JPS6045507B2 - associative memory - Google Patents

associative memory

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JPS6045507B2
JPS6045507B2 JP55001116A JP111680A JPS6045507B2 JP S6045507 B2 JPS6045507 B2 JP S6045507B2 JP 55001116 A JP55001116 A JP 55001116A JP 111680 A JP111680 A JP 111680A JP S6045507 B2 JPS6045507 B2 JP S6045507B2
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information
semiconductor active
voltage
variable resistance
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JP55001116A
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正人 和田
正文 谷本
恒夫 真野
信明 家田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS6045507B2 publication Critical patent/JPS6045507B2/en
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    • G11C15/00Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores
    • G11C15/04Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements
    • G11C15/046Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements using non-volatile storage elements

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  • Read Only Memory (AREA)
  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連想メモリに関し、詳しくは、印加電圧又は電
流又はその両者により抵抗値が非可逆的に変化する可変
抵抗素子と電界効果トランジスタを用い、回路構成が簡
単で消費電力が小さく、しかも記憶情報が不揮発性であ
る連想メモリに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an associative memory, and more particularly, it uses a variable resistance element whose resistance value changes irreversibly depending on applied voltage or current, or both, and a field effect transistor, and has a simple circuit configuration and low consumption. The invention relates to an associative memory that uses low power and stores information that is nonvolatile.

連想メモリは入力データと連想メモリ内に記憶した情報
とを照合し、両者の情報が一致しているか不一致かを検
出するものである。
An associative memory compares input data with information stored in the associative memory and detects whether the two pieces of information match or do not match.

第1図はこの種のメモリの従来の回路構成を示したもの
で、Q、〜Qは情報を記憶するフリップフロップを構成
しているトランジスタ、Q7〜QIOはフリップフロッ
プに記憶された情報と入力データとの照合に用いられる
トランジスタ、D0〜Dn−7は入力データ線、D0〜
Dn−1は反転入力データ線、W0〜Wm−、は書込み
線、Mo−Mm−、は照合出力線である。第1図におい
て、フリップフロップに情報゛゛0’’(トランジスタ
Q1が導通でトランジスタQ2が非導通の状態)が記憶
されている場合、入力データが’“0’’(入力データ
線D。
Figure 1 shows the conventional circuit configuration of this type of memory, where Q and ~Q are transistors that make up a flip-flop that stores information, and Q7 ~ QIO are transistors that form the information stored in the flip-flop and the input. Transistors used for verification with data, D0~Dn-7 are input data lines, D0~
Dn-1 is an inverted input data line, W0 to Wm- are write lines, and Mo-Mm- is a verification output line. In FIG. 1, when the information "0" (transistor Q1 is on and transistor Q2 is off) is stored in the flip-flop, the input data is "0" (input data line D).

が低電位、反転入力データ線D。が高電位の状態)であ
れば、トランジスタQ、及びQHが非導通のため、照合
出力線にとアースとの間には電流バスは形成されず、従
つて照合出力線Moは開放状態となり、入力データとフ
リップフロップの記憶情報が一致していることを検出す
ることができる。一方、入力データが“’1’’(入力
データ線D。が高電位、反転入カーデータ線D。が低電
位の状態)であれば、トランジスタQ、及びQ、が導通
するため、照合出力線Moとアースとの間に電流バスが
形成され、従つて照合出力線Moは接地状態となり、入
力データとフリップフロップの記憶情報が不一致である
ことを。検出することができる。ところで、第1図のよ
うな従来の連想メモリの欠点は、回路構成が複雑で素子
数が多いため、占有面積が大きくなり、また、情報記憶
用のフリップフロップには常時電流が流れているため、
消費−電力が大きいことである。
is low potential, inverted input data line D. is at a high potential), transistors Q and QH are non-conductive, so no current bus is formed between the verification output line and the ground, and therefore the verification output line Mo is in an open state. It is possible to detect that the input data and the information stored in the flip-flop match. On the other hand, if the input data is "1" (the input data line D is at a high potential and the inverted input car data line D is at a low potential), the transistors Q and Q are conductive, so a verification output is generated. A current bus is formed between the line Mo and the ground, so the verification output line Mo is grounded, and it is possible to detect a mismatch between the input data and the information stored in the flip-flop. The disadvantages of conventional associative memory, as shown in the figure, are that the circuit configuration is complex and the number of elements is large, so it occupies a large area;
Consumption: Power consumption is large.

