JPH07153280A - Layout structure of associative memory - Google Patents

Layout structure of associative memory

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JPH07153280A
JPH07153280A JP5296824A JP29682493A JPH07153280A JP H07153280 A JPH07153280 A JP H07153280A JP 5296824 A JP5296824 A JP 5296824A JP 29682493 A JP29682493 A JP 29682493A JP H07153280 A JPH07153280 A JP H07153280A
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memory cells
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Abstract

PURPOSE:To perform retrieving operation at high speed by arranging plural memory cells constituting plural memory words at both sides of a coincidence line corresponding to each memory words. CONSTITUTION:In memory cells 110-i, 110-j,..., 110-m, 110-n..., memory cells of bits being adjacent one another holding a diffusion layer 140 between them at the upper and lower sides as shown in the figure are alternately arranged. Thereby, the diffusion layer 140 may be shortened, and electric charges previously charged can be discharged at high speed by that of shortened amount, and retrieving operation is improved. Also, a poly silicon layer 240 corresponding to a word line is divided into two layers with this layout. Thereby, by making two layers of the poly silicon layer 240 active, it can be also constituted so that memory cells of bits of odd numbers and memory cells of bits of even numbers in one memory word can be accessed each other independently.

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、複数の各メモリワード
に各格納データを記憶しておき、参照データが入力さ
れ、入力された参照データを用いて、所定の格納データ
が記憶されたメモリワードの検索を行う連想メモリ(A
ssociative Memory,内容アドレス式
メモリ;Content Addressable M
emory)の、半導体チップ上のレイアウト構造に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a memory in which stored data is stored in a plurality of memory words, reference data is input, and predetermined stored data is stored using the input reference data. Associative memory that searches for words (A
Sociative Memory, Content Addressable Memory; Content Addressable M
The present invention relates to a layout structure on a semiconductor chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、上記のような検索機能を備えた連
想メモリが提案されている。図2は連想メモリの一例を
表わした回路ブロック図である。この連想メモリ10に
は、一例として、5ビットを1ワードとする、互いに図
の横方向に並ぶ5ビットのメモリセルからなるメモリワ
ード11a,11b,…,11nが多数備えられてい
る。またこの連想メモリ10は、1ワードの参照データ
が入力されラッチされる参照データレジスタ12を備
え、参照データレジスタ12にラッチされた参照データ
の全部もしくは所定の一部のビットパターンと、各メモ
リワード11a,11b,…,11nに記憶されたデー
タのうち、上記ビットパターンと対応する部分のビット
パターンとの一致不一致が比較され、各メモリワード1
1a,11b,…,11nのそれぞれに対応して備えら
れた一致線14a,14b,…,14nのうちビットパ
ターンが一致したメモリワード11a,11b,…,1
1nに対応する一致線14a,14b,…,14nに論
理‘1’(ここでは5.0Vとする)の一致信号が出力
され、それ以外の一致線14a,14b,…,14nに
論理‘0’の不一致信号が出力される。
2. Description of the Related Art In recent years, an associative memory having the above search function has been proposed. FIG. 2 is a circuit block diagram showing an example of the associative memory. The associative memory 10 is provided with a large number of memory words 11a, 11b, ..., 11n, each consisting of 5 bit memory cells arranged in the lateral direction of the figure, with 5 bits as one word. The associative memory 10 also includes a reference data register 12 into which one word of reference data is input and latched. The reference data latched in the reference data register 12 has a bit pattern of all or a predetermined part and each memory word. Of the data stored in 11a, 11b, ..., 11n, the bit pattern of the corresponding portion is compared with the bit pattern of the corresponding portion, and each memory word 1 is compared.
, 1n among the match lines 14a, 14b, ..., 14n provided corresponding to the respective 1a, 11b, ..., 11n, the memory words 11a, 11b ,.
, 14n corresponding to 1n, a match signal of logic "1" (here, 5.0 V) is output, and logic "0" is output to the other match lines 14a, 14b, ..., 14n. 'Mismatch signal is output.

【0003】ここでは各フラグ線14a,14b,…,
14nにそれぞれ‘0’,‘1’,‘0’,‘0’,
‘1’,…,‘0’の信号が出力されたものとする。こ
の信号はプライオリティエンコーダ15に入力される。
このプライオリティエンコーダ15からは論理‘1’の
一致信号が出力された一致線(ここでは一致線14bと
一致線14eの2本;ここでは論理‘1’の一致信号が
出力された一致線を「該当一致線」と呼ぶ)のうちの優
先度の最も高い最優先該当一致線に対応するアドレス信
号ADが出力される。ここでは、添字のアルファベット
が若いほど優先順位が高いものとし、従ってここでは該
当一致線14bが最優先該当一致線となる。このプライ
オリティエンコーダ15から出力された、最優先該当一
致線14bに対応するアドレス信号ADは、必要に応じ
て、アドレスデコーダ16に入力される。アドレスデコ
ーダ16ではこの入力されたアドレス信号ADをデコー
ドして各メモリワード11a,11b,…,11nのそ
れぞれに対応して備えられたワード線17a,17b,
…,17nのうちの入力されたアドレス信号ADに対応
するいずれか1本のワード線(ここではワード線17
b)にアクセス信号(ここでは論理‘1’の信号)を出
力する。これによりアクセス信号の出力されたワード線
17bに対応するメモリワード11bに記憶されている
データが出力レジスタ18に読み出される。
Here, each flag line 14a, 14b, ...
14n are '0', '1', '0', '0',
It is assumed that signals of "1", ..., "0" have been output. This signal is input to the priority encoder 15.
The priority encoder 15 outputs a match line that outputs a logic "1" match signal (here, two match lines 14b and 14e; here, a match line that outputs a logic "1" match signal). The address signal AD corresponding to the highest priority matching line having the highest priority among the matching lines) is output. Here, the lower the alphabet of the subscript, the higher the priority. Therefore, the matching line 14b is the highest priority matching line here. The address signal AD corresponding to the highest priority matching line 14b output from the priority encoder 15 is input to the address decoder 16 as necessary. The address decoder 16 decodes the input address signal AD to provide word lines 17a, 17b, corresponding to the respective memory words 11a, 11b, ..., 11n.
, 17n corresponding to the input address signal AD, any one of the word lines (here, word line 17
An access signal (here, a signal of logic "1") is output to b). As a result, the data stored in the memory word 11b corresponding to the word line 17b to which the access signal is output is read to the output register 18.

