JPH0574176A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH0574176A
JPH0574176A JP23198691A JP23198691A JPH0574176A JP H0574176 A JPH0574176 A JP H0574176A JP 23198691 A JP23198691 A JP 23198691A JP 23198691 A JP23198691 A JP 23198691A JP H0574176 A JPH0574176 A JP H0574176A
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line
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select transistor
data line
potential
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Masato Yoneda
田 正 人 米
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  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To effectively restrain a penetration current and to achieve a flexible and high-integration CAM operation by a method wherein the gate voltage of a selection transistor is controlled so as to be within a prescribed range by means of a previously formed threshold value. CONSTITUTION:Data lines 1a to 1b, 2a to 2b are connected and not connected respectively to a coincidence retrieval line 16 according to the electrical connection state of memory cells 11a to 11b, 12a to 12b. At this time, the threshold voltage of a transistor 14 is formed previously to be a prescribed voltage in a manufacturing process. When a coincidence is retrieved, a connection means 21 is made active, a selection word line 15 which has been connected to the gate electrode of the transistor 14 and the coincidence retrieval line 16 are initialized to a floating high state by using a floating means 20. Thereby, it is possible to control the gate voltage of the transistor 14 so as to be within a prescribed range and to restrain a penetration current between a coincidence cell and a noncoincidence cell.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、CAM(Content Addr
essable Memory:内容アクセス・メモリ)に関するもの
である。
The present invention relates to a CAM (Content Addr
essable Memory: content access memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より検索データと記憶データの一致
検出を全ビット並行に行い、一致したデータの記憶アド
レスまたはデータを出力する機能を有する半導体記憶回
路として、完全並列型CAM(内容アクセス・メモリ:
Content Addressable Memory(連想メモリともいう))
が良く知られている(菅野卓雄監修、飯塚哲哉編「CM
OS超LSIの設計」培風館、P176〜P177参
照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a complete parallel type CAM (content access memory) has been used as a semiconductor memory circuit having a function of performing coincidence detection of search data and stored data in parallel for all bits and outputting a stored address or data of the matched data. :
Content Addressable Memory (also called associative memory)
Is well known (edited by Takuo Kanno, edited by Tetsuya Iizuka, "CM
Design of OS VLSI "Baifukan, P176-P177).

【0003】しかし、従来のCAMの1ビットあたりの
構成例は、SRAMセルとイクスクルーシブNOR回路
から構成されており、セルサイズが大きく実用レベルの
容量をもったCAMを構成することは不可能であった。
However, the configuration example per bit of the conventional CAM is composed of an SRAM cell and an exclusive NOR circuit, and it is impossible to construct a CAM having a large cell size and a practical capacity. Met.

【0004】また、近年数多く商品化されている個人デ
ータベースとしてICカード等では、上記のようなCA
Mの構成ではなく、あらかじめデータが記憶されたRO
M(リードオンリーメモリ)のデータを1つ1つ順次検
索して所望のデータを探し出す構造になっている。この
ため、国語辞典や英和辞典のようにデータが多くなれば
なるほど、検索に多くの時間を要し、高速でかつフレキ
シブルな検索機能を有するものはまだ存在していない。
In the case of IC cards and the like as personal databases that have been commercialized in recent years, the CA as described above is used.
RO with pre-stored data instead of M configuration
The structure is such that the data of M (read only memory) is sequentially searched one by one to find the desired data. For this reason, the more data such as the Japanese dictionary and the English-Japanese dictionary, the more time it takes to perform a search, and there is no one that has a fast and flexible search function.

【0005】ただし、大容量連想メモリの可能性を示唆
するものとして、米国特許第3,701,980(U.S.
Patent3,701,980,Oct.1972) あるいは特開平1−194
196号公報に記載の発明等があげられる。まず、前者
の米国特許はDRAMベースのもので通常の2ビットメ
モリを1組としたCAMセルの構造をもち、後者のもの
はEPROM不揮発性メモリをベースとするものであ
り、やはり通常のEPROMメモリ2ビットを1組とし
たCAMを構成している。従って、いずれものもSRA
MベースのCAMよりも高集積化が可能である。しか
し、DRAMベースのものはまだ面積的に問題がある。
また、EPROMベースのものはフレキシブルな書き込
み、読み出しができない。
However, US Pat. No. 3,701,980 (US Pat. No. 3,701,980) suggests the possibility of a large capacity associative memory.
Patent 3,701,980, Oct. 1972) or JP-A-1-194
The invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 196 can be mentioned. First, the former US patent is based on DRAM and has the structure of a CAM cell in which a normal 2-bit memory is one set, and the latter is based on EPROM non-volatile memory. The CAM is composed of a set of 2 bits. Therefore, both are SRA
Higher integration is possible than M-based CAM. However, DRAM-based ones still have area problems.
Further, EPROM-based ones cannot be flexibly written and read.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、高集積
でかつフレキシブルなCAMを実現する効果的な手段は
まだ見いだされていない。
As described above, an effective means for realizing a highly integrated and flexible CAM has not yet been found.

【0007】そこで本発明は、フレキシブルで高集積な
CAMを可能とする半導体集積回路を提供することを目
的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit which enables flexible and highly integrated CAM.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様は、第1のデータ線から一致検
索線への電気的接続を定義する第1の記憶セルと、第2
のデータ線から前記一致検索線への電気的非接続を定義
する第2の記憶セルと、これら第1および第2の記憶セ
ルの接続定義状態に応じて前記第1のデータ線および前
記第2のデータ線を各々前記一致検索線に接続および非
接続にするセレクトトランジスタとを有し、このセレク
トトランジスタのしきい値電圧が製造工程でつくり込ま
れた所定の値をもつことを特徴とする半導体集積回路を
提供するものである。
To achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a first storage cell defining an electrical connection from a first data line to a match search line, Second
Second memory cell that defines electrical disconnection from the data line of the first data line to the coincidence search line, and the first data line and the second memory cell according to the connection definition state of the first and second memory cells. A select transistor for connecting and disconnecting each of the data lines to and from the coincidence search line, and the threshold voltage of the select transistor has a predetermined value created in the manufacturing process. An integrated circuit is provided.

【0009】また、前記一致検索線には電流駆動型のセ
ンスアンプが接続され、一致検索時に前記セレクトトラ
ンジスタのゲート電圧Vwが以下の条件を満足するよう
構成するのが望ましい。 Vt≦Vw≦Vs+Vt′ ただし、 Vt:セレクトトランジスタのしきい値電圧(ソースO
Vバイアス時) Vs:一致、不一致検索時の一致検出線の電位 Vt′:一致、不一致検出時にソースバイアスされたセ
レクトトランジスタのしきい値電圧
It is desirable that a current drive type sense amplifier is connected to the match search line so that the gate voltage Vw of the select transistor satisfies the following condition at the time of match search. Vt ≦ Vw ≦ Vs + Vt ′ where Vt: threshold voltage of the select transistor (source O
V bias: Vs: potential of match detection line at match / mismatch search Vt ': threshold voltage of select transistor source biased at match / mismatch detection

【0010】本発明の第2の態様は、第1のデータ線か
ら一致検索線への電気的接続を定義する第1の記憶セル
と、第2のデータ線から前記一致検索線への電気的非接
続を定義する第2の記憶セルと、これら第1および第2
の記憶セルの接続定義状態に応じて前記第1のデータ線
および前記第2のデータ線を各々前記一致検索線に接続
および非接続にするセレクトトランジスタと、このセレ
クトトランジスタのゲート電極に接続されたセレクトワ
ード線と前記一致検索線を電気的に接続する接続手段
と、前記セレクトワード線をフローティングにするフロ
ーティング手段とを有し、一致検索時に前記接続手段を
アクティブとし、この接続手段により接続される前記セ
レクトワード線ならびに前記一致検索線をフローティン
グハイ状態に初期化することを特徴とする半導体集積回
路を提供するものである。
A second aspect of the invention is a first memory cell defining an electrical connection from a first data line to a match search line and an electrical connection from a second data line to the match search line. A second storage cell defining a non-connection and these first and second storage cells
Connected to a select transistor for connecting and disconnecting the first data line and the second data line to and from the coincidence search line according to the connection definition state of the memory cell, and a gate electrode of the select transistor. It has connection means for electrically connecting the select word line and the match search line, and floating means for floating the select word line, and activates the connection means at the time of match search, and is connected by this connection means. The present invention provides a semiconductor integrated circuit characterized in that the select word line and the coincidence search line are initialized to a floating high state.

【0011】また、前記セレクトトランジスタのしきい
値電圧が製造工程でつくり込まれた所定の値をもつのが
好ましく、さらに一致検索時の前記セレクトトランジス
タのゲート電圧Vwが以下の条件を満足するよう構成す
るのが好ましい。 Vt≦Vw≦Vh+Vt′ ただし、 Vt:セレクトトランジスタのしきい値電圧(ソースO
Vバイアス時) Vh:一致、不一致検索時のデータ線のH(ハイ)電位 Vt′:一致、不一致検出時にソースバイアスされたセ
レクトトランジスタのしきい値電圧
Further, it is preferable that the threshold voltage of the select transistor has a predetermined value created in the manufacturing process, and further, the gate voltage Vw of the select transistor at the time of matching search satisfies the following condition. It is preferable to configure. Vt ≦ Vw ≦ Vh + Vt ′ where Vt: threshold voltage of the select transistor (source O
Vh) Vh: H (high) potential of the data line at the time of matching / mismatch search Vt ': Threshold voltage of the select transistor source biased at the time of matching / mismatch detection

【0012】上記各態様において、前記セレクトトラン
ジスタの作り込みしきい値電圧Vt(ソースOVバイア
ス時)が周辺回路のそれよりも高く設定されているのが
好ましい。
In each of the above aspects, it is preferable that the built-in threshold voltage Vt of the select transistor (during source OV bias) is set higher than that of the peripheral circuit.

