is formed of, for example, a ring oscillator, and performs oscillation operation at a predetermined cycle when oscillator activation signal OSACT from detector 102 is activated to generate pump clock signal PCLK.

チャージャポンプ106は、ポンプイネーブル信号PUPENの活性化時、オシレータ104からのポンプクロック信号PCLKに従って容量素子のポンプ動作を行なって電源電圧VDDよりも高い昇圧電圧Vbsを生成する。ディテクタイネーブル信号DETENおよびポンプイネーブル信号PUPENは、図1に示す制御回路9から発生され、CAMチップが選択状態にあり、内部動作を行なうときに活性化される。   When pump enable signal PUPEN is activated, charger pump 106 pumps the capacitive element in accordance with pump clock signal PCLK from oscillator 104 to generate boosted voltage Vbs that is higher than power supply voltage VDD. The detector enable signal DETEN and the pump enable signal PUPEN are generated from the control circuit 9 shown in FIG. 1, and are activated when the CAM chip is in a selected state and performs an internal operation.

ディテクタ102は、その動作電流が、電流モニタ回路18Sの出力する増分および減分切換信号SWIおよびSWDに従って調整される。すなわち、電流モニタ回路18Sは、これまでにおいて説明した電流モニタ用MOSトランジスタを流れるドレイン電流に応じて切換信号SWIおよびSWDを生成する。このモニタ用MOSトランジスタのドレイン電流Idが小さく、仕上がり条件が悪い場合または動作温度が高い場合には、ディテクタ102は、切換信号SWIに従って動作電流が増大され、その動作速度を仕様値に近くする(またはそれより速くする)。   The detector 102 has its operating current adjusted in accordance with the increment and decrement switching signals SWI and SWD output from the current monitor circuit 18S. That is, the current monitor circuit 18S generates the switching signals SWI and SWD according to the drain current flowing through the current monitoring MOS transistor described so far. When the drain current Id of the monitoring MOS transistor is small and the finishing condition is poor or the operating temperature is high, the detector 102 increases the operating current in accordance with the switching signal SWI and brings its operating speed close to the specification value ( Or make it faster).

一方、モニタ用トランジスタのドレイン電流が大きい場合には、減分切換信号SWDに従ってディテクタ102はその動作電流が低減され、消費電流を低減する。   On the other hand, when the drain current of the monitoring transistor is large, the operating current of the detector 102 is reduced according to the decrement switching signal SWD, and the current consumption is reduced.

チューナブル参照電位発生回路66Aは、その構成としては、図25、図29および図31の構成のいずれが用いられてもよく、その生成する参照電位VTUのレベルが調整可能であればよい。この場合、チューナブル参照電位発生回路66Aの生成する参照電位VTUが、また電流モニタ回路(18S)の出力信号に従って調整されてもよい。仕上がり条件が悪い場合または動作温度が高い場合には、参照電圧VTUの電位レベルを高くし、昇圧電圧Vbsのレベルを高くし、サーチ線駆動回路の動作速度を速くする(または設計値に近づける)。   The tunable reference potential generation circuit 66A may have any of the configurations shown in FIGS. 25, 29, and 31 as long as the level of the reference potential VTU generated can be adjusted. In this case, the reference potential VTU generated by the tunable reference potential generation circuit 66A may be adjusted according to the output signal of the current monitor circuit (18S). When the finishing conditions are poor or the operation temperature is high, the potential level of the reference voltage VTU is increased, the level of the boost voltage Vbs is increased, and the operation speed of the search line driving circuit is increased (or closer to the design value). .

図34は、図33に示すディテクタ102の構成の一例を示す図である。図34において、ディテクタ102は、チューニング参照電圧VTUと昇圧電圧Vbsを比較する比較回路110と、比較回路110の出力信号をバッファ処理するトライステートインバータバッファ112と、トライステートインバータバッファ112の出力信号を反転してオシレータ活性化信号OSACTを生成するインバータIVG1を含む。   FIG. 34 is a diagram showing an example of the configuration of the detector 102 shown in FIG. In FIG. 34, the detector 102 compares the tuning reference voltage VTU with the boosted voltage Vbs, the tristate inverter buffer 112 that buffers the output signal of the comparison circuit 110, and the output signal of the tristate inverter buffer 112. An inverter IVG1 that inverts and generates an oscillator activation signal OSACT is included.

インバータIVG1の入力ノードには、PチャネルMOSトランジスタPQG4が設けられ、ディテクタ102がディテクタイネーブル信号DETENが“0”で非活性状態にあり、トライステートインバータバッファ112が出力ハイインピーダンス状態のときに、オン状態とされて、インバータIVG1の入力ノードを電源電位レベルに固定する。   P channel MOS transistor PQG4 is provided at the input node of inverter IVG1, and detector 102 is inactive when detector enable signal DETEN is "0" and tristate inverter buffer 112 is in the output high impedance state. In this state, the input node of inverter IVG1 is fixed at the power supply potential level.

比較回路110は、カレントミラー段を構成するPチャネルMOSトランジスタPQG0およびPQG1と、PチャネルMOSトランジスタPQG0およびPQG1それぞれと直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQG0およびNQG1と、これらのMOSトランジスタNQG0およびNQG1のソースノードと接地ノードの間に並列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQH0、NQH1−NQHnを含む。PチャネルMOSトランジスタPQG0は、そのゲートおよびドレインが相互接続されてカレントミラー段のマスタとして機能する。   Comparison circuit 110 includes P channel MOS transistors PQG0 and PQG1 forming a current mirror stage, N channel MOS transistors NQG0 and NQG1 connected in series with P channel MOS transistors PQG0 and PQG1, respectively, and MOS transistors NQG0 and NQG1. N channel MOS transistors NQH0 and NQH1-NQHn connected in parallel between the source node and the ground node. P channel MOS transistor PQG0 has its gate and drain interconnected and functions as a master of the current mirror stage.

NチャネルMOSトランジスタNQG0およびNQG1は、それぞれゲートにチューニング参照電圧VTUおよび昇圧電圧Vbsを受ける。NチャネルMOSトランジスタNQH0は、そのゲートにディテクタイネーブル信号DETENを受ける。NチャネルMOSトランジスタNQH1は、ANDゲートGG1の出力信号をゲートに受け、MOSトランジスタNQHnは、そのゲートにANDゲートGG2の出力信号を受ける。ANDゲートGG1は、ディテクタイネーブル信号DETENとバッファBUFG0を介して増分切換信号SWIとを受ける。ANDゲートGG2は、インバータIVG2を通した減分切換信号SWDとディテクタイネーブル信号DETENとを受ける。ANDゲートGG1−GG2は、NチャネルMOSトランジスタNQH1−NQHnの数に応じて適宜設けられ、その個数は、増分切換信号SWIのビット数および減分切換信号SWDのビット数に応じて適切に定められる。   N channel MOS transistors NQG0 and NQG1 receive tuning reference voltage VTU and boosted voltage Vbs at their gates, respectively. N channel MOS transistor NQH0 receives detector enable signal DETEN at its gate. N channel MOS transistor NQH1 receives an output signal of AND gate GG1 at its gate, and MOS transistor NQHn receives an output signal of AND gate GG2 at its gate. The AND gate GG1 receives the detector enable signal DETEN and the incremental switching signal SWI via the buffer BUFG0. AND gate GG2 receives decrement switching signal SWD and detector enable signal DETEN that have passed through inverter IVG2. AND gates GG1-GG2 are appropriately provided according to the number of N-channel MOS transistors NQH1-NQHn, and the number thereof is appropriately determined according to the number of bits of incremental switching signal SWI and the number of bits of decrementing switching signal SWD. .