【0004】上記のように、連想メモリ10は、参照デ
ータの全部もしくは所定の一部のデータを用いて多数の
メモリワード11a,11b,…,11nに記憶された
内容(格納データ)を検索し、一致する格納データが記
憶されたメモリワードのアドレスを得て、そのメモリワ
ードに記憶された格納データ全体を読み出すことができ
るメモリである。
As described above, the associative memory 10 searches the contents (stored data) stored in a large number of memory words 11a, 11b, ..., 11n by using all or a predetermined part of the reference data. Is a memory that can obtain the address of a memory word in which the stored data that matches is stored and read out the entire stored data stored in the memory word.

【0005】この連想メモリの一致検索のための回路構
成については、種々のものが提案されているが、ここで
はそのうちのいくつかの例について説明する。図3は、
特願平4−169302号において本出願人により提案
された回路構成を備えた連想メモリ中の、1つのメモリ
ワードの一例を表わした詳細回路図である。
Various circuit configurations have been proposed for the match search of the associative memory, and some examples will be described here. Figure 3
It is a detailed circuit diagram showing an example of one memory word in the associative memory provided with the circuit structure proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 4-169302.

【0006】このメモリワード11は、同一構成の5つ
のメモリセル11−1,11−2,…,11−5から構
成されている。各メモリセル11−1,11−2,…,
11−5には、互いの出力が互いの入力に接続された、
第1インバータ20−1,20−2,…,20−5と第
2のインバータ21−1,21−2,…,21−5が備
えられており、これらのインバータ20−1,21−
1;20−2,21−2;…;20−5,21−5によ
り各メモリセル11−1,11−2,…,11−5に論
理‘1’もしくは論理‘0’の1ビットの情報が記憶さ
れる。
The memory word 11 is composed of five memory cells 11-1, 11-2, ..., 11-5 having the same structure. Each memory cell 11-1, 11-2, ...,
In 11-5, the output of each other is connected to the input of each other,
The first inverter 20-1, 20-2, ..., 20-5 and the second inverter 21-1, 21-2, ..., 21-5 are provided, and these inverters 20-1, 21-21 are provided.
1; 20-2, 21-2; ...; 20-5, 21-5 to each memory cell 11-1, 11-2 ,. Information is stored.

【0007】また各メモリセル11−1,11−2,
…,11−5において、第1インバータ20−1,20
−2,…,20−5の出力はNチャンネルトランジスタ
22−1,22−2,…,22−5を介してビット線2
3−1,23−2,…,23−5と接続されており、こ
のトランジスタ22−1,22−2,…,22−5のゲ
ートはワード線24に接続されている。また第2のイン
バータ21−1,21−2,…,21−5の出力Nはチ
ャンネルトランジスタ25−1,25−2,…,25−
5を介してビットバー線26−1,26−2,…,26
−5と接続されており、このトランジスタ25−1,2
5−2,…,25−5のゲートもワード線24に接続さ
れている。さらに各メモリセル11−1,11−2,
…,11−5において、ビット線23−1,23−2,
…,23−5とビットバー線26−1,26−2,…,
26−5との間をつなぐように互いにシリーズに接続さ
れた2つのNチャンネルトランジスタ27−1,28−
1;27−2,28−2;…;27−5,28−5が配
置されており、これら各2つのトランジスタ27−1,
28−1;27−2,28−2;…;27−5,28−
5のうちの一方のトランジスタ27−1,27−2,
…,27−5のゲートは第1のインバータ20−1,2
0−2,…,20−5の出力、他方のトランジスタ28
−1,28−2,…,28−5のゲートは第2のインバ
ータ21−1,21−2,…,21−5の出力と接続さ
れている。
Further, each memory cell 11-1, 11-2,
, 11-5, the first inverters 20-1, 20
The outputs of −2, ..., 20-5 are transmitted through the N-channel transistors 22-1, 22-2 ,.
, 23-5, and gates of the transistors 22-1, 22-2, ..., 22-5 are connected to the word line 24. The outputs N of the second inverters 21-1, 21-2, ..., 21-5 are channel transistors 25-1, 25-2 ,.
5 through bit bar lines 26-1, 26-2, ..., 26
It is connected to -5, and these transistors 25-1 and 25-2
The gates 5-2, ..., 25-5 are also connected to the word line 24. Further, each memory cell 11-1, 11-2,
, 11-5, bit lines 23-1, 23-2,
..., 23-5 and bit bar lines 26-1, 26-2, ...,
26-5, two N-channel transistors 27-1 and 28- connected in series to each other so as to connect between them
1; 27-2, 28-2; ...; 27-5, 28-5 are arranged, and each of these two transistors 27-1,
28-1; 27-2, 28-2; ...; 27-5, 28-
One of the transistors 27-1, 27-2,
The gate of 27-5 is the first inverter 20-1 or 20-2.
0-2, ..., 20-5 output, the other transistor 28
The gates of -1, 28-2, ..., 28-5 are connected to the outputs of the second inverters 21-1, 21-2, ..., 21-5.

