KR20220154393A - Content-Addressable Memory and Method for Degree of Match Detection Using them - Google Patents

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KR20220154393A KR1020210061883A KR20210061883A KR20220154393A KR 20220154393 A KR20220154393 A KR 20220154393A KR 1020210061883 A KR1020210061883 A KR 1020210061883A KR 20210061883 A KR20210061883 A KR 20210061883A KR 20220154393 A KR20220154393 A KR 20220154393A
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Abstract

The present invention relates to a content addressable memory device and a method for detecting data consistency using the same. In a plurality of TCAM unit cells connected in parallel based on a match line, the TCAM unit cell comprises: a memory cell connected to the match line and including a cantilever electrode, a first electrode, and a second electrode; a comparison transistor unit searching for a memory according to voltage application to a search line and a search line bar, and including a first transistor and a second transistor having an on-resistance of a predetermined value or more; an access transistor unit including a third transistor and a fourth transistor operating in a way that the cantilever electrode is grounded to the first electrode and the second electrode according to the voltage application to a bit line and a bit line bar; and a match line amplifier circuit detecting a discharge rate at one end of the match line, wherein the match line amplifier circuit detects data consistency for search data by causing a voltage drop at an output terminal with a time difference according to a number of mismatched bits. The content addressable memory device can detect consistency for search data by classifying a match line discharge time according to a number of mismatched bits by applying a memory element with a high on/off resistance ratio.

Description

내용 주소화 기억 장치 및 이를 이용한 일치도 감지 방법{Content-Addressable Memory and Method for Degree of Match Detection Using them} Content addressable memory device and match detection method using the same {Content-Addressable Memory and Method for Degree of Match Detection Using them}

본 발명은 내용 주소화 기억 장치를 이용한 일치도 감지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불일치 비트 수에 따른 매치 라인 방전 시간을 구분하여 검색 데이터에 대한 일치도 감지가 가능한 내용 주소화 기억 장치를 이용한 일치도 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a match detection method using a content addressable memory device, and more particularly, to a match line detection method using a content addressable memory device capable of detecting the match level of search data by classifying match line discharge time according to the number of mismatch bits. It's about how.

최근 인공지능, 빅데이터 분야에서 대용량 반도체 메모리 소자에 대한 수요가 증가하고 있다. 기존의 임의 접근 기억 장치로 대표되는 메모리 소자의 경우 데이터 저장 기능만을 담당하며, 데이터의 연산은 대부분 중앙 처리 장치 (central processing unit, CPU)에서 수행된다. 따라서, 데이터 연산 동작은 메모리 소자에 저장된 데이터를 중앙 처리 장치로 불러와 연산한 뒤 그 결과를 다시 메모리 소자에 저장하는 과정을 반복하게 된다. 이는 필연적으로 CPU와 메모리 소자 간의 데이터 버스 체증을 유발하여 저전력/고성능 반도체 칩 구현에 한계가 되고 있다.Recently, demand for large-capacity semiconductor memory devices is increasing in the field of artificial intelligence and big data. In the case of a memory device represented by an existing random access memory device, it is responsible for only a data storage function, and most of data operations are performed in a central processing unit (CPU). Therefore, the data operation operation repeats the process of loading data stored in the memory device to the central processing unit, performing the calculation, and then storing the result in the memory device again. This inevitably causes data bus congestion between the CPU and the memory device, limiting the implementation of low-power/high-performance semiconductor chips.