【0013】[0013]

【発明の作用】本発明の第1の態様の半導体集積回路に
おいて、各メモリセルをセレクトするセレクトトランジ
スタのしきい値電圧が製造工程において所定の値に作り
込まれている。このため、このセレクトトランジスタの
ゲート電圧をその作り込みしきい値電圧によって限定さ
れる所定範囲内の電圧となるようにコントロールして一
致、不一致検出時の一致セルと不一致セルとの間の貫通
電流を抑制することが可能となる。
In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention, the threshold voltage of the select transistor that selects each memory cell is set to a predetermined value in the manufacturing process. Therefore, the gate voltage of this select transistor is controlled so that it becomes a voltage within a predetermined range limited by the built-in threshold voltage, and a match-through current at the time of match / mismatch detection is detected. Can be suppressed.

【0014】本発明の第2の態様の半導体集積回路にお
いて、各メモリセルのセレクトトランジスタのゲート電
極に接続されるセレクトワード線と一致検索線とを接続
手段を介して電気的に接続するとともに前記セレクトワ
ード線をフローティングにすることにより一致、不一致
検出時の一致セルと不一致セルとの間の貫通電流を抑制
することを可能としている。ここで、前記セレクトトラ
ンジスタのしきい値電圧が製造工程で所定値に作り込ま
れているものでは、このセレクトトランジスタのゲート
電圧を上記所定範囲内の電圧となるようにコントロール
することにより上記貫通電流をさらによく抑制すること
ができる。
In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the select word line connected to the gate electrode of the select transistor of each memory cell and the coincidence search line are electrically connected through a connecting means, and By floating the select word line, it is possible to suppress a through current between a matching cell and a mismatching cell at the time of detecting a match or a mismatch. Here, in the case where the threshold voltage of the select transistor is set to a predetermined value in the manufacturing process, the shoot-through current is controlled by controlling the gate voltage of the select transistor to be within the predetermined range. Can be further suppressed.

【0015】[0015]

【実施例】まず、本発明の説明に入る前に図3を用い
て、新たに考慮した2ビット1組のCAMのFlash EE
PROMメモリ構造における不具合点に関して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, before entering the description of the present invention, a flash EE of a 2-bit 1-set CAM newly considered will be described with reference to FIG.
The problems in the PROM memory structure will be described.

【0016】同図ではメモリセル31a,31bを1組
としたメモリぺア31と、メモリセル32a,32bを
1組としたメモリペア32とを各々1つのCAMセルと
している。この例で挙げているものは、スタックセル構
造と称されるもので、電荷を蓄積するフローティングゲ
ート33の直上にコントロールゲート34を積層したも
のであり、高集積化に適した構造となっている。
In the figure, the memory pair 31 in which the memory cells 31a and 31b are one set and the memory pair 32 in which the memory cells 32a and 32b are one set are one CAM cell each. The example given in this example is called a stack cell structure, in which the control gate 34 is laminated immediately above the floating gate 33 for accumulating charges, and has a structure suitable for high integration. ..

【0017】また、各メモリセルのフローティングゲー
ト33の電荷蓄積状態によるしきい値電圧Vtのばらつ
きを示したものが図4である。通常スタック構造のメモ
リセルの低しきい値電圧Vt(L)は、0.5〜3.5
V程度であり、3V程度のばらつきを持つ。このばらつ
きをさらに小さく抑えることは、構造上あるいは製造上
きわめて困難なことといわれている。しかし、CAM構
造の場合はこのばらつきが致命的となる。これを論点の
1つとして以下の説明を続ける。
FIG. 4 shows variations in the threshold voltage Vt depending on the charge storage state of the floating gate 33 of each memory cell. The low threshold voltage Vt (L) of a memory cell having a normal stack structure is 0.5 to 3.5.
It is about V and has a variation of about 3V. It is said that it is extremely difficult in terms of structure or manufacturing to further suppress this variation. However, in the case of the CAM structure, this variation is fatal. The following explanation will be continued with this point as one of the issues.

【0018】メモリセル31aのフローティングゲート
33には電子が注入され、高しきい値電圧Vt(H)
(これをデータ“0”L(ロウ)と定義する)が、メモ
リセル31bはその反転の低しきい値電圧Vt(L)
(これをデータ“1”H(ハイ)と定義する)が、メモ
リセル32aは低しきい値電圧Vt(L)が、メモリセ
ル32bは高しきい値電圧Vt(H)が定義されてい
る。即ち、メモリペア31により構成されるCAMセル
には“0”L(ロウ)データが、メモリペア32のCA
Mには“1”H(ハイ)データが定義されているとす
る。この状態で各々のCAMセルに一致検索データ39
のデータの“0”L(ロウ)、“0”L(ロウ)が一致
検出される場合について考慮する。
Electrons are injected into the floating gate 33 of the memory cell 31a, and the high threshold voltage Vt (H).
(This is defined as data “0” L (low)), but the memory cell 31b has the inverted low threshold voltage Vt (L).
The memory cell 32a has a low threshold voltage Vt (L), and the memory cell 32b has a high threshold voltage Vt (H). .. That is, “0” L (row) data is stored in the CAM cell formed by the memory pair 31 as the CA of the memory pair 32.
It is assumed that “1” H (high) data is defined in M. In this state, the matching search data 39 is added to each CAM cell.
Consider a case where "0" L (row) and "0" L (row) of the data of 1 are detected to match.

【0019】まず、接地トランジスタ38をオフとし、
一致検索センスアンプ37をアクティブとする。この一
致検索アンプ37は電流駆動型のアンプであり、自らド
ライブ能力を有する。そのため一致検索線36は、1.
5〜2.0V程度の電位に設定される。この設定電位
は、フォローティングゲート33の蓄積電荷に影響を与
えないように小さい値であることが望ましく、一般的に
は2V以下が必須と考えられている。
First, the ground transistor 38 is turned off,
The match search sense amplifier 37 is activated. The coincidence search amplifier 37 is a current drive type amplifier and has a drive capability by itself. Therefore, the match search line 36 is 1.
The potential is set to about 5 to 2.0V. It is desirable that this set potential has a small value so as not to affect the accumulated charge of the floating gate 33, and it is generally considered that 2 V or less is essential.

【0020】ここで一般的なCAM動作としては、高電
位プリチャージされた一致検索線の電荷が、不一致CA
Mセルのデータ線の“0”L(ロウ)によってディスチ
ャージされ低電位へと変化する。この変化を起こした一
致検索線が不一致を、逆に電位変化がなく高電位を維持
するものが一致をあらわす。この例では、メモリペア3
2のCAMセルのデータ“1”H(ハイ)と検索データ
“0”L(ロウ)が異なり、一致検索線36はデータ線
2a(“0”L(ロウ))によりディスチャージが発生
し低電位となる。
Here, as a general CAM operation, the charges of the high-potential precharged match search line are not matched CA.
The data line of the M cell is discharged by "0" L (low) and is changed to a low potential. A match search line that has caused this change indicates a mismatch, and conversely, a match search line that maintains a high potential without a change in potential indicates a match. In this example, memory pair 3
The data “1” H (high) of the second CAM cell is different from the search data “0” L (low), and the coincidence search line 36 is discharged by the data line 2a (“0” L (row)), so that the potential is low. Becomes

【0021】具体的な検索動作としては、データ線1a
に一致検索データの“0”L(ロウ)電位の0Vが印加
され、データ線1bにはこの逆の“1”H(ハイ)電位
の1.5〜2.0Vが印加される。同様にして、データ
線2aに一致検索データの“0”L(ロウ)電位の0V
が印加され、データ線2bにはこの逆の“1”H(ハ
イ)電位の1.5〜2.0Vが印加される。この時も、
上記理由によりハイ状態の電位は1.5〜2.0V程度
に低く設定される。
As a specific search operation, the data line 1a
Is applied with 0 V of "0" L (low) potential of the match search data, and 1.5 to 2.0 V of opposite "1" H (high) potential is applied to the data line 1b. Similarly, 0V of the “0” L (low) potential of the match search data is applied to the data line 2a.
Is applied, and the opposite "1" H (high) potential of 1.5 to 2.0 V is applied to the data line 2b. Also at this time,
For the above reason, the potential in the high state is set as low as about 1.5 to 2.0V.

【0022】この状態で、セレクトワード線35がアク
ティブとなると、しきい値電圧VtがVt(H)(>
6.5V:図4参照)のメモリセル31a,32bはオ
フ状態を保つ。しかし、メモリセル31bとメモリセル
32aの場合は異なる動作をする。
In this state, when the select word line 35 becomes active, the threshold voltage Vt becomes Vt (H) (>
(6.5 V: see FIG. 4) memory cells 31a and 32b are kept in the off state. However, the memory cell 31b and the memory cell 32a operate differently.

【0023】まず、メモリセル32aに着目する。一致
検索線36の電荷を引き抜いて不一致を検出させるため
には、このメモリセル32aがオンしなければならな
い。しかるに、このトランジスタのしきい値電圧Vt
は、0.5〜3.5Vの値をとる(図4参照)。また、
このときのソース電極側はデータ線2bとなり、0Vが
印加されている。従って、セレクトワード線35の電圧
Vwは3.5V以上である必要があり、通常はそれより
1V程度高い4.5V程度が適当と思われる。
First, attention is paid to the memory cell 32a. The memory cell 32a must be turned on in order to extract the charge from the match search line 36 and detect the mismatch. However, the threshold voltage Vt of this transistor
Has a value of 0.5 to 3.5 V (see FIG. 4). Also,
At this time, the source electrode side becomes the data line 2b, and 0V is applied. Therefore, the voltage Vw of the select word line 35 needs to be 3.5 V or more, and normally, about 4.5 V, which is higher by about 1 V, seems appropriate.

【0024】つまり、セレクトワード線35の電圧Vw
≧4.5Vとしてはじめて一致検索線36の電位がデー
タ線2aの0V電位により引き落とされる。一方、一致
検索センスアップ37は電流駆動型でありドライブ能力
がある。このため、一致検索線36の電位は最終的に
1.0〜1.5V程度に低下し、この約0.5V程度の
電圧低下によって不一致を検出する。もちろんこの電位
低下により不一致を検出するわけであるが、これにより
一致データを記憶していたCAMセルのメモリセル31
bに不都合が発生することになる。
That is, the voltage Vw of the select word line 35
Only when ≧ 4.5V, the potential of the match search line 36 is dropped by the 0V potential of the data line 2a. On the other hand, the match search sense-up 37 is a current drive type and has drive capability. Therefore, the potential of the match search line 36 finally drops to about 1.0 to 1.5 V, and the mismatch is detected by the voltage drop of about 0.5 V. Of course, this potential drop detects a mismatch, but the memory cell 31 of the CAM cell storing the match data is detected by this.
Inconvenience will occur in b.