これらの欠点は、メモリを大容量化する場合(すなわち
、入力データ線と反転入力データ線との対の数n及び照
合出力線の数mを大きくする場合)非常に大きな障害と
なる。さらに、このようなメモリを他の論理回路あるい
はランダムアクセスメモリ等と同一チップ上に構成して
使用する場合、記憶情報が揮発性であるため、情報の書
込みは製品出荷時ではなく、装置実装後行なわなければ
ならないので、使用上不便であるという欠点がある。本
発明はこれらの欠点を除去するため、印加電圧又は電流
又はその両者による抵抗値が非可逆的に変化する可変抵
抗素子と電界効果トランジスタ)の半導体能動素子を用
いて記憶情報と入力データを照合するようにしたもので
、以下、図示の実施例について詳細に説明する。
These drawbacks become very serious obstacles when increasing the capacity of the memory (that is, when increasing the number n of pairs of input data lines and inverted input data lines and the number m of matching output lines). Furthermore, when such a memory is configured and used on the same chip as other logic circuits or random access memory, etc., since the stored information is volatile, the information is written not at the time of product shipment, but after the device is mounted. This method has the disadvantage that it is inconvenient to use. In order to eliminate these drawbacks, the present invention collates stored information and input data using a semiconductor active element (variable resistance element and field effect transistor) whose resistance value changes irreversibly depending on applied voltage or current, or both. The illustrated embodiment will be described in detail below.

第2図は本発明の一実施例で、特に1ビットの回路構成
を示したものである。
FIG. 2 shows one embodiment of the present invention, particularly showing a 1-bit circuit configuration.

図において、、R、、、R、2は可変抵抗素子、Qll
、Q12は電界効果トランジスタ、Do、Doは入力デ
ータ線及び反転入力データ線、Moは情報の書込み時は
アース電圧とし、読出し時はアース電圧と切りはなして
照合出力線とするノード、Noは情報の書込み時に・は
書込み電圧とし読出し時アース電圧とするノードである
。可変抵抗素子R、、、R、2は臨界値以上の電圧又は
電流又はその両者を加えると、抵抗値が初期の高抵抗か
ら低抵抗へ、又は初期の低抵抗から高抵抗へ非可逆的に
変化するものである。
In the figure, ,R, , ,R,2 are variable resistance elements, Qll
, Q12 are field effect transistors, Do and Do are input data lines and inverted input data lines, Mo is a node that is set to ground voltage when writing information and is separated from the ground voltage when reading information to serve as a verification output line, No is information is a node that is used as a write voltage when writing, and as a ground voltage when read. When the variable resistance element R, , R, 2 is applied with a voltage or current exceeding a critical value, or both, the resistance value changes irreversibly from an initial high resistance to a low resistance, or from an initial low resistance to a high resistance. It changes.

このR、、、R、Oとして高抵抗の場合と低抵抗の場合
の抵抗比が非常に大きく、高抵抗の場合に流れる電流が
低抵抗の場合に流れる電流に比べて無視できる程小さい
可変抵抗素子を用いれば、低抵抗を導通状態とすれば、
高抵抗は非導通状態と考えることができる。すなわち、
可変抵抗素子R、、あるいはR、Oが高抵抗か低抵抗か
によつて、情報゛゛1’’か’゛o’’かを記憶できる
。このような可変抵抗素子については、例えば昭和5詳
電子通信学会総合全国大会、集積回路部門、No、35
1、’゛多結晶シリコンのPROM’’にも説明されて
いる。こゝではまず、抵抗値が初期の高抵抗から低抵抗
へ変化する可変抵抗素子の場合について説明する。
These R, , R, and O are variable resistances in which the resistance ratio between high resistance and low resistance is very large, and the current that flows in the case of high resistance is negligibly small compared to the current that flows in the case of low resistance. If you use an element and make a low resistance conductive,
High resistance can be considered a non-conducting state. That is,
Information ``1'' or ``o'' can be stored depending on whether variable resistance element R, R, or O has high resistance or low resistance. Regarding such variable resistance elements, for example, the 1930s General National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Integrated Circuits Division, No. 35.
1. It is also explained in ``Polycrystalline silicon PROM''. First, a case of a variable resistance element whose resistance value changes from an initial high resistance to a low resistance will be described.

いま、可変抵抗素子R、、が低抵抗で可変抵抗素子R、
2が高抵抗の場合を情報’’0’’と定義する。情報゛
’0’’を書込む場合は入力データ線D。を高電圧に、
反転入力データ線D。を低電圧に設定し、可変抵抗素子
R、、が高抵抗から低抵抗へ非可逆的に変化する臨界値
以上の電圧又は電流又はとを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載の連想メモl几発明の詳細な説明 本発明は連想メモリに関し、詳しくは、印加電圧又は電
流又はその両者により抵抗値が非可逆的に変化する可変
抵抗素子と電界効果トランジスタを用い、回路構成が簡
単で消費電力が小さく、しかも記憶情報が不揮発性であ
る連想メモリに関するものである。
Now, the variable resistance element R, , has a low resistance and the variable resistance element R,
The case where 2 is high resistance is defined as information ``0''. Input data line D when writing information ``0''. to high voltage,
Inverted input data line D. The associative memo according to claim 3, characterized in that the variable resistance element R is set to a low voltage, and the voltage or current exceeds a critical value at which the variable resistance element R changes irreversibly from high resistance to low resistance. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an associative memory, and more specifically, it uses a variable resistance element whose resistance value changes irreversibly depending on applied voltage or current, or both, and a field effect transistor, and has a simple circuit configuration and low consumption. The invention relates to an associative memory that uses low power and stores information that is nonvolatile.