トライステートインバータバッファ112は、比較回路110の出力信号をゲートに受けるPチャネルMOSトランジスタPQG3およびNチャネルMOSトランジスタNQG2と、PチャネルMOSトランジスタPQG3と電源ノードの間に接続されるPチャネルMOSトランジスタPQG2と、NチャネルMOSトランジスタNQG2と接地ノードの間に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQG3を含む。PチャネルMOSトランジスタPQG2のゲートにインバータIVG0を介してディテクタイネーブル信号DETENが与えられ、MOSトランジスタNQG3のゲートにディテクタイネーブル信号DETENが与えられる。   Tristate inverter buffer 112 has P channel MOS transistor PQG3 and N channel MOS transistor NQG2 receiving the output signal of comparison circuit 110 at its gate, and P channel MOS transistor PQG2 connected between P channel MOS transistor PQG3 and the power supply node. N channel MOS transistor NQG3 connected between N channel MOS transistor NQG2 and the ground node. Detector enable signal DETEN is applied to the gate of P channel MOS transistor PQG2 via inverter IVG0, and detector enable signal DETEN is applied to the gate of MOS transistor NQG3.

ディテクタイネーブル信号DETENが非活性状態のLレベルのときに、PチャネルMOSトランジスタPQG2およびNチャネルMOSトランジスタNQG3がオフ状態となり、トライステートインバータバッファ112は、出力ハイインピーダンス状態となる。このときには、PチャネルMOSトランジスタPQG4がオン状態となり、インバータIVG1の入力ノードを電源電圧レベルに維持する。この状態においては、オシレータ活性化信号OSACTは、Lレベルに維持され、次段のオシレータ104の発振動作が停止される。   When detector enable signal DETEN is at the inactive L level, P channel MOS transistor PQG2 and N channel MOS transistor NQG3 are turned off, and tristate inverter buffer 112 is in an output high impedance state. At this time, P channel MOS transistor PQG4 is turned on, and the input node of inverter IVG1 is maintained at the power supply voltage level. In this state, the oscillator activation signal OSACT is maintained at the L level, and the oscillation operation of the next-stage oscillator 104 is stopped.

一方、ディテクタイネーブル信号DETENがHレベルのときには、PチャネルMOSトランジスタPQG4は、オフ状態であり、トライステートインバータバッファ112の出力信号に対して何ら影響を及ぼさない。また、PチャネルMOSトランジスタPQG2およびNチャネルMOSトランジスタNQG3がオン状態となり、トライステートインバ−タバッファ112は、インバータとして動作し、比較回路110の出力信号を反転する。   On the other hand, when detector enable signal DETEN is at the H level, P channel MOS transistor PQG4 is in an off state and has no effect on the output signal of tristate inverter buffer 112. P channel MOS transistor PQG2 and N channel MOS transistor NQG3 are turned on, and tristate inverter buffer 112 operates as an inverter and inverts the output signal of comparison circuit 110.

図34に示す比較回路110において、PチャネルMOSトランジスタPQG0およびPQG1には、同じ大きさの電流が流れる(トランジスタサイズが等しい場合)。チューニング参照電圧VTUが昇圧電圧Vbsよりも高い場合には、NチャネルMOSトランジスタNQG0を介して流れる電流量が、NチャネルMOSトランジスタNQG1を流れる電流よりも多くなる。このNチャネルMOSトランジスタNQG0を介して流れる電流と同じ大きさの電流が、PチャネルMOSトランジスタPQG1を介してNチャネルMOSトランジスタNQG1へ与えられ、比較回路110の出力信号DOUTのレベルが上昇する。応じて、トライステートインバータバッファ112の出力信号がLレベルとなり、インバータIVG1の出力信号がオシレータ活性化信号OSACTがHレベルとなり、オシレータ104がイネーブルされ、発振動作を継続する。   In comparison circuit 110 shown in FIG. 34, currents of the same magnitude flow in P channel MOS transistors PQG0 and PQG1 (when the transistor sizes are equal). When tuning reference voltage VTU is higher than boosted voltage Vbs, the amount of current flowing through N channel MOS transistor NQG0 is larger than the current flowing through N channel MOS transistor NQG1. A current having the same magnitude as that flowing through N channel MOS transistor NQG0 is applied to N channel MOS transistor NQG1 through P channel MOS transistor PQG1, and the level of output signal DOUT of comparison circuit 110 rises. Accordingly, the output signal of tristate inverter buffer 112 becomes L level, the output signal of inverter IVG1 becomes oscillator activation signal OSACT becomes H level, oscillator 104 is enabled, and the oscillation operation is continued.

一方、昇圧電圧Vbsが、チューニング参照電圧VTUよりも高い場合には、NチャネルMOSトランジスタNQG1を介して流れる電流量は、NチャネルMOSトランジスタNQG0を介して流れる電流量も多くなる。この場合には、PチャネルMOSトランジスタPQG1の電流は増加しないため、その出力信号DOUTの電位レベルが低下する。応じてトライステートインバータバッファ112およびインバータIVG1から出力されるオシレータ活性化信号OSACTはLレベルとなり、オシレータ104の発振動作が停止される。   On the other hand, when boosted voltage Vbs is higher than tuning reference voltage VTU, the amount of current flowing through N channel MOS transistor NQG1 increases as the amount of current flowing through N channel MOS transistor NQG0. In this case, since the current of P channel MOS transistor PQG1 does not increase, the potential level of output signal DOUT decreases. Accordingly, oscillator activation signal OSACT output from tristate inverter buffer 112 and inverter IVG1 attains L level, and the oscillation operation of oscillator 104 is stopped.

動作時において、増分切換信号SWIがHレベルに設定されると、NチャネルMOSトランジスタNQH1がオン状態となり、比較回路110の動作電流が増大され、比較動作が高速化される。一方、減分切換信号SWDがHレベルに設定されると、ゲートGG2の出力信号がLレベルとなり、NチャネルMOSトランジスタNQHnがオフ状態となり、この比較回路110の動作電流が低減され、消費電流が低減される。   In operation, when incremental switching signal SWI is set to H level, N-channel MOS transistor NQH1 is turned on, the operating current of comparison circuit 110 is increased, and the comparison operation is speeded up. On the other hand, when decrement switching signal SWD is set to H level, the output signal of gate GG2 becomes L level, N-channel MOS transistor NQHn is turned off, the operating current of comparison circuit 110 is reduced, and the consumption current is reduced. Reduced.