【0025】このメモリセル31bの各々3つの電極
(ドレイン、ゲート、ソース)の電位を考えると、まず
ゲートは、セレクトワード線35の4.5V以上、ソー
スは一致検索線35の電位の1.0〜1.5V、またド
レインはデータ線の1.5〜2.0Vとなる。つまり、
このトランジスタのゲート、ソース電位差VGSは、3.
0〜3.5(4.5−(1.0〜1.5))V以上とな
る。
Considering the potential of each of the three electrodes (drain, gate, source) of the memory cell 31b, first, the gate is 4.5 V or more of the select word line 35, and the source is the potential of the coincidence search line 35 of 1. 0 to 1.5V, and the drain becomes 1.5 to 2.0V of the data line. That is,
The gate-source potential difference VGS of this transistor is 3.
It becomes 0-3.5 (4.5- (1.0-1.5)) V or more.

【0026】ところでこのメモリセル31bのしきい値
電圧Vtは、最低0.5Vである(図4参照)。つま
り、 VGS(=3.0〜3.5)>Vt(=0.5) となり、この時の基板バイアス効果によるメモリセル3
1bのしきい値電圧の上昇を考慮しても、このメモリセ
ル31bのトランジスタはオンしてしまう。このため、
データ線1bのハイ電位からデータ線2aのロウ電位に
貫通電流が流れることになる。
The threshold voltage Vt of the memory cell 31b is at least 0.5V (see FIG. 4). That is, VGS (= 3.0 to 3.5)> Vt (= 0.5), and the memory cell 3 due to the substrate bias effect at this time is obtained.
Even considering the increase in the threshold voltage of 1b, the transistor of the memory cell 31b is turned on. For this reason,
A through current flows from the high potential of the data line 1b to the low potential of the data line 2a.

【0027】一般に連想メモリの場合、一致検索動作
は、複数のセレクトワード線に渡り同時に行われる。従
って、各セレクトワード線での貫通電流はチップ全体で
はきわめて大きな値となり、動作不能という致命的な問
題となる。また、データ線1bのハイ電位によりデータ
一致検索線35の電位があがり、一致検索センスアンプ
37による電位差検出が困難な状態になる問題も発生す
る。
In the case of an associative memory, generally, the matching search operation is simultaneously performed over a plurality of select word lines. Therefore, the shoot-through current in each select word line becomes an extremely large value in the entire chip, which is a fatal problem of inoperability. Further, the high potential of the data line 1b raises the potential of the data coincidence search line 35, which causes a problem that the potential difference detection by the coincidence search sense amplifier 37 becomes difficult.

【0028】このような新たな考察をもとに、本発明に
係わる半導体集積回路を添付図面に基づいて具体的に説
明する。図1は本発明の第1の実施例を示すものであ
る。同図1のメモリセルはMONOS構造の不揮発性メ
モリと呼ばれ、データを記憶するメモリトランジスタ1
3とそのセレクトトランジスタ14からなっている。メ
モリトランジスタ13を構成する窒化膜中に電子をトラ
ップするか否かによって、エンハンスメントタイプかデ
プレッションタイプのトランジスタ特性を示す。一方、
このメモリトランジスタ13とシリーズに設けられたセ
レクトトランジスタ14は、通常の製造工程で作り込ま
れたエンハンスメントタイプのトランジスタである。
Based on such a new consideration, the semiconductor integrated circuit according to the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The memory cell shown in FIG. 1 is called a non-volatile memory having a MONOS structure, and is a memory transistor 1 for storing data.
3 and its select transistor 14. Depending on whether or not electrons are trapped in the nitride film forming the memory transistor 13, enhancement type or depletion type transistor characteristics are shown. on the other hand,
The memory transistor 13 and the select transistor 14 provided in the series are enhancement-type transistors manufactured in a normal manufacturing process.

【0029】本発明はこのセレクトトランジスタ14の
しきい値電圧Vtのばらつきが極めて少ないことに着目
し、一致検索時のメモリセル間の電気干渉を抑制した連
想メモリ構造を新たに提案するものである。
The present invention focuses on the fact that the variation in the threshold voltage Vt of the select transistor 14 is extremely small, and proposes a new associative memory structure in which electrical interference between memory cells during matching search is suppressed. ..

【0030】一例として、同図メモリセル11aのメモ
リトランジスタ13には負の電荷が蓄積され“0”L
(ロウ)状態を、その反転データがメモリセル11bに
書き込まれている。また、メモリセル12aのメモリト
ランジスタ13には正の電荷が蓄積され“1”H(ハ
イ)状態を、その反転データがメモリセル12bに書き
込まれている。これらメモリセル11a,11bとメモ
リセル12a,12bは各々メモリペア11とメモリペ
ア12を構成し、2ビットのCAMセルとなる。
As an example, negative charges are accumulated in the memory transistor 13 of the memory cell 11a shown in FIG.
The inverted data of the (low) state is written in the memory cell 11b. In addition, positive charges are accumulated in the memory transistor 13 of the memory cell 12a and the "1" H (high) state is obtained, and its inverted data is written in the memory cell 12b. The memory cells 11a and 11b and the memory cells 12a and 12b form a memory pair 11 and a memory pair 12, respectively, and are 2-bit CAM cells.

【0031】各メモリセル11a,11b,12a,1
2bのセレクトトランジスタ14のゲート電極は同一セ
レクトワード線15に、またソース電極は一致検索線1
6に接続されている。更に、一致検索線16には一致検
索センスアンプ17と接地トランジスタ18が設けられ
ている。
Each memory cell 11a, 11b, 12a, 1
The gate electrode of the select transistor 14 of 2b is the same select word line 15 and the source electrode is the match search line 1
Connected to 6. Further, the match search line 16 is provided with a match search sense amplifier 17 and a ground transistor 18.

【0032】ここで、メモリセルのメモリトランジスタ
13のメモリゲートへの電子の注入(負電荷の蓄積)お
よび電子の引き出し(正電荷の蓄積)に関してはTakaak
i Nozaki et al.,”A 1-Mb EEPROM with MONOS Memory
Cell for Semiconductor Disk Application," IEEE J.S
olid-State Circuits,vol26, no.,pp.497-501,Apr.199
1. に詳しい。また、メモリトランジスタ13の制御線
に関して図示を省略する。
Here, regarding the injection of electrons (accumulation of negative charges) and the extraction of electrons (accumulation of positive charges) to the memory gate of the memory transistor 13 of the memory cell, Takaak is explained.
i Nozaki et al., ”A 1-Mb EEPROM with MONOS Memory
Cell for Semiconductor Disk Application, "IEEE JS
solid-State Circuits, vol26, no., pp.497-501, Apr.199
Detailed in 1. Also, illustration of the control line of the memory transistor 13 is omitted.

【0033】まず、メモリセルのデータ読み出し動作に
ついて簡単に説明する。通常の読み出し動作では、デー
タ線1a,1b,2a,2bの先に設けられた選択回路
5およびセンスアンプ6を用いて行う。選択回路5によ
ってデータ線1bにセンスアンプ6が接続される。この
アンプは電流検出型であり、データ線1bは非読み出し
時に1.5〜2.0Vに保たれる。次いでセレクトワー
ド線15に5Vが印加され、メモリセル11bのセレク
トトランジスタ14がオンする。一方、メモリトランジ
スタ13には正の電荷が蓄積されており、メモリトラン
ジスタ13はデプレッションタイプであり、メモリゲー
トへの印加電圧は0Vであってもオン状態となる。この
ため、データ線1bと一致検索線16との間にシリーズ
に設けられたメモリトランジスタ13とセレクトトラン
ジスタ14のいずれもがオンする。また、この時一致検
索線16は接地トランジスタ18によってグランド電位
に固定されており、このためデータ線1bの電位は下が
り1.0〜1.5V程度に変化する。この変化をセンス
アンプ6で検出し、その結果を出力する。ここで、デー
タ線1bの電位を2V以下にする理由は、メモリトラン
ジスタに蓄積された電荷へのデータ読み出し時の影響を
抑制するためである。
First, the data read operation of the memory cell will be briefly described. The normal read operation is performed using the selection circuit 5 and the sense amplifier 6 provided ahead of the data lines 1a, 1b, 2a, 2b. The selection circuit 5 connects the sense amplifier 6 to the data line 1b. This amplifier is a current detection type, and the data line 1b is kept at 1.5 to 2.0 V when not read. Next, 5V is applied to the select word line 15 to turn on the select transistor 14 of the memory cell 11b. On the other hand, positive charges are accumulated in the memory transistor 13, the memory transistor 13 is a depletion type, and it is turned on even if the voltage applied to the memory gate is 0V. Therefore, both the memory transistor 13 and the select transistor 14 provided in series between the data line 1b and the match search line 16 are turned on. At this time, the coincidence search line 16 is fixed to the ground potential by the ground transistor 18, and therefore the potential of the data line 1b decreases and changes to about 1.0 to 1.5V. This change is detected by the sense amplifier 6 and the result is output. Here, the reason why the potential of the data line 1b is set to 2 V or less is to suppress the influence on the charge accumulated in the memory transistor at the time of data reading.

【0034】次に、一致検出動作について説明する。ま
ず、メモリセル11a,11b,12a,12bを2セ
ル1組のメモリべアとしてデータを書き込む。この組は
必ずしも隣接するメモリセルである必要はないが、この
例では説明容易化のために隣接するセルに相反するデー
タを書き込んである。
Next, the coincidence detecting operation will be described. First, data is written by using the memory cells 11a, 11b, 12a, and 12b as a pair of memory cells of two cells. This set does not necessarily have to be adjacent memory cells, but in this example, contradictory data is written to the adjacent cells for ease of explanation.