連想メモリは入力データと連想メモリ内に記憶した情報
とを照合し、両者の情報が一致しているか不一致かを検
出するものである。
An associative memory compares input data with information stored in the associative memory and detects whether the two pieces of information match or do not match.

第1図はこの種のメモリの従来の回路構成を示したもの
で、Q1〜9は情報を記憶するフリップフロップを構成
しているトランジスタ、Q7〜QlOはフリップフロッ
プに記憶された情報と入力データとの照合に用いられる
トランジスタ、DO〜Dn−1は入力データ線、J5′
o−Fi。−1は反転入力データ線、WO〜W.−1は
書込み線、MO−Mm−1は照合出力線である。第1図
において、フリップフロップに情報64『1(トランジ
スタQ1が導通でトランジスタQ2が非導通の状態)が
記憶されている場合、入力データが“゜0゛(入力デー
タ線D。が低電位、反転入力データ線I5′o力塙電位
の状態)であれば、トランジスタQ7及びQllが非導
通のため、照合出力線鳩とアースとの間には電流バスは
形成されず、従つて照合出力線M。は開放状態となり、
入力データとフリップフロップの記憶情報が一致してい
ることを検出することができる。一方、入力データが゜
゜1゛(入力データ線D。が高電位、反転入力データ線
′DOが低電位の状態)であれば、トランジスタQ7及
びQ8が導通するため、照合出力線M。とアースとの間
に電流バスが形成され、従つて照合出力線M。は接地状
態となり、入力データとフリップフロップの記憶情報が
不一致であることを.検出することができる。ところで
、第1図のような従来の連想メモリの欠点は、回路構成
が複雑で素子数が多いため、占有面積が大きくなり、ま
た、情報記憶用のフリップフロップには常時電流が流れ
ているため、消費電力が大きいことである。
Figure 1 shows the conventional circuit configuration of this type of memory, where Q1 to Q9 are transistors forming flip-flops that store information, and Q7 to Q1O are transistors that contain information stored in the flip-flops and input data. Transistors used for checking, DO~Dn-1 are input data lines, J5'
o-Fi. -1 is an inverted input data line, WO to W. -1 is a write line, and MO-Mm-1 is a verification output line. In FIG. 1, when the information 64 "1 (transistor Q1 is conductive and transistor Q2 is non-conductive)" is stored in the flip-flop, the input data is "0" (the input data line D is at a low potential, If the inverted input data line I5'o is in the state of potential), transistors Q7 and Qll are non-conducting, so no current bus is formed between the verification output line and ground, and therefore the verification output line M. is in an open state,
It is possible to detect that the input data and the information stored in the flip-flop match. On the other hand, if the input data is ゜゜1゛ (the input data line D is at a high potential and the inverted input data line 'DO is at a low potential), the transistors Q7 and Q8 are conductive, so that the verification output line M is turned on. A current bus is formed between M and ground, thus verifying output line M. is grounded, indicating that the input data and the information stored in the flip-flop do not match. can be detected. By the way, the disadvantages of conventional associative memory as shown in Figure 1 are that the circuit configuration is complex and the number of elements is large, which occupies a large area, and that current constantly flows through the flip-flops used to store information. , the power consumption is large.

これらの欠点は、メモリを大容量化する場合(すなわち
、入力データ線と反転入力データ線との対の数n及び照
合出力線の数mを大きくする場合)非常に大きな障害と
なる。さらに、このようなメモリを他の論理回路あるい
はランダムアクセスメモリ等と同一チップ上に構成して
使用する場合、記憶情報が揮発性であるため、情報の書
込みは製品出荷時ではなく、装置実装後行なわなければ
ならないので、使用上不便であるという欠点がある。本
発明はこれらの欠点を除去するため、印加電圧又は電流
又はその両者による抵抗値が非可逆的に変化する可変抵
抗素子と電界効果トランジスタ)の半導体能動素子を用
いて記憶情報と入力データを照合するようにしたもので
、以下、図示の実施例について詳細に説明する。
These drawbacks become very serious obstacles when increasing the capacity of the memory (that is, when increasing the number n of pairs of input data lines and inverted input data lines and the number m of matching output lines). Furthermore, when such a memory is configured and used on the same chip as other logic circuits or random access memory, etc., since the stored information is volatile, the information is written not at the time of product shipment, but after the device is mounted. This method has the disadvantage that it is inconvenient to use. In order to eliminate these drawbacks, the present invention collates stored information and input data using a semiconductor active element (variable resistance element and field effect transistor) whose resistance value changes irreversibly depending on applied voltage or current, or both. The illustrated embodiment will be described in detail below.

第2図は本発明の一実施例で、特に1ビットの回路構成
を示したものである。
FIG. 2 shows one embodiment of the present invention, particularly showing a 1-bit circuit configuration.