切換信号SWDおよびSWIの一方のみが用いられてもよく、また両者が用いられてもよい。仕上がり条件または動作温度に応じて異なるモニタ用トランジスタのドレイン電流に従って、比較回路110の動作電流を調整する。仕上がり条件の悪いまたは動作温度が高く、NチャネルMOSトランジスタNQH0の駆動電流量が小さい場合には、NチャネルMOSトランジスタNQH1およびNQH2をオン状態に設定し、比較回路110の動作電流を増大させ、高速動作させる。一方、仕上がり条件がよくまたは動作温度が低く、NチャネルMOSトランジスタNQH0の駆動電流が仕様値(典型値)よりも大きな場合には、NチャネルMOSトランジスタNQHnをオフ状態に設定し、その動作電流を低減し、消費電流を低減する。   Only one of the switching signals SWD and SWI may be used, or both may be used. The operating current of the comparison circuit 110 is adjusted according to the drain current of the monitoring transistor that varies depending on the finishing conditions or operating temperature. When the finishing conditions are poor or the operating temperature is high and the drive current amount of N-channel MOS transistor NQH0 is small, N-channel MOS transistors NQH1 and NQH2 are set to the ON state, and the operating current of comparison circuit 110 is increased. Make it work. On the other hand, if the finishing conditions are good or the operating temperature is low and the drive current of N-channel MOS transistor NQH0 is larger than the specification value (typical value), N-channel MOS transistor NQHn is set to the off state and the operating current is Reduce current consumption.

なお、この図34に示すディテクタ102の構成において、比較回路110のMOSトランジスタのPチャネル型およびNチャネル型を切換え、電源ノードと接地ノードをまた切換えても、同様の効果を得ることができる。   In the configuration of detector 102 shown in FIG. 34, the same effect can be obtained by switching the P channel type and N channel type of the MOS transistor of comparison circuit 110 and switching the power supply node and the ground node again.

以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、内部に設けられたモニタ用MOSトランジスタを流れるドレイン電流に応じて内部で生成する電圧のレベルまたは動作電流が調整されている。これにより、製造パラメータのばらつきにより、素子特性が異なる場合および使用環境により動作温度が異なる場合においても、正確かつ高速で動作する半導体装置を実現することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the level of the voltage generated inside or the operating current is adjusted in accordance with the drain current flowing through the monitoring MOS transistor provided inside. As a result, a semiconductor device that operates accurately and at high speed can be realized even when the element characteristics are different due to manufacturing parameter variations and the operating temperature is different depending on the use environment.

[実施の形態2]
図35は、この発明の実施の形態2に従う半導体装置の要部の構成を概略的に示す図である。図35に示す構成においては、電流モニタ回路18の出力信号SWIおよびSWDを受ける遅延回路120Aおよび120Bが設けられる。この遅延回路120Aおよび120Bの出力遅延切換信号SWIDおよびSWDDが、調整対象回路125に与えられる。調整対象回路125は、参照電位Vtur、VTUを生成するチューニング機能つき参照電位発生回路、マッチ線参照電位MLREFを生成するローカル電源回路、マッチ線プリチャージ電圧VMLを生成するマッチ線プリチャージ電圧発生回路、サーチ線駆動回路の電源電圧Vbsを生成する電源回路、およびクロスカップル型マッチアンプのいずれかである。
[Embodiment 2]
FIG. 35 schematically shows a structure of a main portion of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 35, delay circuits 120A and 120B receiving output signals SWI and SWD of current monitor circuit 18 are provided. Output delay switching signals SWID and SWDD of delay circuits 120A and 120B are applied to adjustment target circuit 125. The adjustment target circuit 125 includes a reference potential generation circuit with a tuning function that generates reference potentials Vtur and VTU, a local power supply circuit that generates a match line reference potential MLREF, and a match line precharge voltage generation circuit that generates a match line precharge voltage VML One of the power supply circuit for generating the power supply voltage Vbs of the search line driving circuit and the cross-coupled match amplifier.

遅延回路120Aおよび120Bの出力する遅延切換信号SWIDおよびSWDDに従って対象回路125の生成する電位レベルまたは動作電流が調整される。電流モニタ回路18は、先の実施の形態1において説明した回路のいずれかの構成を有する。   The potential level or operating current generated by target circuit 125 is adjusted according to delay switching signals SWID and SWDD output from delay circuits 120A and 120B. Current monitor circuit 18 has any of the configurations of the circuits described in the first embodiment.

図35に示す構成において、遅延回路120Aおよび120Bは、等価的に、ローパスフィルタとして動作する。電流モニタ回路18は、これまでの実施の形態1において説明した電流モニタ回路の構成のいずれが用いられてもよい。   In the configuration shown in FIG. 35, delay circuits 120A and 120B operate equivalently as a low-pass filter. Any of the current monitor circuit configurations described in the first embodiment may be used as the current monitor circuit 18.

図36は、図35に示す遅延回路120Aおよび120Bの動作を示す信号波形図である。以下、図36を参照して、図35に示す構成の動作について説明する。   FIG. 36 is a signal waveform diagram representing operations of delay circuits 120A and 120B shown in FIG. The operation of the configuration shown in FIG. 35 will be described below with reference to FIG.

この電流モニタ回路18の出力する切換信号SWIおよびSWDは、内部の比較回路により、検知電圧(Vidb,Vidn)と比較基準電位とを比較している。したがって、これらの検知電圧と比較基準電位のレベルが近い場合、切換信号SWI/SWDが振動することが考えられる。遅延回路120A、120Bにより、電流モニタ回路18の出力する切換信号SWIおよびSWDを遅延させて遅延切換信号SWIDおよびSWDDを生成する。遅延回路120Aおよび120Bは、遅延動作時には、内部ノードの充放電が遅くされ、ローパスフィルタとして動作し、電流モニタ回路18の出力信号SWIおよびSWDの振動成分(高周波成分)を除去して、波形整形またはノイズ成分の抑制された信号を生成する。これにより、対象回路125における動作を安定化させることができる。   The switching signals SWI and SWD output from the current monitor circuit 18 compare the detection voltages (Vidb, Vidn) with the comparison reference potential by an internal comparison circuit. Therefore, it is conceivable that the switching signal SWI / SWD oscillates when the levels of these detection voltages and the comparison reference potential are close. Delay circuits 120A and 120B delay switch signals SWI and SWD output from current monitor circuit 18 to generate delay switch signals SWID and SWDD. During the delay operation, the delay circuits 120A and 120B are delayed in charging / discharging of the internal node, operate as a low-pass filter, remove the vibration components (high frequency components) of the output signals SWI and SWD of the current monitor circuit 18, and shape the waveform. Alternatively, a signal in which noise components are suppressed is generated. Thereby, the operation in the target circuit 125 can be stabilized.

図37は、この図35に示す遅延回路120Aおよび120Bの構成の一例を示す図である。図37においては、遅延回路120によりこれらの遅延回路120Aおよび120Bのいずれかを参照する。図37において、遅延回路120は、入力信号INを所定時間τ遅延する遅延段127と、遅延段127の出力信号と入力信号INを受けるNAND回路130と、NAND回路130の出力信号を反転して出力信号OUTを生成するインバータ回路132を含む。入力信号INは切換信号SWIまたはSWDであり、出力信号OUTは、遅延切換信号SWID,SWDDのいずれかである。   FIG. 37 shows an example of the configuration of delay circuits 120A and 120B shown in FIG. In FIG. 37, the delay circuit 120 refers to one of these delay circuits 120A and 120B. In FIG. 37, the delay circuit 120 inverts the output signal of the delay stage 127 that delays the input signal IN by a predetermined time τ, the NAND circuit 130 that receives the output signal of the delay stage 127 and the input signal IN, and the output signal of the NAND circuit 130. An inverter circuit 132 that generates the output signal OUT is included. The input signal IN is the switching signal SWI or SWD, and the output signal OUT is one of the delay switching signals SWID and SWDD.