【0035】メモリペア11により構成されるCAMセ
ルは“0”L(ロウ)、メモリペア12のCAMセルは
“1”H(ハイ)である。一致検索データ19は、これ
らメモリペア11,12に対して各々“0”L(ロ
ウ),“0”L(ロウ)を検出することにする。従っ
て、メモリペア11のCAMセルのデータは検索データ
と一致するが、メモリペア12のCAMセルのデータは
不一致となる。
The CAM cell formed by the memory pair 11 is "0" L (low), and the CAM cell of the memory pair 12 is "1" H (high). The match search data 19 is to detect "0" L (row) and "0" L (row) in the memory pairs 11 and 12, respectively. Therefore, the CAM cell data of the memory pair 11 matches the search data, but the CAM cell data of the memory pair 12 does not match.

【0036】まず、データ線1aには“0”L(ロ
ウ)、データ線1bには“1”H(ハイ)が印加され、
データ線2aには“0”L(ロウ)、データ線2bには
“1”H(ハイ)が印加される。また、接地トランジス
タ18はオフ、一致検索線16は“1”H(ハイ)状態
に設定される。
First, "0" L (low) is applied to the data line 1a and "1" H (high) is applied to the data line 1b,
"0" L (low) is applied to the data line 2a, and "1" H (high) is applied to the data line 2b. Further, the ground transistor 18 is turned off, and the match search line 16 is set to the "1" H (high) state.

【0037】この状態でセレクトワード線15が“1”
H(ハイ)となると、メモリペア11,12を構成する
各々のメモリセル11a,11b,12a,12bのセ
レクトトランジスタ14のゲートに“1”H(ハイ)の
電圧が印加される。
In this state, the select word line 15 is "1".
When it becomes H (high), a voltage of "1" H (high) is applied to the gate of the select transistor 14 of each of the memory cells 11a, 11b, 12a, 12b forming the memory pair 11, 12.

【0038】メモリセル11aおよび12bに関して
は、メモリトランジスタ13が電子を蓄積しておりエン
ハンスメントタイプとなり、前述のデータ読み出し時と
同様に、メモリゲートが0V印加でありオフ状態を保
つ。このため、データ線1aの“0”L(ロウ)状態と
データ線2bの“1”H(ハイ)状態が一致検索線16
に影響を与えることはない。しかし、メモリトランジス
タ13がデプレッションタイプとなっているメモリセル
11bおよびメモリセル12aの場合は異なる。特に、
その“0”L(ロウ)または“1”H(ハイ)の電圧値
の設定が重要な問題となる。
Regarding the memory cells 11a and 12b, the memory transistor 13 is of the enhancement type because it stores electrons, and the memory gate is applied with 0V and kept in the off state, as in the above-described data reading. Therefore, the "0" L (low) state of the data line 1a and the "1" H (high) state of the data line 2b are the match search line 16
Does not affect. However, this is different in the case of the memory cell 11b and the memory cell 12a in which the memory transistor 13 is the depletion type. In particular,
Setting the voltage value of "0" L (low) or "1" H (high) is an important problem.

【0039】以下に具体的に説明する。まず、メモリセ
ル12aの場合は、蓄積データ“1”H(ハイ)と検索
データ“0”L(ロウ)が異なる。このためデータ線2
aの“0”L(ロウ)状態によって一致検索線16の
“1”H(ハイ)状態の電荷を引き抜く必要がある。
A specific description will be given below. First, in the case of the memory cell 12a, the accumulated data "1" H (high) is different from the search data "0" L (low). Therefore, data line 2
It is necessary to extract the charges in the “1” H (high) state of the match search line 16 depending on the “0” L (low) state of a.

【0040】ここで仮に、データ線2aが0V(L状
態)、一致検索線16が1.5〜2.0V(H状態)に
電位設定されており、セレクトワード線に5V(H状
態)が印加されたとする。するとメモリセル12aのセ
レクトトランジスタ14のソース、ゲート電位差VGSは
5Vとなる。即ち、 VGS=(セレクトワード線15のH電圧)−(データ線
2aのL電圧)=5−0=5 また、このセレクトトランジスタ14のしきい値電圧V
tは、周辺トランジスタのしきい値と同様に0.8V程
度である。
Here, it is assumed that the data line 2a is set to 0 V (L state), the match search line 16 is set to 1.5 to 2.0 V (H state), and the select word line is set to 5 V (H state). It is assumed that it is applied. Then, the source-gate potential difference VGS of the select transistor 14 of the memory cell 12a becomes 5V. That is, VGS = (H voltage of select word line 15)-(L voltage of data line 2a) = 5-0 = 5 Also, the threshold voltage V of this select transistor 14
t is about 0.8 V like the threshold value of the peripheral transistor.

【0041】従って、5V>しきい値電圧Vt=0.8
Vとなり、メモリセル12aのセレクトトランジスタ1
4はオンし一致検索線16の電位を下げる。一致検索セ
ンスアンプも、データ読み出し時のセンスアンプ6と同
様に電流検出型のアンプであり、データ線2aからの電
流引き込みによって電圧降下が発生し、1.0〜1.5
V程度の電位におちつく。
Therefore, 5V> threshold voltage Vt = 0.8
V, and the select transistor 1 of the memory cell 12a
4 turns on and lowers the potential of the match search line 16. The coincidence search sense amplifier is also a current detection type amplifier like the sense amplifier 6 at the time of data reading, and a voltage drop occurs due to the current drawing from the data line 2a, and 1.0 to 1.5.
It falls to a potential of about V.

【0042】一方、メモリペア11の場合は、蓄積デー
タ“0”L(ロウ)と検索データ“0”L(ロウ)が一
致しており、データ線1bと一致検索線16は非接続の
状態を保つ必要がある。
On the other hand, in the case of the memory pair 11, the accumulated data "0" L (row) and the search data "0" L (row) match each other, and the data line 1b and the matching search line 16 are not connected. Need to keep.

【0043】しかしながら、セレクトワード線15に5
Vが印加され、一致検索線16の不一致電位が1.0〜
1.5Vとすると、メモリセル11bのセレクトトラン
ジスタ14のソース、ゲート電位差VGSが、 VGS=5−(1.0〜1.5)=4.0〜3.5>0.
8(セレクトトランジスタのしきい値電圧Vt) となり、基板バイアス効果によりしきい値電圧Vtの上
昇を考慮しても、メモリセル11bのセレクトトランジ
スタ14はオンし、データ線1bと一致検索線16が接
続される。即ち、データ線1bの“1”H(ハイ)電位
1.5〜2.0Vとデータ線2aの“0”L(ロウ)の
電位0Vが導通して、貫通電流が流れる。
However, the selection word line 15 has 5
V is applied, and the mismatch potential of the match search line 16 is 1.0 to
Assuming that the voltage is 1.5 V, the source-gate potential difference VGS of the select transistor 14 of the memory cell 11b is VGS = 5- (1.0-1.5) = 4.0-3.5> 0.
8 (the threshold voltage Vt of the select transistor), and even considering the rise of the threshold voltage Vt due to the substrate bias effect, the select transistor 14 of the memory cell 11b is turned on and the data line 1b and the coincidence search line 16 become Connected. That is, the "1" H (high) potential of 1.5 to 2.0 V of the data line 1b and the "0" L (low) potential of 0 V of the data line 2a are conducted, and a through current flows.

【0044】ここまでは前述の考査と変わらないが、本
発明では、半導体製造過程で作りこまれるセレクトトラ
ンジスタを利用した制御を行っている。このため、セレ
クトワード電圧Vwあるいはセレクトトランジスタ14
のしきい値電圧Vtを制御することにより、この課題を
きわめて容易に解決できる。これを以下に説明する。
Although the process up to this point is the same as the above-mentioned examination, in the present invention, the control using the select transistor built in the semiconductor manufacturing process is performed. Therefore, the select word voltage Vw or the select transistor 14
This problem can be solved very easily by controlling the threshold voltage Vt of. This will be explained below.

【0045】まず、上記例ではセレクトワード電圧Vw
を5Vとしたが、これはそう高く設定する必要はなく、
セレクトトランジスタ14のしきい値電圧Vtより高け
ればよい。ただあまり低く設定すると検索スピードが遅
くなる。また、上限はメモリセル12aのセレクトトラ
ンジスタ14によって引き落とされる一致検索線16の
電位(1.0〜1.5V)をソース電極、セレクトワー
ド線15のワード電圧Vwをゲート電位とするメモリセ
ル11bのセレクトトランジスタ14がオンしない電圧
差までワード電圧Vwを上げることが可能である。
First, in the above example, the select word voltage Vw
Was set to 5V, but this does not need to be set so high,
It may be higher than the threshold voltage Vt of the select transistor 14. However, if you set it too low, the search speed will slow down. In addition, the upper limit of the memory cell 11b in which the potential (1.0 to 1.5 V) of the coincidence search line 16 dropped by the select transistor 14 of the memory cell 12a is the source electrode and the word voltage Vw of the select word line 15 is the gate potential is used. It is possible to raise the word voltage Vw to a voltage difference that does not turn on the select transistor 14.

【0046】これを式で表現すると、 Vw>Vt(0.8V) Vw−(1.0〜1.5)<Vt′ ここで、Vt′=Vt+ΔV(基板バイアス効果分、約
1V) 即ち、 Vt<Vw<(一致検索線の不一致時の電位)+Vt′ 式(1)
When this is expressed by an equation, Vw> Vt (0.8V) Vw− (1.0 to 1.5) <Vt ′ where Vt ′ = Vt + ΔV (substrate bias effect amount, about 1V), that is, Vt <Vw <(potential when the match search lines do not match) + Vt ′ Formula (1)

【0047】つまり、一致検索動作時にセレクトワード
線15のワード電圧を例えば3V弱に選んでおけば、メ
モリセル12aのセレクトトランジスタ14のみがオン
し、メモリセル11bのセレクトトランジスタ14はオ
フとすることができる。この結果、データ線11bの
“1”H(ハイ)電位1.5〜2.0Vからデータ線2
aの“0”L(ロウ)電位0Vへの貫通電流を抑制しな
がらかつ検索スピードの劣化を実用上問題にならない程
度にすることができる。
That is, if the word voltage of the select word line 15 is selected to be, for example, a little less than 3V during the matching search operation, only the select transistor 14 of the memory cell 12a is turned on and the select transistor 14 of the memory cell 11b is turned off. You can As a result, the "1" H (high) potential of the data line 11b is changed from 1.5 to 2.0 V to the data line 2
It is possible to suppress the through current to the "0" L (low) potential 0V of a and suppress the deterioration of the search speed to such an extent that it does not pose a practical problem.