図において、,Rll,Rl2は可変抵抗素子、Qll
,Ql2は電界効果トランジスタ、DO,況は入力デー
タ線及び反転入力データ線、MOは情報の書込み時はア
ース電圧とし、読出し時はアース電圧と切りはなして照
合出力線とするノード、NOは情報の書込み時に・は書
込み電圧とし読出し時アース電圧とするノードである。
可変抵抗素子Rll,Rl2は臨界値以上の電圧又は電
流又はその両者を加えると、抵抗値が初期の高抵抗から
低抵抗へ、又は初期の低抵抗から高抵抗へ非可逆的に変
化するものである。
In the figure, , Rll, Rl2 are variable resistance elements, Qll
, Ql2 is a field effect transistor, DO is the input data line and the inverted input data line, MO is the ground voltage when writing information, and is separated from the ground voltage when reading information, making it a verification output line. NO is the information node. is a node that is used as a write voltage when writing, and as a ground voltage when read.
Variable resistance elements Rll and Rl2 are those whose resistance value changes irreversibly from an initial high resistance to a low resistance, or from an initial low resistance to a high resistance when a voltage or current or both exceeding a critical value is applied. be.

このRll,Rl。として高抵抗の場合と低抵抗の場合
の抵抗比が非常に大きく、高抵抗の場合に流れる電流が
低抵抗の場合に流れる電流に比べて無視できる程小さい
可変抵抗素子を用いれば、低抵抗を導通状態とすれば、
高抵抗は非導通状態と考えることができる。すなわち、
可変抵抗素子RllあるいはRl2が高抵抗か低抵抗か
によつて、情報“゜1゛か゜゛0゛かを記憶できる。こ
のような可変抵抗素子については、例えば昭和5拝電子
通信学会総合全国大会、集積回路部門、NO.35lC
゜多結晶シリコンのPROM゛にも説明されている。こ
)ではまず、抵抗値が初期の高抵抗から低抵抗へ変化す
る可変抵抗素子の場合について説明する。
This Rll, Rl. By using a variable resistance element, the resistance ratio between high resistance and low resistance is very large, and the current flowing in the case of high resistance is negligible compared to the current flowing in the case of low resistance. If it is in a conductive state,
High resistance can be considered a non-conducting state. That is,
Information “゜1゛” or “゜゛0” can be stored depending on whether the variable resistance element Rll or Rl2 has a high resistance or a low resistance. Regarding such variable resistance elements, for example, the General National Conference of the Society of Electronics and Communication Engineers Integrated circuit division, NO.35lC
It is also explained in ゜Polycrystalline silicon PROM゛. In this section, we will first explain the case of a variable resistance element whose resistance value changes from an initial high resistance to a low resistance.

いま、可変抵抗素子Rllが低抵抗で可変抵抗素子Rl
2が高抵抗の場合を情報“0゛と定義する。情報゜゜0
゛を書込む場合は入力データ線D。を高電圧に、反転入
力データ線T)。を低電圧に設定し、可変抵抗素子Rl
lが高抵抗から低抵抗へ非可逆的に変化する臨界値以上
の電圧又は電流又はその両者を印加するに必要な電圧(
以下「書込み電圧」と略す)を、情報の書込み時には書
込み電圧とし読出し時アース電圧とするノード(以下、
書込み・アース電圧線と称す)NOに印加する。さらに
鳩はアース電圧とする。この時、電界効果トランジスタ
Qllは導通しているため、可変抵抗素子Rllには臨
界値以上の電圧又は電流又はその両者が加わり、可変抵
抗素子Rllは高抵抗から低抵抗に非可逆的に変化する
。一方、電界効果トランジスタQl。は非導通のため、
可変抵抗素子Rl2には臨界値以上の電圧又は電流又は
その両者は加わらず、Rl2は高抵抗のま)である。情
報を読出す場合には書込み・アース電圧線NOはアース
電圧とし、鳩はアース電圧とは切離して照合出力線とす
る。
Now, variable resistance element Rll has a low resistance and variable resistance element Rll
When 2 is high resistance, it is defined as information “0゛.Information゜゜0”
When writing ゛, input data line D. to a high voltage, inverting the input data line T). is set to a low voltage, and the variable resistance element Rl
The voltage required to apply a voltage or current, or both, exceeding a critical value at which l changes irreversibly from high resistance to low resistance (
A node (hereinafter abbreviated as "write voltage") that is used as a write voltage when writing information and as a ground voltage when reading information (hereinafter referred to as "write voltage")
(referred to as the write/ground voltage line) is applied to NO. Furthermore, the pigeon is at ground voltage. At this time, since the field effect transistor Qll is conductive, a voltage or current, or both, exceeding a critical value is applied to the variable resistance element Rll, and the variable resistance element Rll irreversibly changes from high resistance to low resistance. . On the other hand, the field effect transistor Ql. is non-conducting, so
No voltage or current or both exceeding the critical value is applied to the variable resistance element Rl2, and Rl2 remains at a high resistance. When reading information, the write/ground voltage line NO is set to ground voltage, and NO is separated from the ground voltage and used as a verification output line.