遅延段127は、インバータIVHと容量素子CaおよびCbとで構成される単一演壇を複数含む。容量素子CaおよびCbにより、対応のインバータIVHの出力信号の充放電が遅延され、インバータIVHの出力信号の高周波成分が除去される。   Delay stage 127 includes a plurality of single podiums composed of inverter IVH and capacitive elements Ca and Cb. Capacitance elements Ca and Cb delay charging / discharging of the output signal of corresponding inverter IVH, and remove the high-frequency component of the output signal of inverter IVH.

図38は、図37に示す遅延回路120の動作を示すタイミング図である。以下、図38を参照して、図37に示す遅延回路120の動作について説明する。   FIG. 38 is a timing chart showing an operation of delay circuit 120 shown in FIG. Hereinafter, the operation of the delay circuit 120 shown in FIG. 37 will be described with reference to FIG.

遅延段127は、インバータIVHとハイ側容量素子Caおよびロー側容量素子Cbによるゲート遅延および容量素子の充放電遅延により、その遅延時間が設定され、入力信号INを所定時間τだけ遅延する。この遅延動作時においては、容量素子CaおよびCbにより信号の立上りおよび立ち下がりが遅くされる。この遅延段の出力信号の論理ハイレベルおよび論理ローレベルと判定される電圧レベルへの到達が、入力信号INに対して時間τ遅れる。従って、この遅延段127の出力信号においては高周波成分が除去され、ノイズ成分は十分に抑制される。   The delay stage 127 has its delay time set by the gate delay caused by the inverter IVH, the high-side capacitive element Ca, and the low-side capacitive element Cb and the charge / discharge delay of the capacitive element, and delays the input signal IN by a predetermined time τ. During this delay operation, the rise and fall of the signal are delayed by the capacitive elements Ca and Cb. The arrival of the output signal of the delay stage to the voltage level determined as the logic high level and the logic low level is delayed by time τ with respect to the input signal IN. Therefore, high frequency components are removed from the output signal of the delay stage 127, and noise components are sufficiently suppressed.

NAND回路130およびインバータ回路132により、AND回路が形成される。したがって、入力信号INと遅延段127の出力信号がともにHレベル(論理ハイレベル)の間だけ、出力信号OUTがHレベルとなる。これにより、入力信号INが振動しても、その出力信号OUTにおいてノイズ成分を除去することができ、対象回路125を安定に動作させることができる。この場合、入力信号INの立下りにおいてノイズ成分が存在する場合、出力信号の立下りにも同様のノイズ成分が存在する可能性が存在する。その場合、ノイズ成分がハイ/ロー判定レベルを超えない場合には、影響はない。入力信号INの立ち上がり時のノイズ成分はその振幅にかかわらず遅延段127により、除去することができる。   The NAND circuit 130 and the inverter circuit 132 form an AND circuit. Therefore, the output signal OUT becomes H level only while both the input signal IN and the output signal of the delay stage 127 are H level (logic high level). Thereby, even if the input signal IN vibrates, the noise component can be removed from the output signal OUT, and the target circuit 125 can be operated stably. In this case, when a noise component exists at the falling edge of the input signal IN, there is a possibility that a similar noise component also exists at the falling edge of the output signal. In that case, there is no effect if the noise component does not exceed the high / low decision level. The noise component at the rising edge of the input signal IN can be removed by the delay stage 127 regardless of the amplitude.

「遅延回路の変形例」
図39は、図35に示す遅延回路120Aまたは120Bの変更例の構成を概略的に示す図である。図39において、遅延回路120Aまたは120Bを、遅延回路120で示す。図39に示す遅延回路120は、入力信号INを受ける遅延段127と、遅延段127の出力信号と入力信号INを受けるNOR回路134と、NOR回路134の出力信号を反転するインバータ回路136を含む。
"Modification of delay circuit"
FIG. 39 schematically shows a configuration of a modification of delay circuit 120A or 120B shown in FIG. In FIG. 39, the delay circuit 120A or 120B is indicated by the delay circuit 120. 39 includes a delay stage 127 that receives the input signal IN, a NOR circuit 134 that receives the output signal of the delay stage 127 and the input signal IN, and an inverter circuit 136 that inverts the output signal of the NOR circuit 134. .

遅延段127は、図37に示す構成と同様、インバータIVHと、ハイ側容量素子Caおよびロー側容量素子Cbを含む。インバータ回路136から出力信号OUTが生成される。入力信号INは、モニタ回路18の出力する切換信号SWIまたはSWDに対応し、出力信号OUTは、図35に示す遅延切換信号SWIDまたはSWDDに対応する。   Similarly to the configuration shown in FIG. 37, delay stage 127 includes an inverter IVH, a high-side capacitive element Ca, and a low-side capacitive element Cb. An output signal OUT is generated from the inverter circuit 136. Input signal IN corresponds to switching signal SWI or SWD output from monitor circuit 18, and output signal OUT corresponds to delay switching signal SWID or SWDD shown in FIG.

図40は、図39に示す遅延回路120の動作を示すタイミング図である。以下、図40を参照して、図39に示す遅延回路の動作について説明する。   FIG. 40 is a timing chart showing an operation of delay circuit 120 shown in FIG. Hereinafter, the operation of the delay circuit shown in FIG. 39 will be described with reference to FIG.

遅延段127は、入力信号INを所定時間τ遅延して出力する。この遅延動作時においては、図37に示す構成と同様、入力信号INの遷移速度を、容量素子CaおよびCbとインバータIVHのゲート容量とにより遅くして、ローパスフィルタ処理を実現する。NOR回路134は、入力信号INおよび遅延段127の出力信号の一方がHレベルのときにLレベルの信号を出力し、インバータ回路136が、このNOR回路136の出力信号を反転する。したがって、出力信号OUTは、入力信号INおよび遅延段127の出力信号の一方がHレベルのときにHレベルとなる。   The delay stage 127 outputs the input signal IN after delaying the input signal IN by a predetermined time τ. During this delay operation, similarly to the configuration shown in FIG. 37, the transition speed of the input signal IN is delayed by the capacitive elements Ca and Cb and the gate capacitance of the inverter IVH, thereby realizing the low-pass filter processing. The NOR circuit 134 outputs an L level signal when one of the input signal IN and the output signal of the delay stage 127 is at an H level, and the inverter circuit 136 inverts the output signal of the NOR circuit 136. Therefore, the output signal OUT becomes H level when one of the input signal IN and the output signal of the delay stage 127 is H level.

図39に示す遅延回路120は、入力信号INの立下がりを遅延する立下がり遅延回路である。入力信号INの立下り時においてノイズ成分を除去する。立下り時において入力信号INのノイズの振幅が大きい場合においても、遅延時間τ内の振動であれば、十分にノイズ成分を除去することができる。   The delay circuit 120 shown in FIG. 39 is a falling delay circuit that delays the falling of the input signal IN. Noise components are removed when the input signal IN falls. Even when the noise amplitude of the input signal IN is large at the time of falling, the noise component can be sufficiently removed if the vibration is within the delay time τ.