【0048】これは従来の不揮発性タイプの連想メモリ
では不可能なことであり、製造工程で作り込まれたしき
い値電圧をもつセレクトゲートトランジスタを制御する
構造を用いかつ一致検索動作時にセレクトワード線のワ
ード電圧を適正に選ぶことによって可能となるものであ
る。
This is impossible in the conventional nonvolatile type associative memory, and the structure for controlling the select gate transistor having the threshold voltage built in the manufacturing process is used and the select word is selected in the match search operation. This is possible by properly selecting the word voltage of the line.

【0049】また、式(1)からわかるように、セレク
トゲートトランジスタのしきい値電圧Vtを3.0V程
度にすることによって式(1)により 3.0<Vw<(1.0〜1.5)+(3.0+1) となり、ワード電圧Vwをほぼ5Vとして、データ読み
出し時と同じ電圧にすることも可能である。こうするこ
とによってセレクトワード線電圧の制御を簡単化するこ
とができる。
Further, as can be seen from the equation (1), the threshold voltage Vt of the select gate transistor is set to about 3.0 V, so that 3.0 <Vw <(1.0-1. 5) + (3.0 + 1), and it is also possible to set the word voltage Vw to about 5V and set it to the same voltage as when reading data. By doing so, the control of the select word line voltage can be simplified.

【0050】次に、本発明の第2の実施例を図2に示
す。これもまた、製造工程で作り込まれるしきい値電圧
Vtを持つセレクトトランジスタ14を制御する構造を
有する連想メモリである。
Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG. This is also an associative memory having a structure for controlling the select transistor 14 having the threshold voltage Vt created in the manufacturing process.

【0051】第1の実施例と異なる点は、データ一致検
索時にセレクトワード線15をフローティングにするト
ライステートバッファ20と一致検索線16と接続する
接続手段21がある点である。メモリセル11a,11
b,12a,12bの記憶状態は第1の実施例と同じと
する。
The difference from the first embodiment is that there is a tri-state buffer 20 for floating the select word line 15 at the time of data matching search and a connection means 21 for connecting the matching search line 16. Memory cells 11a, 11
The memory states of b, 12a and 12b are the same as those in the first embodiment.

【0052】また、一致検索センスアンプ27は一致検
索線16のあらかじめプリチャージされた電荷がメモリ
セル12aに接続されたデータ線2aの“0”L(ロ
ウ)電位0Vによって引き抜かれることによる電位低下
を検出するものであり、第1の実施例のような電流ドラ
イブタイプではなく定常的な検索電流はない。従って、
より低消費電力型のセンスアンプであり、同時多数検索
動作を基本とする連想メモリのセンス系としてより優れ
ている。
Further, the match search sense amplifier 27 lowers the potential due to the pre-charged charge of the match search line 16 being extracted by the "0" L (low) potential 0V of the data line 2a connected to the memory cell 12a. Is not detected, and there is no steady search current instead of the current drive type as in the first embodiment. Therefore,
It is a lower power consumption type sense amplifier, and is superior as a sense system for an associative memory based on the simultaneous multiple search operation.

【0053】基本的な考えは、一致検索時に不一致が検
出され一致検索線16の電位が低下してくる時に、接続
手段21によりセレクトワード線15の電位も同時に下
げる。このことにより、セレクトトランジスタ14のソ
ース電極(一致検索線16)とゲート電極(セレクトワ
ード線15)の電圧差をほぼ0として、このセレクトト
ランジスタ14をオフ状態あるいはそれに近い状態を保
たせることにある。
The basic idea is that when a mismatch is detected during the match search and the potential of the match search line 16 decreases, the potential of the select word line 15 is also decreased simultaneously by the connecting means 21. As a result, the voltage difference between the source electrode (match search line 16) and the gate electrode (select word line 15) of the select transistor 14 is set to almost 0, and the select transistor 14 is maintained in the off state or a state close thereto. ..

【0054】ただし、このときもデータ線1bの“1”
H(ハイ)状態の電位は1.5〜2.0Vであるため、
第1の実施例と同様にセレクトワード線15のワード電
圧Vwは一致検索時にやはり式(1)と同様な以下の式
(2)を満たす必要がある。 Vt<Vw<(“1”Hのデータ線電圧)+Vt′ 式(2) ただし、Vt′=Vt+ΔV(基板バイアス効果分、約
1V)
However, even at this time, the data line 1b is "1".
Since the potential in the H (high) state is 1.5 to 2.0 V,
Similarly to the first embodiment, the word voltage Vw of the select word line 15 must satisfy the following expression (2) similar to the expression (1) at the time of matching search. Vt <Vw <(data line voltage of “1” H) + Vt ′ Formula (2) where Vt ′ = Vt + ΔV (substrate bias effect, about 1V)

【0055】ここで、式(1)と比較するとVwの最大
値が0.5V程度、より高く設定することができる。こ
れは、第1の実施例と異なり、セレクトトランジスタ1
4のソース電極(一致検索線16)とゲート電極(セレ
クトワード線15)の電圧差がほぼ0Vとなり、データ
線1bをソース電極側とする経路のみが定常的な電流経
路となる可能性があるからである。このため、検索スピ
ードは若干改善される。
Here, as compared with the equation (1), the maximum value of Vw can be set higher by about 0.5V. This is different from the first embodiment in that the select transistor 1
There is a possibility that the voltage difference between the source electrode (match search line 16) and the gate electrode (select word line 15) of No. 4 is almost 0V, and only the path having the data line 1b as the source electrode side becomes a steady current path. Because. Therefore, the search speed is slightly improved.

【0056】以下により具体的な駆動方法の一例を示
す。まず、接地トランジスタ18がオフされる。次い
で、接続手段21によりこのセレクトワード線15と一
致検索線16が接続され、トライステートバッファ20
によりセレクトワード線15がフローティングにされ
る。また、この一致検索線16はプリチャージトランジ
スタ28によりワード電圧Vwの許容最大値{(1.5
〜2.0)+Vt′}までプリチャージされる。このと
きデータ線1a,1b,2a,2bはいずれも“1”H
(ハイ)状態の電位1.5〜2.0Vが印加されてい
る。
An example of a specific driving method will be shown below. First, the ground transistor 18 is turned off. Then, the connecting means 21 connects the select word line 15 and the coincidence search line 16, and the tri-state buffer 20
This causes the select word line 15 to float. Further, the coincidence search line 16 has a maximum allowable value {(1.5
~ 2.0) + Vt '} is precharged. At this time, the data lines 1a, 1b, 2a, 2b are all "1" H.
A potential of 1.5 to 2.0 V in the (high) state is applied.

【0057】この一致検索線16およびセレクトワード
線15のプリチャージが完了すると、次に一致検索デー
タ19に対応した電位が各データ線1a,1b,2a,
2bに与えられる。即ち、データ線1a,2aには
“0”L(ロウ)電位0Vが、データ線1b,2bには
“1”H(ハイ)電位1.5〜2.0Vが印加される
(以下、この状態を検索開始状態と称す)。
When the precharge of the coincidence search line 16 and the select word line 15 is completed, the potentials corresponding to the coincidence search data 19 are applied to the respective data lines 1a, 1b, 2a ,.
Given to 2b. That is, "0" L (low) potential 0V is applied to the data lines 1a and 2a, and "1" H (high) potential 1.5 to 2.0V is applied to the data lines 1b and 2b (hereinafter, this The state is called the search start state).

【0058】第1の実施例と同様に、メモリセル11
a,12bのメモリトランジスタ13はエンハンスタイ
プでかつゲート電圧は0Vとなり、いずれもオフ状態で
ある。しかるに、メモリセル11b,12aの各メモリ
トランジスタ13はデプレッションタイプとなりオン状
態である。
Similar to the first embodiment, the memory cell 11
The memory transistors 13 of a and 12b are of the enhanced type and have a gate voltage of 0V, and both are in the off state. However, the memory transistors 13 of the memory cells 11b and 12a are of the depletion type and are in the ON state.

【0059】メモリセル12aのセレクトトランジスタ
14のソース電極はデータ線2aと、ゲート電極はセレ
クトワード線15に接続されている。そのため、このセ
レクトトランジスタ14のゲート、ソース電位差VGS
は、検索開始状態で1.5〜2.0Vある。
The source electrode of the select transistor 14 of the memory cell 12a is connected to the data line 2a, and the gate electrode thereof is connected to the select word line 15. Therefore, the gate-source potential difference VGS of this select transistor 14
Is 1.5 to 2.0 V in the search start state.

【0060】また、このセレクトワード線15は、接続
手段21により一致検索線16と接続されている。この
ためメモリセル12aのセレクトトランジスタ14のド
レイン電極(一致検索線16に接続)とゲート電極(セ
レクトワード線15に接続)の電位差は定常的には0V
になる。従って、一致検索線16の電荷はデータ線2a
によって引き抜かれる。
The select word line 15 is connected to the coincidence search line 16 by the connecting means 21. Therefore, the potential difference between the drain electrode (connected to the coincidence search line 16) and the gate electrode (connected to the select word line 15) of the select transistor 14 of the memory cell 12a is constantly 0V.
become. Therefore, the charges of the match search line 16 are
Is pulled out by.