上述のように情報゜“0゛が書込まれている場合、入力
データが“0゛(入力データ線D。が低電圧、反転入力
データ線百。が高電圧)であれば、可変抵抗素子Rll
及び電界効果トランジスタQl2は導通であるが、可変
抵抗素子Rl2及び電界効果トランジスタQェ,が非導
通のため、照合出力線MOとアース電圧線N。の間には
電流バスが形成されず、従つて照合出力線鳩は開放状態
となり、入力データと書込まれた記憶情報が一致してい
ることを検出できる。一方、入力データが“1゜゛(入
力データ線DOが高電圧、反転入力データ線D。が低電
圧)であれば、可変抵抗素子R,l及び電界効果トラン
ジスタQllがともに導通のため、照合出力線鳩とアー
ス電圧線N。の間には電流バスが形成され、従つて照合
出力線MOは接地状態となり、入力データと書込まれた
記憶情報とが不一致であることを検出できる。以上は情
報“゜0゛が書込まれた場合であるが、情報゛1゛が書
込まれる場合も、可変抵抗素子Rl,は高抵抗、可変抵
抗素子Rl2は低抵抗ということで、入力データが゜゜
1゛であれば、可変抵抗素子Rl2及び電界効果トラン
ジスタQllは導通であるが、可変抵抗素子Rll及び
電界効果トランジスタQl.は非導通のため、照合出力
線MOは開放状態で入力データと記憶情報の一致が検出
でき、一方、入力データが“0゛であれば、可変抵抗素
子Rl2及び電界効果トランジスタQl2がともに導通
のため、照合出力線M。
When the information "0" is written as described above, if the input data is "0" (input data line D. is low voltage, inverted input data line 10. is high voltage), the variable resistance element Rll
and field effect transistor Ql2 are conductive, but variable resistance element Rl2 and field effect transistor Qe are non-conductive, so that verification output line MO and ground voltage line N are connected. No current bus is formed between them, so the verification output line is in an open state, and it can be detected that the input data and the written storage information match. On the other hand, if the input data is "1°" (input data line DO is high voltage, inverted input data line D is low voltage), variable resistance elements R, l and field effect transistor Qll are both conductive, so verification output A current bus is formed between the line pigeon and the ground voltage line N. Therefore, the verification output line MO is grounded, and it is possible to detect a mismatch between the input data and the written memory information.The above is as follows. This is a case where the information "゜0゛" is written, but also when the information "1" is written, the variable resistance element Rl has a high resistance and the variable resistance element Rl2 has a low resistance, so the input data is 1'', variable resistance element Rl2 and field effect transistor Qll are conductive, but variable resistance element Rll and field effect transistor Ql. is non-conductive, so matching of the input data and stored information can be detected with the verification output line MO in an open state.On the other hand, if the input data is "0", both the variable resistance element Rl2 and the field effect transistor Ql2 are conductive. Therefore, the verification output line M.

は接地状態となり、入力データと記憶情報の不一致が検
出できる。次に可変抵抗素子Rll,Rl2が初期の低
抵抗から高抵抗へ非可逆的に遷移を起こすものである場
合には、可変抵抗素子Rllは低抵抗、Rl2は高抵抗
である゜“0゛情報を書込むためには、反転入力データ
線HOを高電圧に、入力データ線D。
is grounded, and a mismatch between input data and stored information can be detected. Next, if variable resistance elements Rll and Rl2 irreversibly transition from an initial low resistance to a high resistance, variable resistance element Rll has a low resistance and Rl2 has a high resistance. In order to write, the inverted input data line HO is brought to a high voltage and the input data line D is set to a high voltage.

を低電圧; に設定し、線N。に必要な電圧を印加して
非可逆的な変化を生じさせることにより行なう。即ち、
入力データ゜“0゛により書込みを行なう。また、情報
を読出す場合には、上述のように情報“0゛が書込まれ
ている場合は、入力データが“゜0゛で1 あれば鳩
は開放状態となり、一致していることが検出でき、入力
データが“1゛であれば、MOは接地状態となり、不一
致が検出できる。さらに情報゜゜1゛が書込まれる場合
も“゜0゛と゜゜1゛を、可変抵抗素子Rllと可変抵
抗素子Rl2を、電界効果トランジスタQllと電界効
果トランジスタQl2を、入力データ線D。と反転入力
データ線■。をそれぞれ置き換えれば同様に説明できる
。 第2図の構成の場合、ノードには書込み時アース電
圧とし、読出し時にはアース電圧と切離して照合出力線
とする必要があり、切替え操作又は切替え用のスイッチ
が必要である。この切替えのためには、例えば照合出力
線とアースとの間に電界効果トランジスタを設け、書込
み時はこのトランジスタを導通状態、読出し時には非導
通状態と−する構成をとればよい。 第3図は第2図の
回路を単位要素としてm行n列のマトリクス状に構成し
、横方向の照合出力線M,(j=0〜m−1)を共通に
接続し、また、縦方向のデータ入力線D汲び反転データ
入力線)I5i(1=0〜n−1)をそれぞれ共通に接
続し、さらに各単位要素の連想メモリ内の書込み・アー
ス電圧線N,(j=0〜k−1)の全てをk(自然数)
個の群に分割し、各群内の線は共通に接続し、全体とし
て記憶容量を拡張した連想メモ5りの具体的な実施例で
ある。
set to low voltage; line N. This is done by applying the necessary voltage to cause an irreversible change. That is,
Writing is performed using the input data ゜“0゛.Also, when reading information, if the information “0” is written as described above, if the input data is “゜0゛” and 1, the pigeon is If the MO is in an open state and a match can be detected and the input data is "1", the MO is in a grounded state and a match can be detected. Furthermore, when information ゜゜1゛ is written, ``゜0゛ and ゜゜1゛, variable resistance element Rll and variable resistance element Rl2, field effect transistor Qll and field effect transistor Ql2, input data line D and inverted input. The same explanation can be given by replacing the data lines . To make this switch, for example, a field effect transistor is provided between the verification output line and the ground, and this transistor is made conductive during writing and non-conductive during reading. In Fig. 3, the circuit shown in Fig. 2 is configured as a unit element in a matrix of m rows and n columns, and horizontal verification output lines M, (j = 0 to m-1) are commonly connected. , the vertical data input line D and the inverted data input line) I5i (1=0 to n-1) are connected in common, and the write/ground voltage lines N, in the content addressable memory of each unit element are connected in common. (j=0 to k-1) are all k (natural number)
This is a specific example of an associative memo 5 which is divided into groups and the lines within each group are commonly connected to expand the storage capacity as a whole.