【0008】また一致線14には、各メモリセル11−
1,11−2,…,11−5に対応して1つずつNチャ
ンネルトランジスタ36−1,36−2,…,36−5
が備えられており、それらのトランジスタ36−1,3
6−2,…,36−5は互いにシリーズに接続され、そ
れらのトランジスタ36−1,36−2,…,36−5
の各ゲートは、各2つのトランジスタ27−1,28−
1;27−2,28−2;…;27−5,28−5の中
点と接続されている。
The match line 14 is connected to each memory cell 11-
1, 11-2, ..., 11-5 corresponding to N-channel transistors 36-1, 36-2 ,.
Are provided and their transistors 36-1, 3
, 6-5 are connected to each other in series, and their transistors 36-1, 36-2, ..., 36-5 are connected.
Has two transistors 27-1, 28-
1; 27-2, 28-2; ...; 27-5, 28-5.

【0009】またこの一致線14にはもう1つのトラン
ジスタ36−0がシリーズに接続されており、一致線1
4の図3の左端はこのトランジスタ36−0を介して接
地されている。またこのトランジスタ36−0のゲート
は制御線30に接続されている。このような構造のメモ
リワード及びその周辺回路を備えた連想メモリにおい
て、一致検索は以下のようにして行なわれる。
Further, another transistor 36-0 is connected in series to the match line 14, and the match line 1
4 is grounded through the transistor 36-0. The gate of the transistor 36-0 is connected to the control line 30. In the associative memory including the memory word having such a structure and its peripheral circuits, the matching search is performed as follows.

【0010】メモリセル11−1には、論理‘1’の情
報が記憶されているものとする。即ちこの場合第1のイ
ンバータ20−1の出力側が論理‘1’、第2のインバ
ータ21−1の出力側が論理‘0’の状態にある。この
メモリセル11−1に対して論理‘1’の検索が行なわ
れるものとする。即ち、ビット線23−1が論理
‘1’、ビットバー線26−1が論理‘0’とされる。
ワード線24は論理‘0’のままの状態に保持されてい
る。この場合トランジスタ27−1のゲートには論理
‘1’の電圧が印加され、ビット線23−1の論理
‘1’の信号がトランジスタ36−1のゲートに印加さ
れ、これによりトランジスタ36−1が‘オン’状態と
なる。即ちメモリセル11−1に記憶されたビット情報
とビット線23−1、ビットバー線26−1を経由して
入力された参照データ中のビット情報が一致する場合
に、対応するトランジスタ36−1が‘オン’状態とな
る。
It is assumed that information of logic "1" is stored in the memory cell 11-1. That is, in this case, the output side of the first inverter 20-1 is in the logic "1" state and the output side of the second inverter 21-1 is in the logic "0" state. It is assumed that logic "1" is searched for in memory cell 11-1. That is, the bit line 23-1 is set to logic "1" and the bit bar line 26-1 is set to logic "0".
The word line 24 is held in the state of logic "0". In this case, the logic "1" voltage is applied to the gate of the transistor 27-1, and the logic "1" signal of the bit line 23-1 is applied to the gate of the transistor 36-1. It will be in the'on 'state. That is, when the bit information stored in the memory cell 11-1 and the bit information in the reference data input via the bit line 23-1 and the bit bar line 26-1 match, the corresponding transistor 36-1 Turns on.

【0011】また、メモリセル11−2には論理‘0’
の情報が記憶されているものとする。この場合第1のイ
ンバータ20−2の出力側が論理‘0’、第2のインバ
ータ21−2の出力側が論理‘1’の状態にある。この
メモリセル11−2に対してやはり論理‘1’の検索が
行なわれるものとする。即ち、ビット線23−2が論理
‘1’、ビットバー線26−2が論理‘0’とされる。
この場合、トランジスタ28−2を経由して論理‘0’
の状態にあるビットバー線26−2の信号がトランジス
タ36−2のゲートに印加され、したがってこのトラン
ジスタ36−2は‘オフ’状態にととどまることにな
る。即ち不一致の場合、一致線14にプリチャージされ
ていた電荷はディスチャージされない。
The memory cell 11-2 has a logic "0".
Information is stored. In this case, the output side of the first inverter 20-2 is in the logic "0" state and the output side of the second inverter 21-2 is in the logic "1" state. It is assumed that the memory cell 11-2 is also searched for logic "1". That is, the bit line 23-2 is set to logic "1" and the bit bar line 26-2 is set to logic "0".
In this case, logic “0” is passed through the transistor 28-2.
The signal on the bit bar line 26-2 in the state of is applied to the gate of transistor 36-2, which will therefore remain in the'off 'state. That is, in the case of a mismatch, the charges precharged on the match line 14 are not discharged.