【0061】この状態で第1の実施例と異なる点は、一
致検索センスアンプ27が定常的な駆動能力を持たない
点である。同一致検索センスアンプ27の出力帰還され
たpchMOS27bはノイズ等の対策用の極めて弱い
ものであり、ドライバの役目はない。従って、定常的な
駆動電流を持たないため低消費電力であるが、一致検索
線16の電位をある範囲に固定することができない。
In this state, the difference from the first embodiment is that the coincidence search sense amplifier 27 does not have a steady driving capability. The pchMOS 27b fed back from the output of the coincidence search sense amplifier 27 is an extremely weak countermeasure for noise and the like and does not serve as a driver. Therefore, although the power consumption is low because it does not have a steady drive current, the potential of the match search line 16 cannot be fixed within a certain range.

【0062】チャージアップされた電荷が引き抜かれて
電位が下がり、一致検索センスアンプ27のインバータ
27aのしきい値電圧を切った時にその出力が“1”H
(ハイ)になることを検出する。つまり、基本的には、
引き抜かれる“0”L(ロウ)電位の0Vまで一致検索
線の電位が引き下げられる。
When the charge that has been charged up is extracted and the potential drops, and the threshold voltage of the inverter 27a of the match search sense amplifier 27 is cut off, its output is "1" H.
It detects that it goes high. So basically,
The potential of the coincidence search line is lowered to 0V which is the pulled-out "0" L (low) potential.

【0063】この点に注目しながら、一致検索線16の
電荷が引き抜かれて電位が低下してくる時のメモリセル
11bのセレクトトランジスタ14について考察する。
検索初期状態では、このメモリセル11bのセレクトト
ランジスタ14のソース電極、ゲート電極およびドレイ
ン電極のいずれもが“1”H(ハイ)状態の1.5〜
2.0Vに設定されており、オフ状態を保つ。
While paying attention to this point, consider the select transistor 14 of the memory cell 11b when the electric charge of the coincidence search line 16 is extracted and the potential decreases.
In the initial search state, the source electrode, the gate electrode, and the drain electrode of the select transistor 14 of the memory cell 11b are all in the "1" H (high) state of 1.5 to 1.5.
It is set to 2.0V and remains off.

【0064】ところが、検索一致線16の電荷がデータ
線2aの“0”L(ロウ)状態によってロウ電位に引き
込まれる。この時の一致検索線16の電位をVsとする
と、Vs+Δv=Vw(セレクトワード線15の電位)
<データ線1bの電位 (Δv<<1) 式(3) のようになる。
However, the charge of the search match line 16 is pulled to the low potential by the "0" L (low) state of the data line 2a. If the potential of the match search line 16 at this time is Vs, then Vs + Δv = Vw (potential of the select word line 15)
<Potential of the data line 1b (Δv << 1) Expression (3) is obtained.

【0065】従って、データ線1bよりセレクトトラン
ジスタ14のゲート電圧が上昇して、データ線1bをソ
ース電極側とする電流経路は存在しない。考えられる経
路は一致検索線16をソース電極側とする経路である。
この時のゲート、ソース電位差VGSは式(3)より VGS=Vw−Vs=Δv となる。ここで、Δvの値が、その時のセレクトトラン
ジスタ14のしきい値Vt′と比べてどうかということ
が問題となる。しかし、このΔvはトランジエントな微
小電圧差であり、かつ定常的には0Vとなるものであ
り、結果的に問題とはならない。
Therefore, the gate voltage of the select transistor 14 rises above the data line 1b, and there is no current path using the data line 1b as the source electrode side. A possible path is a path with the match search line 16 on the source electrode side.
The gate-source potential difference VGS at this time is VGS = Vw−Vs = Δv from the equation (3). Here, it becomes a problem how the value of Δv is compared with the threshold value Vt ′ of the select transistor 14 at that time. However, this Δv is a transient minute voltage difference, and is constantly 0 V, and as a result, there is no problem.

【0066】この微小電圧差の発生原因は、セレクトワ
ード線15、一致検索線16あるいは接続手段21の半
導体基板上への形成による抵抗、接合容量あるいは寄生
容量等により、セレクトワード線15電位と検索一致線
16電位の各点での電位変動時間差が発生するためであ
る。しかしながら、この時間差は極めて小さいものであ
り、その結果一時的に流れる電流量もごくわずかであ
る。
The cause of this minute voltage difference is the potential of the select word line 15 and the potential of the select word line 15, which is searched by the resistance, the junction capacitance or the parasitic capacitance due to the formation of the select word line 15, the coincidence search line 16 or the connecting means 21 on the semiconductor substrate. This is because a potential fluctuation time difference occurs at each point of the match line 16 potential. However, this time difference is extremely small, and as a result, the amount of current that temporarily flows is also very small.

【0067】また、これを抑制するには、配線材料の低
抵抗化や接続手段21の複数化、あるいはこの時間差が
問題とならない程度にデータ線1a,2aの“0”L
(ロウ)状態によるロウ電位引き込みをゆっくりやる
等、抑制方法はいろいろある。つまり、上記構成をとれ
ば、データ線1b側あるいは一致検索線16側のいずれ
をソース電極としても、セレクトトランジスタ14のゲ
ート・ソース電位差VGSが定常的にしきい値電圧Vt′
よりも大きくなることはなく、メモリセル11bのセレ
クトトランジスタ14はオフ状態を保つ。
To suppress this, the resistance of the wiring material is reduced, the number of connecting means 21 is increased, or "0" L of the data lines 1a and 2a is set to such an extent that the time difference does not matter.
There are various suppression methods such as slowly pulling in the low potential due to the (low) state. That is, with the above configuration, the gate-source potential difference VGS of the select transistor 14 is constantly maintained at the threshold voltage Vt ′ regardless of which of the data line 1b side or the match search line 16 side is used as the source electrode.
The select transistor 14 of the memory cell 11b maintains the off state.

【0068】従って、データ線1bからデータ線2aへ
の定常的な貫通電流を流すことなく、一致検索線16の
電荷はデータ線2aによって引き抜かれ、最終セレクト
トランジスタ14のしきい値Vt(約0.8V)まで低
下する。この電位低下が一致検索センスアンプ27のイ
ンバータにより検出され、“1”H(ハイ)状態が出力
される。
Therefore, the electric charge of the coincidence search line 16 is extracted by the data line 2a without passing a steady through current from the data line 1b to the data line 2a, and the threshold Vt (about 0) of the final select transistor 14 is extracted. .8V). This potential drop is detected by the inverter of the coincidence search sense amplifier 27, and the "1" H (high) state is output.

【0069】通常のメモリ内の読み出しは、接続手段2
1を切り放し、プリチャージトランジスタ28をオフ、
接地トランジスタ18をオンにする。更に、選択回路5
を介して各メモリセル11a,11b,12a,12b
のデータ線1a,1b,2a,2bのいずれか1本を電
流駆動能力を有する電流検出型のセンスアンプ6に接続
し、セレクトワード線15を“1”H(ハイ)状態とし
てセレクトトランジスタ14をアクティブとし、データ
線の電位変化を検出し、データ読み出しを行う。
For normal reading in the memory, the connection means 2 is used.
1 is cut off, the precharge transistor 28 is turned off,
The ground transistor 18 is turned on. Furthermore, the selection circuit 5
Through each memory cell 11a, 11b, 12a, 12b
Any one of the data lines 1a, 1b, 2a, 2b of is connected to a current detection type sense amplifier 6 having a current driving capability, and the select word line 15 is set to the "1" H (high) state to select the select transistor 14. It is activated, the potential change of the data line is detected, and the data is read.

【0070】ここで、セレクトワード線15の駆動電圧
は一致検索時のように低くすることは不用であり、通常
5V(電源電圧)に選ばれる。ただし、電流検出型のセ
ンスアンプ6と接続されるデータ線に関しては、メモリ
トランジスタ13のチャージ電荷を保持する理由で、
1.5〜2.0Vの低電位に設定される。このデータ線
電位は、メモリトランジスタ13がエンハンスメントタ
イプ(負電荷が蓄積)で変化せず1.5〜2.0Vを保
ち、一方デプレッションタイプ(正電荷が蓄積)で1.
0〜1.5Vに電位降下をおこすように設定されてい
る。このデータによる電位差を検出し出力する。
Here, it is unnecessary to lower the drive voltage of the select word line 15 as in the case of matching search, and it is usually selected to be 5V (power supply voltage). However, for the data line connected to the current detection type sense amplifier 6, the charge charge of the memory transistor 13 is held,
It is set to a low potential of 1.5 to 2.0V. The data line potential remains 1.5 to 2.0 V without change in the memory transistor 13 of the enhancement type (accumulation of negative charge), while it is 1.
It is set to cause a potential drop to 0 to 1.5V. The potential difference based on this data is detected and output.

【0071】また、第1の実施例と同様にセレクトトラ
ンジスタ14のしきい値電圧Vtを通常の周辺トランジ
スタのそれと同様に0.8V程度に設定するのではな
く、2.5V程度に設定すれば式(2)より 2.5<Vw<(1.5〜2.0)+(2.5+1.
0)=5.0〜5.5 となり、Vwを通常のデータ読み出しと同様に5Vとす
ることが可能となる。これにより、セレクトワード線1
5をドライブするトライステートバッファ20の供給電
源の制御が容易になる。
Further, as in the first embodiment, the threshold voltage Vt of the select transistor 14 is set to about 2.5V instead of being set to about 0.8V like that of a normal peripheral transistor. From the formula (2), 2.5 <Vw <(1.5 to 2.0) + (2.5 + 1.
0) = 5.0 to 5.5, and Vw can be set to 5V as in the normal data read. As a result, the select word line 1
It becomes easy to control the power supply of the tri-state buffer 20 that drives the drive circuit 5.

【0072】以上の構造あるいはその制御に関しても、
製造工程で作り込まれる極めて制御性の良いしきい値電
圧Vtをもつセレクトトランジスタ14を利用した構成
をとることによりはじめて可能となったものであり、従
来のようにしきい値電圧のオン側ばらつき(0.5〜
3.5V)の大きなメモリでの構成は不可能である。
Regarding the above structure or its control,
This is possible only when the configuration using the select transistor 14 having a threshold voltage Vt having an extremely good controllability, which is built in in the manufacturing process, is taken. 0.5 ~
Configuration with a large memory of 3.5 V) is impossible.