第3図において、情報の書込み時、M,をアース電圧
とし、さらに書込み・アース電圧線N,(j=O−k−
1)のうち必要なものだけについて任意の時間間隔で任
意の時間、書込み電圧を順O次与えることにより、k回
又はそれ以下の回数でマトリクスのj行に情報を書込む
ことができる。
In FIG. 3, when writing information, M, is set to the ground voltage, and the write/ground voltage line N, (j=O-k-
By sequentially applying write voltages to only the necessary items in 1) at arbitrary time intervals and at arbitrary times, information can be written to j rows of the matrix k times or less.

なお、にとアースの間に電界効果トランジスタ(以下「
引抜きトランジスタ」と略す)を設けた場合には、各単
位要素内の引抜きトランジスタのゲートを横方向に共通
に接続するか又は横方向のn個の引抜きトランジスタを
融合して1個とし共有して使えるようにするかして、こ
のトランジスタを導通状態とし、さらに上記と同じく、
書込み・アース電圧線Nj(j=0〜k−1)のうち必
要なものだけについて任意の時間間隔で任意の時間、書
込み電圧を順次与えることにより、k回又はそれ以下の
回数でj行に情報を書込むことができる。こ)で、k=
1の場合には、一度にj行の連想メモリ全てに情報を書
込むことになる。このときj行のn個の連想メモリに電
流を流して書込みを行なうが、電流が大きく、共通に接
続してあるM,、又は引抜きトランジスタを設けた場合
は引抜きトランジスタとM,に、問題となるほど大きな
電流を流さねばならない時には、n個の連想メモリを任
意の個数ずつの連想メモリにk(k≧2)分割し、2回
以上に分けてj行のn個の連想メモリに書込みを行なう
ようにすれば、M,又は引抜きトランジスタとM,に一
度に大きな電流を流す必要はなくなり、その結果、これ
らの占有面積も削減することがてきる。上述のように、
印加電圧又は電流又はその両者により抵抗値が非可逆的
に変化する可変抵抗素子と電界効果トランジスタを用い
て記憶情報と入力データを照合し、両者の一致・不一致
を検出でき−る連想メモリとすることにより、その作用
を利用してランダムアクセスメモリの不良ビット救済に
応用できる。即ち、上述のデータ入力線D,及び反転デ
ータ入力線五,にランダムアクセスメモリのアドレス線
Ai及びKをそれぞれ接続し、入力;データとしてラン
ダムアクセスメモリのアドレス情報を用い、連想メモリ
にランダムアクセスメモリの不良ビットのアドレスを書
込んで記憶しておけば、ランダムアクセスメモリのアド
レス情報が不良ビットのアドレスか良ビットのアドレス
かを=検出することができる。いま、照合出力線M,は
あらかじめプリチャージされ高電圧状態になつている場
合を考える。このとき、ランダムアクセスメモリのアド
レス情報が不良ビットのアドレスであれば、連想メモリ
の記憶情報とランダムアクセ弓スメモリのアドレス情報
は一致しているため、照合出力線M。−M..一,のう
ち対応する一本だけが開放となり、高電圧状態を保つ。
一方、ランダムアクセスメモリのアドレス情報が良ビッ
トのアドレスであれば、連想メモリの記憶情報とランダ
ムアクセスメモリのアドレス情報は不一致のため、照合
出力線M,は全て接地となる。従つて、照合出力線の出
力によつて予備に設けたメモリと不良ビットを切替え得
る回路を付加することにより、ランダムアクセスメモリ
の不良ビットを救済することができる。 又、上記連想
メモリはランダムアクセスメモリの不良ビットのアドレ
スを不揮発性の情報として)記憶するため、不良ビット
のアドレスを製品出荷時(装置実装前)に書込むことが
でき、製品として外部から見たときは常に100%良ビ
ットのランダムアクセスメモリとして提供することがで
きる。 なお、以上説明した実施例においては電界効果
トランジスタを使用しているが、これは、他の各種の半
導体能動素子を用いて構成することも可能である。
In addition, a field effect transistor (hereinafter referred to as "
(abbreviated as "pulled out transistor"), the gates of the pulled out transistors in each unit element are commonly connected in the horizontal direction, or the n drawn out transistors in the horizontal direction are combined and shared as one. Make this transistor conductive by making it usable, and then, as above,
By sequentially applying a write voltage to only the necessary ones of the write/ground voltage lines Nj (j=0 to k-1) at arbitrary time intervals for an arbitrary time, row j is applied k times or less. Information can be written. ), k=
In the case of 1, information is written to all j rows of associative memories at once. At this time, a current is applied to the n content addressable memories in the j row to perform writing, but the current is large and a problem may occur in the commonly connected M, or in the case where a pullout transistor is provided, the pullout transistor and M. When a large current needs to flow, divide the n associative memories into an arbitrary number of k (k≧2) associative memories, and write to the n associative memories in j rows twice or more. By doing so, there is no need to flow a large current through M or the extraction transistor and M at once, and as a result, the area occupied by these can also be reduced. As mentioned above,
A variable resistance element whose resistance value changes irreversibly depending on applied voltage or current, or both, and a field effect transistor are used to collate stored information and input data to create an associative memory that can detect coincidence or mismatch between the two. Therefore, this effect can be used to repair defective bits in random access memory. That is, the address lines Ai and K of the random access memory are connected to the data input line D and the inverted data input line 5, respectively, and the address information of the random access memory is used as input data, and the address information of the random access memory is connected to the associative memory. By writing and storing the address of the defective bit, it is possible to detect whether the address information in the random access memory is the address of the defective bit or the address of the good bit. Now, let us consider the case where the verification output line M, has been precharged and is in a high voltage state. At this time, if the address information of the random access memory is the address of the defective bit, the storage information of the associative memory and the address information of the random access memory match, so the verification output line M is output. -M. .. Only one of the corresponding wires is open, maintaining a high voltage state.
On the other hand, if the address information of the random access memory is an address with good bits, the storage information of the associative memory and the address information of the random access memory do not match, so all verification output lines M are grounded. Therefore, by adding a circuit that can switch between a spare memory and a defective bit by the output of the verification output line, the defective bit of the random access memory can be relieved. In addition, since the associative memory mentioned above stores the address of the defective bit in the random access memory as non-volatile information, the address of the defective bit can be written at the time of product shipment (before device mounting), and the product can be seen from the outside. It can always provide 100% good bit random access memory. Although field effect transistors are used in the embodiments described above, it is also possible to construct them using various other semiconductor active elements.