したがって、図37および図39に示す立上がり遅延回路および立下がり遅延回路を選択的に利用することにより、いずれかの遷移タイミングを変更することができる。すなわち、対象回路125において、調整の開始および停止のいずれを優先するかに応じて遅延回路120Aおよび120Bの回路構成を利用することにより、優先される特性変化の方向を設定することができ、安定に対象回路125を動作させることができる。   Therefore, any transition timing can be changed by selectively using the rising delay circuit and the falling delay circuit shown in FIGS. That is, in the target circuit 125, by using the circuit configuration of the delay circuits 120A and 120B depending on which of the adjustment start and stop is prioritized, the direction of priority characteristic change can be set and stable. The target circuit 125 can be operated.

また、遅延回路120Aおよび120Bとしては、高周波ノイズ成分をフィルタ処理するローパスフィルタが利用されてもよい。   Further, as the delay circuits 120A and 120B, low-pass filters that filter high-frequency noise components may be used.

以上のように、この発明の実施の形態2に従えば、電流モニタ回路の出力信号を受ける遅延回路を通して対象回路に切換信号を伝達している。従って、電流モニタ回路のモニタ電流に対応する検知電位と比較対象電位とが近接する場合においても、安定に対象回路を動作させることができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, the switching signal is transmitted to the target circuit through the delay circuit that receives the output signal of the current monitor circuit. Therefore, even when the detection potential corresponding to the monitor current of the current monitor circuit and the comparison target potential are close to each other, the target circuit can be operated stably.

[実施の形態3]
図41は、この発明の実施の形態3に従う半導体装置の要部の構成を概略的に示す図である。この図41に示す構成においては、対象回路140に与えられる切換信号SWIおよびSWDの有効/無効を、ヒューズプログラム回路16に含まれるローカルヒューズプログラム回路16Lからのプログラム信号に従って設定する。すなわち、電流モニタ回路18と対象回路140の間に、ゲート回路142iおよび142dが設けられる。ゲート回路142iは、電流モニタ回路18からの増分切換信号SWIFとローカルヒューズプログラム回路16Lからの増分活性化プログラム信号ACTIとを受け、増分切換信号SWIを生成して対象回路140へ与える。ゲート回路142dは、電流モニタ回路18からの減分切換信号SWDFとローカルヒューズプログラム回路16Lからの減分活性化プログラム信号ACTDとを受け、減分切換信号SWDを生成して対象回路140へ与える。
[Embodiment 3]
FIG. 41 schematically shows a structure of a main portion of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. 41, the validity / invalidity of switching signals SWI and SWD applied to target circuit 140 is set according to a program signal from local fuse program circuit 16L included in fuse program circuit 16. In the configuration shown in FIG. That is, the gate circuits 142 i and 142 d are provided between the current monitor circuit 18 and the target circuit 140. The gate circuit 142i receives the incremental switching signal SWIF from the current monitor circuit 18 and the incremental activation program signal ACTI from the local fuse program circuit 16L, generates the incremental switching signal SWI, and supplies it to the target circuit 140. The gate circuit 142d receives the decrement switching signal SWDF from the current monitor circuit 18 and the decrement activation program signal ACTD from the local fuse program circuit 16L, generates a decrement switching signal SWD, and supplies it to the target circuit 140.

電流モニタ回路18は、先の実施の形態1において説明した構成を有し、内部に含まれるモニタ用トランジスタを流れるドレイン電流に応じて切換信号SWIFおよびSWDFを生成する。   Current monitor circuit 18 has the configuration described in the first embodiment, and generates switching signals SWIF and SWDF in accordance with the drain current flowing through the monitoring transistor included therein.

ローカルヒューズプログラム回路16Lは、それぞれ抵抗素子RLIおよびRLDと設置ノードの間に接続されるヒューズ素子FZIおよびFZDの溶断/非溶断により、活性化プログラム信号ACTIおよびACTDの状態をプログラムする。増分活性化プログラム信号ACTIが非活性状態のとき(Lレベルのとき)、すなわちヒューズ素子FZIの非溶断時においては、ゲート回路120iは切換信号SWIを非活性状態のLレベルに維持し、対象回路140における電流/電位増分制御動作を停止させる。ヒューズ素子FZIの溶断時、増分活性化プログラム信号ACTIが抵抗素子RLIによりHレベルとなり、ゲート回路142iは、電流モニタ回路18からの増分切換信号SWIFに従って切換信号SWIを生成して対象回路140へ与える。   Local fuse program circuit 16L programs the states of activation program signals ACTI and ACTD by fusing / not fusing fuse elements FZI and FZD connected between resistance elements RLI and RLD and the installation node, respectively. When incremental activation program signal ACTI is in an inactive state (L level), that is, when fuse element FZI is not blown, gate circuit 120i maintains switching signal SWI at an inactive L level, and the target circuit The current / potential increment control operation at 140 is stopped. When the fuse element FZI is blown, the incremental activation program signal ACTI becomes H level by the resistance element RLI, and the gate circuit 142i generates the switching signal SWI according to the incremental switching signal SWIF from the current monitor circuit 18 and supplies it to the target circuit 140. .

ゲート回路142dは、ヒューズ素子FZLが非溶断状態であり、減分活性化プログラム信号ACTDがLレベルのときに、対象回路140へ与えられる減分切換信号SWDをLレベルに維持する。この場合、対象回路140においては、電位/電流の減分調整動作は停止される。ヒューズ素子FZIの溶断時、増分活性化プログラム信号ACTDが抵抗素子RLDによりHレベルとなり、ゲート回路142dは、電流モニタ回路18からの増分切換信号SWDFに従って切換信号SWDを生成して対象回路140へ与える。   Gate circuit 142d maintains decrement switching signal SWD applied to target circuit 140 at an L level when fuse element FZL is in an unblown state and decrement activation program signal ACTD is at an L level. In this case, in the target circuit 140, the potential / current decrement adjustment operation is stopped. When the fuse element FZI is blown, the incremental activation program signal ACTD becomes H level by the resistance element RLD, and the gate circuit 142d generates the switching signal SWD according to the incremental switching signal SWDF from the current monitor circuit 18 and supplies it to the target circuit 140. .

対象回路140は、これまでに説明した、マッチ線参照電位MLREFを生成する回路、またはマッチ線プリチャージ電圧VMLを生成する回路、マッチ線プリチャージ電位参照電圧Vturを生成するチューニング機能付き参照電位発生回路、クロスカップル型マッチアンプ、サーチ線電源電圧Vbsを生成する回路のいずれであってもよい。切換信号SWIおよびSWDにより生成する電圧のレベルまたは動作電流が調整される回路であればよい。   The target circuit 140 is a circuit that generates the match line reference potential MLREF described above, a circuit that generates the match line precharge voltage VML, or a reference potential generation with a tuning function that generates the match line precharge potential reference voltage Vtur. Any of a circuit, a cross-coupled match amplifier, and a circuit that generates the search line power supply voltage Vbs may be used. Any circuit may be used as long as the level of the voltage generated by the switching signals SWI and SWD or the operating current is adjusted.