【0073】また、これらの実施例では主に、MONO
S構造を持つ不揮発性メモリに関する例により説明して
きたが、通常のプロセスによる作り込みゲートをセレク
トゲートとして持つEEPROMあるいはROMに関し
ても適応できることはいうまでもない。
In these embodiments, the MONO is mainly used.
Although the example of the nonvolatile memory having the S structure has been described, it goes without saying that the invention can be applied to an EEPROM or a ROM having a built-in gate by a normal process as a select gate.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明により初めて、不揮発性メモリを
ベースとしたCAM構成するときの貫通電流を効果的に
抑制することが可能となる。しかも、高集積化に大きく
効いてくるメモリレイアウトを通常の不揮発性メモリと
全く変更することなく、2ビットを1組のメモリペアと
して扱うだけで一致検索動作を可能ならしめるものであ
る。
For the first time, the present invention makes it possible to effectively suppress shoot-through current when a CAM structure based on a nonvolatile memory is formed. Moreover, the match search operation can be performed by treating 2 bits as one memory pair without changing the memory layout, which has a great effect on high integration, to a normal nonvolatile memory.

【0075】このため、部分的にCAMとしてあるいは
通常の不揮発性メモリとしての利用が極めて容易とな
り、自由度が大きく高集積なCAMを構成できる。
For this reason, it is extremely easy to partially use it as a CAM or as an ordinary nonvolatile memory, and it is possible to construct a highly integrated CAM having a large degree of freedom.

【0076】また、このCAMを近年重要視されている
データベースメモリとして使用することにより、極めて
高速な任意キーワード検索機能を持つ大容量データベー
スシステムが実現できる。
Further, by using this CAM as a database memory which has been regarded as important in recent years, a large-capacity database system having an extremely high-speed arbitrary keyword search function can be realized.

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

【図1】 本発明に係る半導体集積回路の第1の実施例
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図2】 本発明に係る半導体集積回路の第2の実施例
の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図3】 本発明に係る半導体集積回路を説明するため
のスタック型メモリによる構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a stack type memory for explaining a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図4】 図3に示す半導体集積回路に用いられるスタ
ック型メモリセルのしきい値電圧の分布図である。
4 is a distribution diagram of threshold voltages of stack type memory cells used in the semiconductor integrated circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,2a,2b データ線 5 選択回路 6 センスアンプ 11a,11b,12a,12b メモリセル 11,12 メモリペア 13 メモリトランジスタ 14 セレクトトランジスタ 15 セレクトワード線 16 一致検索線 17 一致検索センスアンプ 19 一致検索データ 1a, 1b, 2a, 2b data line 5 selection circuit 6 sense amplifier 11a, 11b, 12a, 12b memory cell 11, 12 memory pair 13 memory transistor 14 select transistor 15 select word line 16 match search line 17 match search sense amplifier 19 match Search data

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─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年10月22日[Submission date] October 22, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項4[Name of item to be corrected] Claim 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Name of item to be corrected] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】まず、接地トランジスタ38をオフとし、
一致検索センスアンプ37をアクティブとする。この一
致検索アンプ37は電流駆動型のアンプであり、自らド
ライブ能力を有する。そのため一致検索線36は、1.
5〜2.0V程度の電位に設定される。この設定電位
は、フローティングゲート33の蓄積電荷に影響を与え
ないように小さい値であることが望ましく、一般的には
2V以下が必須と考えられている。
First, the ground transistor 38 is turned off,
The match search sense amplifier 37 is activated. The coincidence search amplifier 37 is a current drive type amplifier and has a drive capability by itself. Therefore, the match search line 36 is 1.
The potential is set to about 5 to 2.0V. It is desirable that this set potential has a small value so as not to affect the accumulated charge of the floating gate 33, and it is generally considered that 2 V or less is essential.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Name of item to be corrected] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0023】まず、メモリセル32aに着目する。一致
検索線36の電荷を引き抜いて不一致を検出させるため
には、このメモリセル32aがオンしなければならな
い。しかるに、このトランジスタのしきい値電圧Vt
は、0.5〜3.5Vの値をとる(図4参照)。また、
このときのソース電極側はデータ線2aとなり、0Vが
印加されている。従って、セレクトワード線35の電圧
Vwは3.5V以上である必要があり、通常はそれより
1V程度高い4.5V程度が適当と思われる。
First, attention is paid to the memory cell 32a. The memory cell 32a must be turned on in order to extract the charge from the match search line 36 and detect the mismatch. However, the threshold voltage Vt of this transistor
Has a value of 0.5 to 3.5 V (see FIG. 4). Also,
At this time, the source electrode side becomes the data line 2a, and 0V is applied. Therefore, the voltage Vw of the select word line 35 needs to be 3.5 V or more, and normally, about 4.5 V, which is higher by about 1 V, seems appropriate.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0024】つまり、セレクトワード線35の電圧Vw
≧4.5Vとしてはじめて一致検索線36の電位がデー
タ線2aの0V電位により引き落とされる。一方、一致
検索センスアンプ37は電流駆動型でありドライブ能力
がある。このため、一致検索線36の電位は最終的に
1.0〜1.5V程度に低下し、この約0.5V程度の
電圧低下によって不一致を検出する。もちろんこの電位
低下により不一致を検出するわけであるが、これにより
一致データを記憶していたCAMセルのメモリセル31
bに不都合が発生することになる。
That is, the voltage Vw of the select word line 35
Only when ≧ 4.5V, the potential of the match search line 36 is dropped by the 0V potential of the data line 2a. On the other hand, the coincidence search sense amplifier 37 is a current drive type and has a drive capability. Therefore, the potential of the match search line 36 finally drops to about 1.0 to 1.5 V, and the mismatch is detected by the voltage drop of about 0.5 V. Of course, this potential drop detects a mismatch, but the memory cell 31 of the CAM cell storing the match data is detected by this.
Inconvenience will occur in b.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Name of item to be corrected] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0025】このメモリセル31bの各々3つの電極
(ドレイン、ゲート、ソース)の電位を考えると、まず
ゲートは、セレクトワード線35の4.5V以上、ソー
スは一致検索線35の電位の1.0〜1.5V、またド
レインはデータ線の1.5〜2.0Vとなる。つまり、
このトランジスタのゲート、ソース電位差VGSは、
3.0〜3.5(4.5−(1.0〜1.5))V以上
となる。
Considering the potential of each of the three electrodes (drain, gate, source) of the memory cell 31b, first, the gate is 4.5 V or more of the select word line 35, and the source is the potential of the coincidence search line 35 of 1. 0 to 1.5V, and the drain becomes 1.5 to 2.0V of the data line. That is,
The gate-source potential difference V GS of this transistor is
It becomes 3.0 to 3.5 (4.5- (1.0 to 1.5)) V or more.

【手続補正6】[Procedure Amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0026】ところでこのメモリセル31bのしきい値
電圧Vtは、最低0.5Vである(図4参照)。つま
り、 VGS(=3.0〜3.5)>Vt(=0.5) となり、この時の基板バイアス効果によるメモリセル3
1bのしきい値電圧の上昇を考慮しても、このメモリセ
ル31bのトランジスタはオンしてしまう。このため、
データ線1bのハイ電位からデータ線2aのロウ電位に
貫通電流が流れることになる。
The threshold voltage Vt of the memory cell 31b is at least 0.5V (see FIG. 4). That is, V GS (= 3.0 to 3.5)> Vt (= 0.5), and the memory cell 3 due to the substrate bias effect at this time is obtained.
Even considering the increase in the threshold voltage of 1b, the transistor of the memory cell 31b is turned on. For this reason,
A through current flows from the high potential of the data line 1b to the low potential of the data line 2a.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0034[Correction target item name] 0034

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0034】次に、一致検出動作について説明する。ま
ず、メモリセル11a,11b,12a,12bを2セ
ル1組のメモリペアとしてデータを書き込む。この組は
必ずしも隣接するメモリセルである必要はないが、この
例では説明容易化のために隣接するセルに相反するデー
タを書き込んである。
Next, the coincidence detecting operation will be described. First, data is written in the memory cells 11a, 11b, 12a, 12b as a memory pair of two cells. This set does not necessarily have to be adjacent memory cells, but in this example, contradictory data is written to the adjacent cells for ease of explanation.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0040[Item name to be corrected] 0040

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0040】ここで仮に、データ線2aが0V(L状
態)、一致検索線16が1.5〜2.0V(H状態)に
電位設定されており、セレクトワード線に5V(H状
態)が印加されたとする。するとメモリセル12aのセ
レクトトランジスタ14のソース、ゲート電位差VGS
は5Vとなる。即ち、 VGS=(セレクトワード線15のH電圧)−(データ
線2aのL電圧)=5−0=5 また、このセレクトトランジスタ14のしきい値電圧V
tは、周辺トランジスタのしきい値と同様に0.8V程
度である。
Here, it is assumed that the data line 2a is set to 0 V (L state), the match search line 16 is set to 1.5 to 2.0 V (H state), and the select word line is set to 5 V (H state). It is assumed that it is applied. Then, the source and gate potential difference V GS of the select transistor 14 of the memory cell 12a
Is 5V. That is, V GS = (H voltage of select word line 15)-(L voltage of data line 2a) = 5-0 = 5 Also, the threshold voltage V of this select transistor 14
t is about 0.8 V like the threshold value of the peripheral transistor.