以上説明したように、本発明の連想メモリは、印加電
圧又は電流又はその両者により抵抗値が高抵抗から低抵
抗へ又は低抵抗から高抵抗へ非可逆的に変化する可変抵
抗素子と電界効果トランジスタ等の半導体能動素子を用
いて情報を記憶し、その記憶情報と入力データとの照合
をおこなうものであるから、回路構成が簡単で素子数が
少なく、従つて占有面積が小さくでき、また、情報を照
合して不一致の場合にしか電流が流れないので消費電力
が小さくでき、大容量化が容易に実現できる利点がある
As explained above, the associative memory of the present invention includes a variable resistance element and a field effect transistor whose resistance value changes irreversibly from high resistance to low resistance or from low resistance to high resistance depending on applied voltage or current or both. Since information is stored using semiconductor active elements such as , and the stored information is compared with input data, the circuit configuration is simple and the number of elements is small, so the occupied area can be small. Since the current flows only when there is a mismatch, the power consumption can be reduced and the capacity can be increased easily.

また、大容量化した場合、分割して書込みを行ない得る
構成をとることによつて全体としての占有面積を削減す
ることができる。 更に、この連想メモリを他の論理回
路あるいはランダムアクセスメモリ等と同一チップ上に
構成して使用する場合、記憶情報が不揮発性であるため
、情報の書込みは製品出荷時(装置実装前)に行なえる
ことになつて、使用上便利である。特に、該連想メモリ
をランダムアクセスメモリの不良ビット救済に応用する
場合、不良ビットのアドレスを製品出荷時に書込むこと
ができるため、製i 品として外部からみた時は常に
100%良ビットのランダムアクセスメモリとして提供
できる利点がある。
Furthermore, when increasing the capacity, the overall occupied area can be reduced by adopting a configuration that allows writing to be performed in parts. Furthermore, when this associative memory is configured and used on the same chip as other logic circuits or random access memory, etc., the information cannot be written at the time of product shipment (before device mounting) because the stored information is non-volatile. As a result, it is convenient to use. In particular, when this associative memory is applied to repair defective bits in random access memory, the address of the defective bit can be written at the time of product shipment, so random access with 100% good bits is always possible when viewed from the outside as a manufactured product. It has the advantage of being able to serve as memory.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の連想メモリの回路図、第2図は本発明
の連想メモリの一実施例の回路図、第3図はm行n列の
マトリクス状に連想メモリを配列して記憶容量を拡大し
た本発明の連想メモリの一実施例を示す図である。 Dピ・・・・・入力データ線、荀・・・・・反転入力デ
ータ線、W,・・・・・・書込み線、Mr・・・・・照
合出力線、Nj・・・・・・書込み・アース電圧線、Q
1〜10及びQIj・・・・・・電界効果トランジスタ
、R,,・・・・・・可変抵抗素子。
Fig. 1 is a circuit diagram of a conventional associative memory, Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment of an associative memory of the present invention, and Fig. 3 is a circuit diagram of an associative memory according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an enlarged example of the associative memory of the present invention. D pin...Input data line, Xun...Inverted input data line, W,...Write line, Mr...Verification output line, Nj... Write/ground voltage line, Q
1 to 10 and QIj...field effect transistor, R,...variable resistance element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 臨界値以上の電圧又は電流又はその両者を加えるこ
とにより抵抗値が高抵抗から低抵抗又は低抵抗から高抵
抗へ非可逆的に変化する第1及び第2の可変抵抗素子と
、制御端子への印加電圧により導通、非導通が制御され
る第1及び第2の半導体能動素子とを具備し、情報の書
込み時アース電圧とし読出し時はアース電圧とは切りは
なし照合出力線とする第1のノードと、情報の書込み時
には書込み電圧を印加し読出し時にはアース電圧とする
第2のノードの間に、前記第1の可変抵抗素子と前記第
1の半導体能動素子とからなる直列回路と、前記第2の
可変抵抗素子と前記第2の半導体能動素子とからなる直
列回路とを接続し、前記第1の半導体能動素子の制御端
子には入力データ線を、前記第2の半導体能動素子の制
御端子には反転入力データ線を接続したことを特徴とす
る連想メモリ。 2 前記第1のノードを第3の半導体能動素子を介して
アースに接続し、前記第3の半導体能動素子を情報の書
込み時には導通状態に、読出し時には非導通状態にする
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の連想メモ
リ。 3 前記第1の可変抵抗素子と前記第1の半導体能動素
子とからなる直列回路と、前記第2の可変抵抗素子と前