【0012】また、マスクをかけたビットについては、
メモリセル11−5に示すように、ビット線23−5、
ビットバー線26−5の双方とも論理‘1’とされる。
この場合このメモリセル11−5に論理‘1’の情報が
記憶されているか論理‘0’の情報が記憶されているか
に応じてトランジスタ27−5もしくはトランジスタ2
8−5のいずれかが‘オン’状態となり、これにより、
いずれの場合も、トランジスタ36−5が‘オン’状態
になる。
Further, regarding the masked bits,
As shown in the memory cell 11-5, the bit line 23-5,
Both of the bit bar lines 26-5 are set to logic "1".
In this case, the transistor 27-5 or the transistor 2-5 depends on whether the information of logic "1" or the information of logic "0" is stored in the memory cell 11-5.
Any of 8-5 will be in the'on 'state, which causes
In either case, transistor 36-5 will be in the "on" state.

【0013】検索にあたっては制御線30が先ず論理
‘0’となり、トランジスタ32が‘オン’状態となっ
てインバータ31の入力側の一致線14がプリチャージ
され、その後制御線30が論理‘1’となり、トランジ
スタ32が‘オフ’状態となってプリチャージが停止す
るとともにトランジスタ36−0が‘オン’状態とな
る。
In the search, the control line 30 first becomes logic "0", the transistor 32 becomes "on", the match line 14 on the input side of the inverter 31 is precharged, and then the control line 30 becomes logic "1". Then, the transistor 32 is turned off, precharge is stopped, and the transistor 36-0 is turned on.

【0014】このとき、メモリセルに記憶された情報と
入力された検索の情報がこのメモリワード11を構成す
る全てのメモリセルにわたって一致している(上述した
ようにマスクされたビットは一致とみなす)場合、トラ
ンジスタ36−1,36−2,…,36−5の全てが
‘オン’状態となり一致線14にプリチャージされた電
荷がディスチャージされ、インバータ31から論理
‘1’の一致信号が出力される。
At this time, the information stored in the memory cell and the input search information match in all the memory cells forming this memory word 11 (the masked bits as described above are regarded as a match). In this case, all the transistors 36-1, 36-2, ..., 36-5 are in the “on” state, the precharged charges on the match line 14 are discharged, and the match signal of logic “1” is output from the inverter 31. To be done.

【0015】このように、この図3に示す構造の場合、
検索に先立って一致線14がプリチャージされ、検索に
より一致した場合にだけトランジスタ36−0,36−
1,36−2,…,36−5を経由してディスチャージ
されるため、各検索毎にディスチャージされるのは、ほ
とんどの場合多数の一致線のうちの極く一部であって、
大部分の一致線はプリチャージされた状態にとどまり、
したがって次の検索の際にプリチャージする必要のある
一致線の本数が少なくて済み、検索に伴う消費電力が低
く押えられる。
As described above, in the case of the structure shown in FIG.
The match line 14 is precharged prior to the search, and only if there is a match in the search, the transistors 36-0, 36-
Since it is discharged via 1, 36-2, ..., 36-5, in most cases, only a small part of a large number of match lines is discharged for each search.
Most match lines stay precharged,
Therefore, the number of matching lines that need to be precharged at the time of the next search can be small, and the power consumption associated with the search can be suppressed.

【0016】図4は、特願平5−216424号におい
て本出願人により提案された連想メモリの、1つのメモ
リワードを表した回路図である。図3に示した回路の各
構成要素と対応する構成要素には、図3に付した番号と
同一の番号を付して示し、相違点のみについて説明す
る。図4に示すメモリワードには、図3に示すメモリワ
ードにおけるメモリセル毎の各2つのNチャンネルトラ
ンジスタ27−1,28−1;27−2,28−2;
…;27−5,28−5に代えて、各2つのPチャンネ
ルトランジスタ37−1,38−1;37−2,38−
2;…;37−5,38−5が備えられている。これら
各2つのPチャンネルトランジスタ37−1,38−
1;37−2,38−2;…;37−5,38−5のう
ちの一方のトランジスタ37−1,37−2,…,37
−5のゲートは、第2のインバータ21−1,21−
2,…,21−5の出力と接続され、他方のトランジス
タ38−1,38−2,…,38−5のゲートは、第1
のインバータ20−1,20−2,…,20−5の出力
と接続されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing one memory word of the associative memory proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 5-216424. The components corresponding to the components of the circuit shown in FIG. 3 are denoted by the same numbers as those given in FIG. 3, and only the differences will be described. The memory word shown in FIG. 4 has two N-channel transistors 27-1, 28-1; 27-2, 28-2 for each memory cell in the memory word shown in FIG.
...; instead of 27-5 and 28-5, two P-channel transistors 37-1 and 38-1; 37-2 and 38-
2; ...; 37-5 and 38-5 are provided. Each of these two P-channel transistors 37-1, 38-
1; 37-2, 38-2; ...; One of the transistors 37-1, 37-2, ..., 37 of 37-5, 38-5
The gate of -5 is the second inverter 21-1, 21-
, ..., 21-5 are connected to the outputs of the other transistors 38-1, 38-2 ,.
, 20-5 are connected to the outputs of the inverters 20-1, 20-2 ,.