ヒューズプログラム回路16におけるローカルヒューズプログラム回路16Lにおいて、抵抗素子RLIおよびRLDとヒューズ素子FZIおよびFZDのプログラム(溶断/非溶断)を、製造工程終了後のテスト工程時において実行する。すなわち、通常のヒューズプログラム回路16に含まれるヒューズ素子のプログラムで、十分に動作特性を保証できない場合、ヒューズ素子FZIおよびFZLを溶断し、切換信号SWIおよびSWDを、電流モニタ回路18の出力する切換信号SWIFおよびSWDFに従って調整する。これにより、MOSトランジスタの仕上がり条件が、定型条件(設計値)よりも大きくずれている場合および動作温度が規定値よりも変動する場合においても、正確に動作特性を保証することができ、製品歩留まりを改善することができる。   In the local fuse program circuit 16L in the fuse program circuit 16, the resistance elements RLI and RLD and the fuse elements FZI and FZD are programmed (blown / unblown) in the test process after the manufacturing process is completed. That is, when the fuse element program included in the normal fuse program circuit 16 cannot sufficiently guarantee the operating characteristics, the fuse elements FZI and FZL are blown, and the switching signals SWI and SWD are output from the current monitor circuit 18. Adjust according to the signals SWIF and SWDF. As a result, even when the finish condition of the MOS transistor is greatly deviated from the standard condition (design value) and the operating temperature fluctuates from the specified value, the operating characteristics can be accurately guaranteed and the product yield can be guaranteed. Can be improved.

この切換信号の調整については、増分切換信号SWIおよび減分切換信号SWDそれぞれに対して行なわれてもよい。また、複数の切換信号SWI<n:0>およびSWD<n:0>が存在する場合、切換信号の各ビットSWI<i>およびSWD<i>に対し個々に、活性化プログラム信号ACTI<i>およびACT<i>が生成されて、個々に、切換信号の有効/無効がプログラムされてもよい。   The adjustment of the switching signal may be performed for each of the incremental switching signal SWI and the decrementing switching signal SWD. When there are a plurality of switching signals SWI <n: 0> and SWD <n: 0>, the activation program signal ACTI <i is individually applied to each bit SWI <i> and SWD <i> of the switching signal. > And ACT <i> may be generated to individually enable / disable the switching signal.

[変更例]
図42は、この発明の実施の形態3に従う半導体装置の要部の変更例の構成を概略的に示す図である。この図421に示す構成においては、図31に示すレベル調整用バッファ95に相当するレベル調整用バッファ145に対し、ゲート回路142iおよび142dからの切換信号SWIおよびSWDが与えられる。
[Example of change]
FIG. 42 schematically shows a structure of a modification of the main portion of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 421, switching signals SWI and SWD from gate circuits 142i and 142d are applied to level adjustment buffer 145 corresponding to level adjustment buffer 95 shown in FIG.

レベル調整用バッファ145は、図31に示すチューナブル参照電位発生回路66からのチューニング参照電位Vrefのレベルを調整して、レベル調整後参照電位VREFを生成して対象回路148へ与える。この対象回路148は、マッチ線参照電位VMLを生成する回路およびサーチ線駆動回路の電源電圧Vbsを生成する回路に相当し、生成する出力電圧VOUTの電位レベルが、参照電位Vrefに応じて設定される。   The level adjustment buffer 145 adjusts the level of the tuning reference potential Vref from the tunable reference potential generation circuit 66 shown in FIG. 31, generates the level-adjusted reference potential VREF, and supplies it to the target circuit 148. The target circuit 148 corresponds to a circuit that generates the match line reference potential VML and a circuit that generates the power supply voltage Vbs of the search line driving circuit, and the potential level of the output voltage VOUT to be generated is set according to the reference potential Vref. The

ゲート回路142iおよび142dへは、図41に示す構成と同様、ヒューズプログラム回路16に含まれるローカルヒューズプログラム回路16Lからの活性化プログラム信号ACTIおよびACTDがそれぞれ与えられる。この図41に示す構成においては、電流モニタ回路18からの切換信号SWIFおよびSWDF<i>それぞれについて、切換信号SWI<i>およびSWD<i>を生成し、各切換制御単位でその活性/非活性がヒューズ素子FZIおよびFZDの溶断/非溶断に応じて設定される。この場合、図41に示す構成と同様、活性化プログラム信号ACTI<i>は、切換信号SWI<n:0>に対し共通に生成され、また、切換信号SWD<n:0>に共通に、活性化プログラム信号ACTDが生成されてもよい。   Similarly to the configuration shown in FIG. 41, activation program signals ACTI and ACTD from local fuse program circuit 16L included in fuse program circuit 16 are applied to gate circuits 142i and 142d, respectively. In the configuration shown in FIG. 41, switching signals SWI <i> and SWD <i> are generated for switching signals SWIF and SWDF <i> from current monitor circuit 18, respectively, and the activation / non-activation of each switching control unit. The activity is set according to whether the fuse elements FZI and FZD are blown or not blown. In this case, similarly to the configuration shown in FIG. 41, activation program signal ACTI <i> is generated in common to switching signal SWI <n: 0>, and common to switching signal SWD <n: 0>. An activation program signal ACTD may be generated.

この図42に示す構成においても、MOSトランジスタの仕上がり条件に応じてローカルヒューズプログラム回路16Lのプログラムにより選択的に、このレベル調整動作を有効状態に設定することができ、製品歩留まりが改善される。   Also in the configuration shown in FIG. 42, the level adjustment operation can be selectively set to the valid state by the program of local fuse program circuit 16L in accordance with the finish condition of the MOS transistor, and the product yield is improved.

[変更例2]
図43は、この発明の実施の形態3に従う半導体装置の要部の変更例2の構成を概略的に示す図である。図42に示す構成においては、活性化プログラム信号ACTIおよびACTDが、パッドPDIおよびPDDの電位を配線プログラム回路150iおよび150dにより電源電圧VDDまたは接地電位に固定される。配線プログラム回路150iおよび150dは、ボンディングワイヤで通常構成される。テスト工程後、MOSトランジスタの仕上がり具合に応じて、レベル調整機能の有効/無効をワイヤの接続により決定する。
[Modification 2]
FIG. 43 schematically shows a structure of a second modification of the main portion of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 42, activation program signals ACTI and ACTD fix the potentials of pads PDI and PDD to power supply voltage VDD or ground potential by wiring program circuits 150i and 150d. The wiring program circuits 150i and 150d are usually composed of bonding wires. After the test process, the validity / invalidity of the level adjustment function is determined by wire connection in accordance with the finish of the MOS transistor.

この構成においては、パッドPDIおよびPDDは、信号数および/または機能に応じて、複数配置されてもよく、特にパッド数は限定されない。   In this configuration, a plurality of pads PDI and PDD may be arranged according to the number of signals and / or functions, and the number of pads is not particularly limited.

この図42に示す構成は、図41または図42に示す構成のローカルヒューズプログラム回路16Lの代わりに利用される。   The configuration shown in FIG. 42 is used in place of local fuse program circuit 16L having the configuration shown in FIG. 41 or FIG.