記第2の半導体能動素子とからなる直列回路とを単位要
素として、該単位要素をマトリクス状に配列し、各単位
要素内の横方向の第1のノードを共通に接続し、各単位
要素内の縦方向の入力データ線及び反転入力線をそれぞ
れ共通に接続し、更に各単位要素内の第2のノードのマ
トリクス内全体を任意の個数ずつのノードからなる任意
の個数のノード群に分割し、各ノード群内のノードは共
通に接続して、情報の書込み時には前記の各ノード群を
任意の時間々隔で任意の時間だけ順次書込み電圧とし、
読出し時には全てのノード群をアース電圧とすることを
特徴とする特許請求の範囲第1項もしくは第2項記載の
連想メモリ。 4 前記連想メモリをランダムアクセスメモリを形成し
た半導体基板と同一基板上に構成し、ランダムアクセス
メモリのアドレス情報を第1ならびに第2の半導体能動
素子に与え、ランダムアクセスメモリの不良ビットのア
ドレスを記憶させることを特徴とする特許請求の範囲第
3項記載の連想メモリ。
[Claims] 1. First and second variable resistors whose resistance value irreversibly changes from high resistance to low resistance or from low resistance to high resistance by applying a voltage or current or both of a critical value or more. element, and first and second semiconductor active elements whose conduction and non-conduction are controlled by the voltage applied to the control terminal, and the ground voltage is used when writing information, and the verification output is independent of the ground voltage when reading information. The first variable resistance element and the first semiconductor active element are connected between a first node which is a wire and a second node to which a write voltage is applied when writing information and a ground voltage is applied when reading information. A series circuit is connected to a series circuit consisting of the second variable resistance element and the second semiconductor active element, and an input data line is connected to the control terminal of the first semiconductor active element, and an input data line is connected to the control terminal of the first semiconductor active element. An associative memory characterized in that an inverted input data line is connected to a control terminal of a semiconductor active element. 2. A patent characterized in that the first node is connected to ground via a third semiconductor active element, and the third semiconductor active element is brought into a conductive state when writing information and is brought into a non-conductive state when reading information. An associative memory according to claim 1. 3. A series circuit consisting of the first variable resistance element and the first semiconductor active element, and a series circuit consisting of the second variable resistance element and the second semiconductor active element as unit elements, The unit elements are arranged in a matrix, the horizontal first nodes in each unit element are commonly connected, the vertical input data lines and inverted input lines in each unit element are each commonly connected, and The entire matrix of second nodes in each unit element is divided into an arbitrary number of node groups each consisting of an arbitrary number of nodes, and the nodes within each node group are commonly connected, and when writing information, the Each node group is sequentially set to a write voltage for an arbitrary time at an arbitrary time interval,
3. The content addressable memory according to claim 1 or 2, wherein all node groups are set to ground voltage during reading. 4. The associative memory is configured on the same substrate as the semiconductor substrate on which the random access memory is formed, address information of the random access memory is provided to the first and second semiconductor active elements, and addresses of defective bits of the random access memory are stored. 4. The associative memory according to claim 3, wherein the associative memory is configured to:
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