【0017】また、一致線14とグラウンドGNDとの
間に互いに直列に接続されたトランジスタ36−0,3
6−1,36−2,…,36−5のうち、トランジスタ
36−0とトランジスタ36−1との間にPチャンネル
トランジスタ39が配置されている。このトランジスタ
39のゲートは、トランジスタ36−0側にダイオード
接続されている。
Also, transistors 36-0, 3 connected in series with each other between the match line 14 and the ground GND.
, 36-5, a P-channel transistor 39 is arranged between the transistor 36-0 and the transistor 36-1. The gate of the transistor 39 is diode-connected to the transistor 36-0 side.

【0018】このような構造のメモリワード及びその周
辺回路を備えた連想メモリにおいて、一致検索は以下の
ようにして行なわれる。メモリセル11−1には、図3
の説明の場合と同様に、論理‘1’の情報が記憶されて
いるものとする。即ちこの場合第1のインバータ20−
1の出力側が論理‘1’、第2のインバータ21−1の
出力側が論理‘0’の状態にある。
In the associative memory having the memory word having such a structure and its peripheral circuit, the matching search is performed as follows. The memory cell 11-1 has a configuration shown in FIG.
As in the case of the above description, it is assumed that the information of logic '1' is stored. That is, in this case, the first inverter 20-
The output side of 1 is in the state of logic "1", and the output side of the second inverter 21-1 is in the state of logic "0".

【0019】このメモリセル11−1に対して論理
‘1’の検索が行なわれるものとする。即ち、ビット線
23−1が論理‘1’、ビットバー線26−1が論理
‘0’とされる。ワード線24は論理‘0’のままの状
態に保持されている。この場合トランジスタ37−1の
ゲートには論理‘0’の電圧が印加され、ビット線23
−1の論理‘1’の信号がトランジスタ36−1のゲー
トに印加され、これによりトランジスタ36−1が‘オ
ン’状態となる。即ちメモリセル11−1に記憶された
ビット情報とビット線23−1、ビットバー線26−1
を経由して入力された参照データ中のビット情報が一致
する場合に、対応するトランジスタ36−1が‘オン’
状態となる。
It is assumed that logic "1" is searched for in memory cell 11-1. That is, the bit line 23-1 is set to logic "1" and the bit bar line 26-1 is set to logic "0". The word line 24 is held in the state of logic "0". In this case, a voltage of logic "0" is applied to the gate of the transistor 37-1, and the bit line 23
A logic "1" signal of -1 is applied to the gate of transistor 36-1, which causes transistor 36-1 to be in the "on" state. That is, the bit information stored in the memory cell 11-1 and the bit line 23-1, the bit bar line 26-1
When the bit information in the reference data input via the same matches, the corresponding transistor 36-1 is'on '.
It becomes a state.

【0020】また、メモリセル11−2には論理‘0’
の情報が記憶されているものとする。この場合第1のイ
ンバータ20−2の出力側が論理‘0’、第2のインバ
ータ21−2の出力側が論理‘1’の状態にある。この
メモリセル11−2に対してやはり論理‘1’の検索が
行なわれるものとする。即ち、ビット線23−2が論理
‘1’、ビットバー線26−2が論理‘0’とされる。
この場合、トランジスタ38−2を経由して論理‘0’
の状態にあるビットバー線26−2の信号がトランジス
タ36−2のゲートに印加され、したがってこのトラン
ジスタ36−2は‘オフ’状態にととどまることにな
る。即ち不一致の場合、一致線14にプリチャージされ
ていた電荷はディスチャージされない。
The memory cell 11-2 has a logic "0".
Information is stored. In this case, the output side of the first inverter 20-2 is in the logic "0" state and the output side of the second inverter 21-2 is in the logic "1" state. It is assumed that the memory cell 11-2 is also searched for logic "1". That is, the bit line 23-2 is set to logic "1" and the bit bar line 26-2 is set to logic "0".
In this case, logic "0" is passed through the transistor 38-2.
The signal on the bit bar line 26-2 in the state of is applied to the gate of transistor 36-2, which will therefore remain in the'off 'state. That is, in the case of a mismatch, the charges precharged on the match line 14 are not discharged.

【0021】また、マスクをかけたビットについては、
メモリセル11−5に示すように、ビット線23−5、
ビットバー線26−5の双方とも論理‘1’とされる。
この場合このメモリセル11−5に論理‘1’の情報が
記憶されているか論理‘0’の情報が記憶されているか
に応じてトランジスタ37−5もしくはトランジスタ3
8−5のいずれかが‘オン’状態となり、これによりい
ずれの場合もトランジスタ36−5が‘オン’状態とな
る。
Regarding the masked bits,
As shown in the memory cell 11-5, the bit line 23-5,
Both of the bit bar lines 26-5 are set to logic "1".
In this case, the transistor 37-5 or the transistor 3-5 depending on whether the information of logic "1" or the information of logic "0" is stored in this memory cell 11-5.
Any of 8-5 will be in an'on 'state, which will cause transistor 36-5 to be in an'on' state in either case.

【0022】検索にあたっては制御線30が先ず論理
‘0’となり、トランジスタ32が‘オン’状態となっ
てインバータ31の入力側の一致線14がプリチャージ
され、その後制御線30が論理‘1’となり、トランジ
スタ32が‘オフ’状態となってプリチャージが停止す
るとともにトランジスタ36−0が‘オン’状態とな
る。
In the search, the control line 30 first becomes the logic "0", the transistor 32 becomes the "on" state, the match line 14 on the input side of the inverter 31 is precharged, and then the control line 30 becomes the logic "1". Then, the transistor 32 is turned off, precharge is stopped, and the transistor 36-0 is turned on.