[変更例3]
図44は、この発明の実施の形態3に従う半導体装置の要部の変更例3の構成を概略的に示す図である。この図44に示す構成においては、レジスタファイル155に含まれるレジスタ回路157iおよび157dに、活性化プログラム信号ACTIおよびACTDが格納されて生成される。これらのレジスタ回路157iおよび157dに対しては、図1に示す制御回路9の制御の下に、外部からのデータDINaおよびDINbが格納され、活性化プログラム信号ACTIおよびACTDの状態(論理値)が設定される。
[Modification 3]
44 schematically shows a structure of a third modification of the main portion of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 44, activation program signals ACTI and ACTD are stored and generated in register circuits 157i and 157d included in register file 155. For register circuits 157i and 157d, data DINa and DINb from the outside are stored under the control of control circuit 9 shown in FIG. 1, and states (logical values) of activation program signals ACTI and ACTD are stored. Is set.

この図44に示すレジスタファイル155において、外部からアクセス可能なレジスタ回路157iおよび157dに格納されるデータに応じて活性化プログラム信号ACTIおよびACTDの状態を設定する。回路動作解析などにおいて、外部から選択的にレベル調整動作を有効状態に設定することができる。   In the register file 155 shown in FIG. 44, the states of activation program signals ACTI and ACTD are set according to the data stored in register circuits 157i and 157d accessible from the outside. In circuit operation analysis or the like, the level adjustment operation can be selectively set to an effective state from the outside.

なお、この図44に示す構成において、レジスタ回路157iおよび157dは、電流モニタ回路(図41参照)の出力する切換信号SWIF<i>およびSWDF<i>それぞれに対応して設けられてもよく、また、共通に増分切換制御および/または減分切換制御を実行するように減分切換制御用および増分切換制御用に対してそれぞれ設けられてもよい。   In the configuration shown in FIG. 44, register circuits 157i and 157d may be provided corresponding to switching signals SWIF <i> and SWDF <i> output from the current monitor circuit (see FIG. 41), Further, it may be provided for the decremental switching control and the incremental switching control so as to execute the incremental switching control and / or the decrementing switching control in common.

以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、MOSトランジスタの仕上がり具合または動作温度に応じた調整動作を選択的に有効状態に設定している。これにより、調整動作について、必要とされる半導体装置(チップ)に対してのみレベル調整動作を有効とすることができ、ワースト条件の半導体チップの救済を行なうことができる。また、各半導体チップにおけるトランジスタの動作特性のばらつきの場合に応じて動作条件を設定でき、信頼性を改善することができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the adjustment operation according to the finish of the MOS transistor or the operation temperature is selectively set to the valid state. As a result, the level adjustment operation can be made effective only for the required semiconductor device (chip), and the semiconductor chip under worst conditions can be relieved. In addition, the operating conditions can be set according to the variation in the operating characteristics of the transistors in each semiconductor chip, and the reliability can be improved.

この発明に関する半導体装置は、高速動作して内部で内部電圧を生成する回路を含む半導体装置に摘要することにより、高速かつ低消費電力動作を実現することができる。この発明は、マッチ線低電位プリチャージ型CAM、DRAM、フラッシュメモリ、1T−SRAM(1トランジスタ/1キャパシタ型SRAM)、ツインセルRAM(1ビットデータを2つのDRAMセルで記憶するDRAM)、リード/ライトアシスト機能付きSRAM(スタティック・ランダム・アクセス・メモリ)などの半導体メモリ装置に適用することができる。   The semiconductor device according to the present invention can be realized as a semiconductor device including a circuit that operates at high speed and generates an internal voltage therein, thereby realizing high-speed and low power consumption operation. The present invention relates to a match line low potential precharge type CAM, DRAM, flash memory, 1T-SRAM (1-transistor / 1-capacitor SRAM), twin cell RAM (DRAM which stores 1-bit data in two DRAM cells), read / write The present invention can be applied to semiconductor memory devices such as SRAM (Static Random Access Memory) with a write assist function.

なお、電流モニタ回路における温度検知機能は、回路単体として、温度センサとして利用されてもよい。この場合、温度センサとして簡易な回路構成の小占有面積の温度センサを実現することができる。   The temperature detection function in the current monitor circuit may be used as a temperature sensor as a single circuit. In this case, a temperature sensor having a simple circuit configuration and a small occupation area can be realized as the temperature sensor.

1 CAMチップ、2 メモリアレイ、ERY エントリ、3 サーチ線駆動回路、6 マッチアンプ回路、12 電源回路、16 ヒューズプログラマブル回路、18 電流モニタ回路、MAP0−MAPn マッチアンプ、22 マッチ線電位判定回路、24 MLプリチャージ電圧発生回路、26 SL電源電圧発生回路、30 Id検知回路、32 Id判定回路、35 ローカル電源回路、NT30,PT31 モニタ用MOSトランジスタ、55 定電流回路、58 チューナブル可変抵抗素子、50a,50b,50A0−50Am,50B0−50Bm,50C0−50Cm,50D0−50Dm,50E0−50E3 比較回路、16M ローカルヒューズプログラム回路、66 チューナブル参照電位発生回路、68 マッチ線基準電位発生回路、70 誤差増幅器、82 PMOSドライバ型VDC、90 チューニング機能付き参照電位発生回路、18M 電流モニタ回路、92 固定値生成回路、94 演算器(ALU)、16MM ローカルヒューズプログラム回路、95 レベル調整用バッファ、100 ポンプ電源回路、102 ディテクタ、104 オシレータ、106 チャージポンプ、66A チューナブル参照電位発生回路、18S 電流モニタ回路、110 比較回路、112 トライステートインバータバッファ、120,120A,120B 遅延回路、125 対象回路、140 対象回路、16L ローカルヒューズプログラム回路、145 レベル調整用バッファ、148 対象回路、150i,150d 配線プログラム回路、PDI,PDD パッド、155 レジスタファイル、157i,157d レジスタ回路。   1 CAM chip, 2 memory array, ERY entry, 3 search line drive circuit, 6 match amplifier circuit, 12 power supply circuit, 16 fuse programmable circuit, 18 current monitor circuit, MAP0-MAPn match amplifier, 22 match line potential determination circuit, 24 ML precharge voltage generation circuit, 26 SL power supply voltage generation circuit, 30 Id detection circuit, 32 Id determination circuit, 35 local power supply circuit, NT30, PT31 monitor MOS transistor, 55 constant current circuit, 58 tunable variable resistance element, 50a 50b, 50A0-50Am, 50B0-50Bm, 50C0-50Cm, 50D0-50Dm, 50E0-50E3 Comparison circuit, 16M Local fuse program circuit, 66 Tunable reference potential generation circuit, 68 Match line reference voltage Generating circuit, 70 Error amplifier, 82 PMOS driver type VDC, 90 Reference potential generating circuit with tuning function, 18M current monitor circuit, 92 fixed value generating circuit, 94 arithmetic unit (ALU), 16MM local fuse program circuit, 95 level adjustment Buffer, 100 Pump power supply circuit, 102 Detector, 104 Oscillator, 106 Charge pump, 66A Tunable reference potential generation circuit, 18S Current monitor circuit, 110 Comparison circuit, 112 Tri-state inverter buffer, 120, 120A, 120B Delay circuit, 125 Target Circuit, 140 target circuit, 16L local fuse program circuit, 145 level adjustment buffer, 148 target circuit, 150i, 150d wiring program circuit, PDI, PDD pad, 1 55 Register file, 157i, 157d Register circuit.