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0043[Correction target item name] 0043

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0043】しかしながら、セレクトワード線15に5
Vが印加され、一致検索線16の不一致電位が1.0〜
1.5Vとすると、メモリセル11bのセレクトトラン
ジスタ14のソース、ゲート電位差VGSが、 VGS=5−(1.0〜1.5)=4.0〜3.5>
0.8(セレクトトランジスタのしきい値電圧Vt) となり、基板バイアス効果によりしきい値電圧Vtの上
昇を考慮しても、メモリセル11bのセレクトトランジ
スタ14はオンし、データ線1bと一致検索線16が接
続される。即ち、データ線1bの“1”H(ハイ)電位
1.5〜2.0Vとデータ線2aの“0”L(ロウ)の
電位0Vが導通して、貫通電流が流れる。
However, the selection word line 15 has 5
V is applied, and the mismatch potential of the match search line 16 is 1.0 to
If it is set to 1.5V, the source-gate potential difference V GS of the select transistor 14 of the memory cell 11b is V GS = 5- (1.0 to 1.5) = 4.0 to 3.5>
It becomes 0.8 (threshold voltage Vt of the select transistor), and even considering the rise of the threshold voltage Vt due to the substrate bias effect, the select transistor 14 of the memory cell 11b is turned on, and the data line 1b and the match search line. 16 are connected. That is, the "1" H (high) potential of 1.5 to 2.0 V of the data line 1b and the "0" L (low) potential of 0 V of the data line 2a are conducted, and a through current flows.

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0059[Correction target item name] 0059

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0059】メモリセル12aのセレクトトランジスタ
14のソース電極はデータ線2aと、ゲート電極はセレ
クトワード線15に接続されている。そのため、このセ
レクトトランジスタ14のゲート、ソース電位差VGS
は、検索開始状態で1.5〜2.0Vある。
The source electrode of the select transistor 14 of the memory cell 12a is connected to the data line 2a, and the gate electrode thereof is connected to the select word line 15. Therefore, the gate-source potential difference V GS of this select transistor 14
Is 1.5 to 2.0 V in the search start state.

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0061[Correction target item name] 0061

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0061】この状態で第1の実施例と異なる点は、一
致検索センスアンプ27が定常的な駆動能力を持たない
点である。前記一致検索センスアンプ27の出力帰還さ
れたpchMOS27bはノイズ等の対策用の極めて弱
いものであり、ドライバの役目はない。従って、定常的
な駆動電流を持たないため低消費電力であるが、一致検
索線16の電位をある範囲に固定することができない。
In this state, the difference from the first embodiment is that the coincidence search sense amplifier 27 does not have a steady driving capability. The pchMOS 27b fed back from the output of the coincidence search sense amplifier 27 is an extremely weak measure against noise and the like, and does not serve as a driver. Therefore, although the power consumption is low because it does not have a steady drive current, the potential of the match search line 16 cannot be fixed within a certain range.

【手続補正12】[Procedure Amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0065[Correction target item name] 0065

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0065】従って、データ線1bよりセレクトトラン
ジスタ14のゲート電圧が上昇して、データ線1bをソ
ース電極側とする電流経路は存在しない。考えられる経
路は一致検索線16をソース電極側とする経路である。
この時のゲート、ソース電位差VGSは式(3)より VGS=Vw−Vs=Δv となる。ここで、Δvの値が、その時のセレクトトラン
ジスタ14のしきい値Vt′と比べてどうかということ
が問題となる。しかし、このΔvはトランジエントな微
小電圧差であり、かつ定常的には0Vとなるものであ
り、結果的に問題とはならない。
Therefore, the gate voltage of the select transistor 14 rises above the data line 1b, and there is no current path using the data line 1b as the source electrode side. A possible path is a path with the match search line 16 on the source electrode side.
At this time, the gate-source potential difference V GS is V GS = Vw−Vs = Δv from the equation (3). Here, it becomes a problem how the value of Δv is compared with the threshold value Vt ′ of the select transistor 14 at that time. However, this Δv is a transient minute voltage difference, and is constantly 0 V, so that it does not pose a problem as a result.

【手続補正13】[Procedure Amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0067[Correction target item name] 0067

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0067】また、これを抑制するには、配線材料の低
抵抗化や接続手段21の複数化、あるいはこの時間差が
問題とならない程度にデータ線1a,2aの“0”L
(ロウ)状態によるロウ電位引き込みをゆっくりやる
等、抑制方法はいろいろある。つまり、上記構成をとれ
ば、データ線1b側あるいは一致検索線16側のいずれ
をソース電極としても、セレクトトランジスタ14のゲ
ート・ソース電位差VGSが定常的にしきい値電圧V
t′よりも大きくなることはなく、メモリセル11bの
セレクトトランジスタ14はオフ状態を保つ。
To suppress this, the resistance of the wiring material is reduced, the number of connecting means 21 is increased, or "0" L of the data lines 1a and 2a is set to the extent that the time difference does not matter.
There are various suppression methods such as slowly pulling in the low potential due to the (low) state. That is, according to the above configuration, the gate-source potential difference V GS of the select transistor 14 is constantly maintained at the threshold voltage V regardless of whether the data line 1b side or the match search line 16 side is used as the source electrode.
It does not become larger than t ′, and the select transistor 14 of the memory cell 11b maintains the off state.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1のデータ線から一致検索線への電気的
接続を定義する第1の記憶セルと、第2のデータ線から
前記一致検索線への電気的非接続を定義する第2の記憶
セルと、これら第1および第2の記憶セルの接続定義状
態に応じて前記第1のデータ線および前記第2のデータ
線を各々前記一致検索線に接続および非接続にするセレ
クトトランジスタとを有し、このセレクトトランジスタ
のしきい値電圧が製造工程でつくり込まれた所定の値を
もつことを特徴とする半導体集積回路。
1. A first memory cell defining an electrical connection from a first data line to a match search line and a second memory cell defining an electrical disconnection from a second data line to the match search line. And a select transistor for connecting and disconnecting the first data line and the second data line to and from the coincidence search line in accordance with the connection definition state of the first and second memory cells, respectively. And a threshold voltage of the select transistor has a predetermined value created in a manufacturing process.
【請求項2】前記一致検索線には電流駆動型のセンスア
ンプが接続され、一致検索時に前記セレクトトランジス
タのゲート電圧Vwが以下の条件を満足するよう構成し
てなる請求項1に記載の半導体集積回路。 Vt≦Vw≦Vs+Vt′ ただし、 Vt:セレクトトランジスタのしきい値電圧(ソースO
Vバイアス時) Vs:一致、不一致検索時の一致検出線の電位 Vt′:一致、不一致検出時にソースバイアスされたセ
レクトトランジスタのしきい値電圧
2. The semiconductor according to claim 1, wherein a current drive type sense amplifier is connected to the coincidence search line, and the gate voltage Vw of the select transistor satisfies the following condition at the time of coincidence search. Integrated circuit. Vt ≦ Vw ≦ Vs + Vt ′ where Vt: threshold voltage of the select transistor (source O
V bias: Vs: potential of match detection line at match / mismatch search Vt ': threshold voltage of select transistor source biased at match / mismatch detection
【請求項3】前記セレクトトランジスタの作り込みしき
い値電圧Vt(ソースOVバイアス時)が周辺回路のそ
れよりも高く設定されている請求項1または2に記載の
半導体集積回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the built-in threshold voltage Vt of the select transistor (during source OV bias) is set higher than that of the peripheral circuit.
【請求項4】第1のデータ線から一致検索線への電気的
接続を定義する第1の記憶セルと、第2のデータ線から
前記一致検索線への電気的非接続を定義する第2の記憶
セルと、これら第1および第2の記憶セルの接続定義状
態に応じて前記第1のデータ線および前記第2のデータ
線を各々前記一致検索線に接続および非接続にするセレ
クトトランジスタと、このセレクトトランジスタのゲー
ト電極に接続されたセレクトワード線と前記一致検索線
を電気的に接続する接続手段と、前記セレクトワード線
をフローティングにするフローティング手段とを有し、
一致検索時に前記接続手段をアクティブとし、この接続
手段により接続される前記セレクトワード線ならびに前
記一致検索線をフローティングハイ状態に初期化するこ
とを特徴とする半導体集積回路。
4. A first memory cell defining an electrical connection from a first data line to a match search line and a second memory cell defining an electrical disconnection from a second data line to the match search line. And a select transistor for connecting and disconnecting the first data line and the second data line to and from the coincidence search line in accordance with the connection definition state of the first and second memory cells, respectively. A connecting means for electrically connecting the select word line connected to the gate electrode of the select transistor and the coincidence search line, and a floating means for floating the select word line,
A semiconductor integrated circuit, wherein the connection means is activated at the time of matching search, and the select word line and the matching search line connected by the connection means are initialized to a floating high state.
【請求項5】前記セレクトトランジスタのしきい値電圧
が製造工程でつくり込まれた所定の値をもつよう構成し
てなる請求項4に記載の半導体集積回路。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein the threshold voltage of the select transistor is configured to have a predetermined value built in during a manufacturing process.
【請求項6】一致検索時の前記セレクトトランジスタの
ゲート電圧Vwが以下の条件を満足するよう構成してな
る請求項4または5に記載の半導体集積回路。 Vt≦Vw≦Vh+Vt′ ただし、 Vt:セレクトトランジスタのしきい値電圧(ソースO
Vバイアス時) Vh:一致、不一致検索時のデータ線のH(ハイ)電位 Vt′:一致、不一致検出時にソースバイアスされたセ
レクトトランジスタのしきい値電圧
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein the gate voltage Vw of the select transistor at the time of matching search is configured to satisfy the following conditions. Vt ≦ Vw ≦ Vh + Vt ′ where Vt: threshold voltage of the select transistor (source O
Vh) Vh: H (high) potential of the data line at the time of matching / mismatch search Vt ': Threshold voltage of the select transistor source biased at the time of matching / mismatch detection
【請求項7】前記セレクトトランジスタの作り込みしき
い値電圧Vt(ソースOVバイアス時)が周辺回路のそ
れよりも高く設定されている請求項4または5または6
に記載の半導体集積回路。
7. The built-in threshold voltage Vt (during source OV bias) of the select transistor is set higher than that of the peripheral circuit.
The semiconductor integrated circuit according to 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3701980A (en) * 1970-08-03 1972-10-31 Gen Electric High density four-transistor mos content addressed memory
JPS63188893A (en) * 1987-01-30 1988-08-04 Mitsubishi Electric Corp Storage device
JPH0278098A (en) * 1988-02-23 1990-03-19 Mitsubishi Electric Corp Content reference memory cell
JPH02129962A (en) * 1988-11-09 1990-05-18 Sony Corp Read only memory

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