【0023】このとき、メモリセルに記憶された情報と
入力された検索の情報がこのメモリワード11を構成す
る全てのメモリセルにわたって一致している(上述した
ようにマスクされたビットは一致とみなす)場合、トラ
ンジスタ36−1,36−2,…,36−5の全てが
‘オン’状態となり一致線14にプリチャージされた電
荷がディスチャージされ、インバータ31から論理
‘1’の信号が出力される。
At this time, the information stored in the memory cell and the input search information match in all the memory cells forming the memory word 11 (the masked bits as described above are regarded as a match). In this case, all the transistors 36-1, 36-2, ..., 36-5 are in the “on” state, the charge precharged on the match line 14 is discharged, and the inverter 31 outputs a signal of logic “1”. It

【0024】このように、この図4に示す構造の場合、
図3に示す構造の場合と同様に、検索に先立って一致線
14がプリチャージされ、検索により一致した場合にだ
けディスチャージされるため、次の検索の際にプリチャ
ージする必要のある一致線の本数が少なくて済み、検索
に伴う消費電力が低く押えられる。図5は、図3,図4
に示す1つのメモリワード11を構成する複数のメモリ
セルの、半導体チップ上のレイアウトを示した模式図で
ある。ここでは、1つのメモリワードは、8個もしくは
それ以上の数のメモリセルから構成されているものとし
て図示されている。
As described above, in the case of the structure shown in FIG.
As in the case of the structure shown in FIG. 3, the match line 14 is precharged prior to the search and is discharged only when a match is found by the search, so that the match line 14 that needs to be precharged during the next search is The number is small, and the power consumption associated with the search is kept low. FIG. 5 shows FIG. 3 and FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a layout on a semiconductor chip of a plurality of memory cells forming one memory word 11 shown in FIG. Here, one memory word is illustrated as being composed of eight or more memory cells.

【0025】複数のメモリセル …,110−i,11
0−j,…,110−m,110−n,… が図の左右
に一列に配列された形で形成されており、またそれらの
メモリセル …,11−i,11−j,…,11−k,
… に沿って図3,図4に示す一致線14に相当する拡
散層140が延びている。その拡散層140には各メモ
リセル …,110−i,110−j,…,110−
m,110−n,… からは図3,図4に示す各トラン
ジスタ36−1,36−2,…,36−5のゲートに相
当するポリシリコン層 …,360−i,360−j,
…,360−m,360−n,… が拡散層140を横
切るように延びており、拡散層140の、ポリシリコン
層 …,360−i,360−j,…,360−m,3
60−n,… が横切る各部分に各トランジスタが形成
されている。
A plurality of memory cells ... 110-i, 11
0-j, ..., 110-m, 110-n, ... are formed in a row arranged in a row on the left and right sides of the drawing, and their memory cells ..., 11-i, 11-j ,. -K,
A diffusion layer 140 corresponding to the coincidence line 14 shown in FIGS. 3 and 4 extends along. In the diffusion layer 140, each memory cell ... 110-i, 110-j ,.
m, 110-n, ..., Polysilicon layers corresponding to the gates of the transistors 36-1, 36-2, ..., 36-5 shown in FIGS. 3 and 4, 360-i, 360-j ,.
, 360-m, 360-n, ... Extend so as to traverse the diffusion layer 140, and the polysilicon layer of the diffusion layer 140 ... 360-i, 360-j ,.
Each transistor is formed in each portion which 60-n, ... Crosses.

【0026】また、複数のメモリセル …,110−
i,110−j,…,110−m,110−n,… に
跨ってポリシリコン層240が延びている。ポリシリコ
ン層240は、図3,図4に示すワード線24に相当
し、図3,図4に示すトランジスタ22−1,25−
1;22−2,25−2;…;22−5,25−5のゲ
ートを構成するポリシリコン層をそのまま一致線14の
配線とすることでレイアウト面積を抑えている。
Further, a plurality of memory cells ... 110-
The polysilicon layer 240 extends over i, 110-j, ..., 110-m, 110-n ,. The polysilicon layer 240 corresponds to the word line 24 shown in FIGS. 3 and 4, and the transistors 22-1 and 25-25 shown in FIGS.
1; 22-2, 25-2; ...; 22-5, and the polysilicon layer forming the gate of 25-5 is used as the wiring of the coincidence line 14 as it is to suppress the layout area.

【0027】さらに図の上下方向には、図3,図4に示
すビット線23−1,23−2,…,23−5に相当す
るメタル配線 …,230−i,230−j,…,23
0−m,230−n,…、および、図3,図4に示すビ
ットバー線26−1,26−2,…,26−5に相当す
るメタル配線 …,260−i,260−j,…,26
0−m,260−n,… が延びている。
Further, in the vertical direction of the figure, metal wirings corresponding to the bit lines 23-1, 23-2, ..., 23-5 shown in FIGS. 3 and 4, 230-i, 230-j ,. 23
0-m, 230-n, ... And metal wirings corresponding to the bit bar lines 26-1, 26-2, ..., 26-5 shown in FIGS. 3 and 4, 260-i, 260-j ,. …, 26
0-m, 260-n, ...