Claims (5)

各々が行方向に配列される連想メモリセルを含み、参照データを格納する複数のエントリを有するメモリアレイ、
各エントリに対応して配置され、各々が対応のエントリの連想メモリセルに結合されるともに所定のプリチャージ電圧にプリチャージされ、各々が対応のエントリの参照データと与えられた検索データとの一致/不一致に応じた電圧を伝達する複数のマッチ線、
各エントリに対応して配置され、各々が対応のエントリのマッチ線の電圧を参照電圧と比較し、該比較結果に応じた信号を出力する複数のマッチアンプ、
前記メモリアレイと同一半導体基板に形成されるモニタ用トランジスタを含み、前記モニタ用トランジスタを流れる電流に応じた信号を生成する電流モニタ回路、
前記電流モニタ回路の出力信号に従って発生電圧のレベルを調整して、前記プリチャージ電圧および前記参照電圧のうちの少なくとも1つの電圧を発生する電源回路、および
前記複数のエントリに共通に設けられ、装置外部からの外部検索データに従って前記検索データを生成して前記複数のエントリに伝達するサーチ線駆動回路を備え、
前記電源回路は、前記サーチ線駆動回路に対する動作電源電圧であるサーチ線電源電圧を発生するサーチ線電源電圧発生回路を含み、
前記サーチ線電源電圧発生回路は、
前記電流モニタ回路の出力信号に従って動作電流が調整され、前記サーチ線電源電圧が所定のレベルであるかを判定するレベル検出回路と、
前記レベル検出回路の出力信号に従って選択的に前記サーチ線電源電圧を生成する回路とを備え、
前記電源回路は前記プリチャージ電圧を発生し、
前記電源回路は、前記モニタ用トランジスタを流れる電流の減少に応じて前記プリチャージ電圧を上昇させる、半導体装置。
A memory array including a plurality of associative memory cells each arranged in a row direction and having a plurality of entries for storing reference data;
Arranged corresponding to each entry, each coupled to the associative memory cell of the corresponding entry and precharged to a predetermined precharge voltage, each matching the reference data of the corresponding entry and the provided search data / Multiple match lines that transmit voltage according to mismatch
A plurality of match amplifiers arranged corresponding to each entry, each of which compares a match line voltage of a corresponding entry with a reference voltage and outputs a signal corresponding to the comparison result;
A current monitor circuit that includes a monitor transistor formed on the same semiconductor substrate as the memory array, and generates a signal corresponding to a current flowing through the monitor transistor;
A power supply circuit that generates a voltage of at least one of the precharge voltage and the reference voltage by adjusting a level of a generated voltage according to an output signal of the current monitor circuit; and a device provided in common for the plurality of entries, A search line driving circuit for generating the search data according to external search data from the outside and transmitting the search data to the plurality of entries;
The power supply circuit includes a search line power supply voltage generation circuit that generates a search line power supply voltage that is an operation power supply voltage for the search line drive circuit,
The search line power supply voltage generation circuit includes:
A level detection circuit that adjusts an operating current according to an output signal of the current monitor circuit and determines whether the search line power supply voltage is at a predetermined level;
A circuit that selectively generates the search line power supply voltage according to an output signal of the level detection circuit,
The power supply circuit generates the precharge voltage;
The semiconductor device, wherein the power supply circuit increases the precharge voltage in accordance with a decrease in current flowing through the monitoring transistor.
前記電源回路は、前記参照電圧を生成し、
前記電源回路は、前記モニタ用トランジスタを流れる電流の減少に応じて前記参照電圧を上昇させる、請求項1記載の半導体装置。
The power supply circuit generates the reference voltage;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the power supply circuit increases the reference voltage in accordance with a decrease in a current flowing through the monitoring transistor.
前記電源回路は、
レベルが調整可能な基準電圧を発生するチューニング機能付基準電圧発生回路と、
前記チューニング機能付基準電圧発生回路からの前記基準電圧に従って前記プリチャージ電圧を生成する電圧発生回路をさらに備え、
前記電圧発生回路は、前記電流モニタ回路の出力信号に従って動作電流が調整されて前記プリチャージ電圧を生成する、請求項1記載の半導体装置。
The power supply circuit is
A reference voltage generation circuit with a tuning function for generating a reference voltage whose level is adjustable;
A voltage generation circuit for generating the precharge voltage according to the reference voltage from the reference voltage generation circuit with the tuning function;
The voltage generating circuit, operating current to generate the precharge voltage is adjusted in accordance with an output signal of said current monitoring circuit, the semiconductor device according to claim 1, wherein.
前記半導体装置は、
チューニング情報を固定的に生成するローカルヒューズプログラム回路をさらに備え、
前記電源回路は、
レベルが調整可能な基準電圧を発生するチューニング機能付基準電圧発生回路と、
前記チューニング機能付基準電圧発生回路からの前記基準電圧に従って前記プリチャージ電圧を生成する電圧発生回路を備え、
前記チューニング機能付基準電圧発生回路は、
前記電流モニタ回路の出力信号に従って前記チューニング情報を選択的に更新して調整チューニング信号を生成する演算器と、
前記演算器の出力する調整チューニング信号に従って前記基準電圧を生成するチューナブル基準電圧発生回路とを備える、請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device includes:
A local fuse program circuit for generating tuning information fixedly;
The power supply circuit is
A reference voltage generation circuit with a tuning function for generating a reference voltage whose level is adjustable;
A voltage generation circuit for generating the precharge voltage according to the reference voltage from the reference voltage generation circuit with the tuning function;
The reference voltage generation circuit with a tuning function is:
An arithmetic unit that selectively updates the tuning information according to an output signal of the current monitor circuit to generate an adjustment tuning signal;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a tunable reference voltage generation circuit that generates the reference voltage in accordance with an adjustment tuning signal output from the arithmetic unit.
前記半導体装置は、
チューニング情報を固定的に生成するローカルヒューズプログラム回路をさらに備え、
前記電源回路は、
レベルが調整可能な基準電圧を発生するチューニング機能付基準電圧発生回路と、
前記チューニング機能付基準電圧発生回路からの前記基準電圧に従って前記プリチャージ電圧を生成する電圧発生回路を備え、
前記チューニング機能付基準電圧発生回路は、
レベルが調整可能な比較参照電圧を生成するチューナブル参照電圧発生回路と、
前記電流モニタ回路の出力信号に従って前記比較参照電圧のレベルを調整して前記基準電圧を生成するレベル調整バッファとを備える、請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device includes:
A local fuse program circuit for generating tuning information fixedly;
The power supply circuit is
A reference voltage generation circuit with a tuning function for generating a reference voltage whose level is adjustable;
A voltage generation circuit for generating the precharge voltage according to the reference voltage from the reference voltage generation circuit with the tuning function;
The reference voltage generation circuit with a tuning function is:
A tunable reference voltage generating circuit for generating a reference voltage whose level is adjustable;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a level adjustment buffer that adjusts a level of the comparison reference voltage according to an output signal of the current monitor circuit to generate the reference voltage.
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