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】図3,図4に示す一致
線14は、レイアウト上、図5に示すように拡散層14
0で形成することが好ましいが、この拡散層140は配
線抵抗が高く、そこにプリチャージされた電荷がディス
チャージされるのに時間がかかり、このことが検索動作
速度の低下を招くという問題がある。この検索動作速度
を向上させるためには、拡散層140の配線長を短くす
ることが望ましいが、各メモリセル …,110−i,
110−j,…,110−m,110−n,… の横方
向のピツチを抑えるにも限界がある。
The coincidence line 14 shown in FIGS. 3 and 4 has the same layout as the diffusion layer 14 shown in FIG.
Although it is preferable to form the diffusion layer 140 with 0, the diffusion layer 140 has a high wiring resistance, and it takes time to discharge the precharged charges, which causes a problem that the search operation speed decreases. . In order to improve the search operation speed, it is desirable to shorten the wiring length of the diffusion layer 140, but each memory cell ... 110-i,
There is a limit in suppressing lateral pitches of 110-j, ..., 110-m, 110-n ,.

【0029】本発明は、上記事情に鑑み、検索動作の高
速化が図られた、連想メモリのレイアウト構造を提供す
ることを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a layout structure of an associative memory in which a search operation is speeded up.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の連想メモリのレイアウト構造は、それぞれが1ビッ
トのデータを格納する複数のメモリセルから成る、複数
の各メモリワードそれぞれに、前記1ビットのデータの
集合から成る格納データを記憶しておき、参照データが
入力され、入力された参照データを用いて、所定の格納
データが記憶されたメモリワードの検索を行う連想メモ
リの、半導体チップ上のレイアウト構造において、
(1)複数の各メモリワードそれぞれに対応して配置さ
れた、検索時に、各メモリワードに所定の格納データが
格納されているか否かを示す一致信号が出力される各一
致線を備え、(2)複数の各メモリワードそれぞれを構
成する複数のメモリセルが、各メモリワードに対応する
各一致線を挾んだ両側に配列されてなることを特徴とす
るものである。
A layout structure of an associative memory according to the present invention which achieves the above object, includes a plurality of memory cells each of which stores 1-bit data. A semiconductor chip of an associative memory in which stored data composed of a set of bit data is stored, reference data is input, and the input reference data is used to search for a memory word in which predetermined stored data is stored. In the layout structure above,
(1) Each match line is provided corresponding to each of the plurality of memory words, and outputs a match signal indicating whether or not predetermined storage data is stored in each memory word at the time of search, 2) A plurality of memory cells forming each of the plurality of memory words are arranged on both sides of each match line corresponding to each memory word.

【0031】[0031]

【作用】本発明の連想メモリのレイアウト構造は、一致
線を挾んだ両側にメモリセルを配置したため、一致線の
長さが約半分で済むこととなり、その分プリチャージさ
れた電荷がすばやくディスチャージされ、検索動作速度
が向上する。また、図3,図4に示すワード線24に相
当する、図5に示すポリシリコン層240も配線抵抗が
大きく、このことが動作速度の低下を招く原因となり、
このため、従来、必要によってはメタル層による裏打ち
を行ったり、レイアウト面積の増加やレイアウト自身に
厳しい条件を課すことが行われていたが、本発明によれ
ば、ワード線が2本に分かれることにはなるが、その長
さは約半分になり、このことも動作速度の向上に寄与す
ることになる。
In the layout structure of the associative memory of the present invention, since the memory cells are arranged on both sides of the match line, the length of the match line can be reduced to about half. Therefore, the search operation speed is improved. Further, the polysilicon layer 240 shown in FIG. 5, which corresponds to the word line 24 shown in FIGS. 3 and 4, also has a large wiring resistance, which causes a decrease in operating speed.
For this reason, conventionally, a metal layer was used for lining, a layout area was increased, and a severe condition was imposed on the layout itself, if necessary. However, according to the present invention, the word line is divided into two. However, the length is reduced to about half, which also contributes to the improvement of the operation speed.

【0032】さらに、本発明によればワード線が2本に
分かれることから、それら2本のワード線の各1本ずつ
を独立にアクティブにすることが可能となり、従って例
えばメモリワードの偶数ビットのみ、もしくは奇数ビッ
トのみを互いに独立にアクセスすることが可能となる。
Further, according to the present invention, since the word line is divided into two, it is possible to independently activate each one of the two word lines, and thus, for example, only even bits of the memory word are activated. , Or only odd bits can be accessed independently of each other.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の一実施例の、連想メモリの半導体チップ
上のレイアウト構造を示す模式図である。この図1にお
いては、解り易さのため、レイアウトの相違を越えて、
図5に示すレイアウト構造の各要素に対応する要素に図
5に付した番号を同一の番号を付して示し、相違点につ
いてのみ説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing a layout structure on a semiconductor chip of an associative memory according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, for the sake of clarity, the difference in layout is overcome,
Elements corresponding to the elements of the layout structure shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals in FIG. 5, and only different points will be described.

【0034】この図1に示すメモリセル …,110−
i,110−j,…,110−m,110−n,…
は、拡散層140(一致線14;図3,図4参照)を挾
んだ、図1の上下に、互いに隣接するビットのメモリセ
ルが交互に配列されている。このため、拡散層140
は、図5に示すレイアウトと比べ約半分の長さで済み、
その分プリチャージされた電荷が高速にディスチャージ
され、検索動作速度が向上する。
The memory cell shown in FIG. 1 ... 110-
i, 110-j, ..., 110-m, 110-n, ...
, Memory cells of adjacent bits are alternately arranged above and below in FIG. 1 across the diffusion layer 140 (match line 14; see FIGS. 3 and 4). Therefore, the diffusion layer 140
Is about half the length of the layout shown in Fig. 5,
The precharged charges are discharged at a high speed, and the search operation speed is improved.

【0035】また、このレイアウトに伴って、ワード線
24(図3,図4参照)に対応するポリシリコン層24
0が二本に分れる。このため、それら二本のポリシリコ
ン層240(ワード線24)を別々にアクティブにする
ことにより、例えばポリシリコン層240aをアクティ
ブにすると、奇数ビットのメモリセルをアクセスするこ
とができ、ポリシリコン層240bをアクティブにする
と偶数ビットのメモリセルをアクセスすることができ、
このように1つのメモリワード内の奇数ビットのメモリ
セルと偶数ビットのメモリセルを互いに独立にアクセス
できるように構成することもできる。
With this layout, the polysilicon layer 24 corresponding to the word line 24 (see FIGS. 3 and 4) is also formed.
0 is divided into two. Therefore, when the two polysilicon layers 240 (word lines 24) are activated separately, for example, when the polysilicon layer 240a is activated, an odd-numbered bit memory cell can be accessed, and the polysilicon layer can be accessed. When 240b is activated, memory cells of even bits can be accessed,
As described above, the odd-bit memory cells and the even-bit memory cells in one memory word can be independently accessed.

【0036】さらに、図1に示すレイアウトに伴って、
ビット線 …,230−i,230−j,…,230−
m,230−n,…、および、ビットバー線 …,26
0−i,260−j,…,260−m,260−n,…
は、一例として、図示のように、互いに間に入り込んだ
形に配線される。
Further, with the layout shown in FIG.
Bit line ..., 230-i, 230-j, ..., 230-
m, 230-n, ... And bit bar line ..., 26
0-i, 260-j, ..., 260-m, 260-n, ...
Are laid out in a mutually interleaved manner as shown in the figure, for example.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の連想メモ
リのレイアウト構造によれば、一致線の長さがほぼ半分
で済み、したがって検索動作速度の向上が図られる。
As described above, according to the layout structure of the associative memory of the present invention, the length of the matching line can be reduced to almost half, and therefore the search operation speed can be improved.

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

【図1】本発明の一実施例の、連想メモリの半導体チッ
プ上のレイアウト構造を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a layout structure on a semiconductor chip of an associative memory according to an embodiment of the present invention.

【図2】連想メモリの一例を表わした回路ブロック図で
ある。
FIG. 2 is a circuit block diagram showing an example of an associative memory.

【図3】連想メモリ中の、1つのメモリワードの一例を
表わした詳細回路図である。
FIG. 3 is a detailed circuit diagram showing an example of one memory word in the associative memory.

【図4】連想メモリの、1つのメモリワードの他の例を
表わした回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of one memory word of the associative memory.

【図5】図3,図4に示す1つのメモリワードを構成す
る複数のメモリセルの、半導体チップ上のレイアウトを
示した模式図である。
5 is a schematic diagram showing a layout of a plurality of memory cells forming one memory word shown in FIGS. 3 and 4 on a semiconductor chip. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110−i,110−j,110−m,110−n メ
モリセル 140 拡散層(一致線) 240 ワード線 230−i,230−j,230−m,230−n ビ
ット線 260−i,260−j,260−m,260−n ビ
ットバー線 360−i,360−j,360−m,360−n ポ
リシリコン層
110-i, 110-j, 110-m, 110-n memory cell 140 diffusion layer (matching line) 240 word line 230-i, 230-j, 230-m, 230-n bit line 260-i, 260- j, 260-m, 260-n bit bar line 360-i, 360-j, 360-m, 360-n polysilicon layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれが1ビットのデータを格納する
複数のメモリセルから成る、複数の各メモリワードそれ
ぞれに、前記1ビットのデータの集合から成る格納デー
タを記憶しておき、参照データが入力され、入力された
参照データを用いて、所定の格納データが記憶されたメ
モリワードの検索を行う連想メモリの、半導体チップ上
のレイアウト構造において、 前記複数の各メモリワードそれぞれに対応して配置され
た、検索時に、該各メモリワードに所定の格納データが
格納されているか否かを示す一致信号が出力される各一
致線を備え、 前記複数の各メモリワードそれぞれを構成する前記複数
のメモリセルが、該各メモリワードに対応する前記各一
致線を挾んだ両側に配列されてなることを特徴とする連
想メモリのレイアウト構造。
1. Storage data consisting of a set of the 1-bit data is stored in each of a plurality of memory words each consisting of a plurality of memory cells each storing 1-bit data, and reference data is input. In the layout structure on the semiconductor chip of the associative memory that searches the memory word in which the predetermined storage data is stored using the input reference data, the layout is arranged corresponding to each of the plurality of memory words. The plurality of memory cells forming each of the plurality of memory words are provided with respective match lines that output a match signal indicating whether or not predetermined storage data is stored in the respective memory words during a search. The layout structure of the associative memory, wherein the associative memory is arranged on both sides of the match line corresponding to each memory word.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09306180A (en) * 1996-05-13 1997-11-28 Nec Corp Associative memory

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