한편, 내용 주소화 기억 장치는 기존의 임의 접근 기억 장치와는 다르게, 데이터 저장 기능뿐만 아니라 데이터 검색 기능을 수행할 수 있다. 또한, 이런 검색 동작은 모든 저장된 데이터와 검색 데이터를 동시에 병렬적으로 비교하여 수행하기 때문에 고속 동작이 가능하다. 따라서, CPU와 메모리 간의 상호작용 없이 메모리 소자 내에서 저전력/고성능 검색이 가능한 메모리 소자로서 인공지능, 딥러닝 분야에서 각광받고 있다. 그러나, 기존의 CMOS (SRAM) 기반의 터너리 내용 주소화 기억 장치는 16개의 트랜지스터로 이루어져 있어서 대용량 집적 및 활용에는 한계가 존재한다. 이를 극복하기 위하여 자기 저항 메모리 또는 상변화 메모리와 같은 차세대 비휘발성 메모리를 적용한 내용 주소화 기억 장치가 제안되었지만, 낮은 on/off 저항 비로 인하여 감지 마진이 저하되며 일치도를 감지하는 등의 응용에는 한계가 있다. Meanwhile, unlike conventional random access storage devices, the content-addressable storage device can perform a data search function as well as a data storage function. In addition, since this search operation is performed by simultaneously comparing all stored data and search data in parallel, high-speed operation is possible. Therefore, as a memory device capable of low-power / high-performance search within a memory device without interaction between a CPU and a memory, it is in the spotlight in the fields of artificial intelligence and deep learning. However, conventional CMOS (SRAM)-based ternary content addressable memory devices consist of 16 transistors, so there are limitations in large-capacity integration and utilization. In order to overcome this, a content addressable memory device using next-generation non-volatile memory such as magnetoresistive memory or phase change memory has been proposed. have.

한국공개특허 10-2020-0132442호는 내용 주소화 메모리 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 내용 주소화 메모리 장치에 있어서, 제 1 측면에 따른 내용 주소화 메모리 장치 는 직렬 접속된 복수의 내용 주소화 메모리 셀들을 각각 포함하는 복수의 워드라인들; 검색하고자 하는 검색 값 에 따라, 상기 내용 주소화 메모리 셀에 제 1 검색 비트 및 반전된 제 1 검색 비트를 각각 전달하는 검색 데이 터 레지스터; 상기 내용 주소화 메모리 셀의 매치라인에 프리차지 전압을 상기 워드라인 단위로 인가하는 매치 라인 프리차지부; 상기 내용 주소화 메모리 셀의 접지라인의 단부와 접지 사이에 각 워드라인 별로 접속되어 상 기 매치라인에 대하여 풀다운 경로의 생성 여부를 조절하는 풀다운 경로 제어부; 및 상기 내용 주소화 메모리 셀의 매치라인의 전압 상태를 상기 워드라인 단위로 감지하여, 상기 검색 값과 상기 워드라인에 포함된 내용 주 소화 메모리 셀들에 저장된 정보의 비교 결과를 출력하는 감지 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Korean Patent Publication No. 10-2020-0132442 relates to a content addressable memory device and an operating method thereof. In the content addressable memory device, the content addressable memory device according to the first aspect includes a plurality of serially connected content addressable devices. a plurality of word lines each including memory cells; a search data register transferring a first search bit and an inverted first search bit to the content addressable memory cell, respectively, according to a search value to be searched; a match line pre-charge unit for applying a pre-charge voltage to match lines of the content-addressable memory cells in units of word lines; a pull-down path controller connected between an end of the ground line of the content-addressable memory cell and a ground for each word line and controlling whether to generate a pull-down path for the match line; and a sense amplifier configured to sense the voltage state of the match line of the content addressable memory cell in units of the word line and output a comparison result between the search value and information stored in content addressable memory cells included in the word line. It is characterized by doing.

한국공개특허 10-2020-0140167호는 터너리 내용 주소화 메모리 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 복수의 함수들의 연산 결과에 대한 룩-업 테이블(look-up table)을 저장하는 캐시 메모리(cache memory), 마스크 비트(mask bit)들을 생성하는 근사 유닛(approximation unit), 및 상기 마스크 비트에 기반하여 입력된 키에 상응하는 근사 입력 값을 획득하고, 상기 획득된 근사 입력 값에 대응하는 출력 값을 상기 룩-업 테이블에서 검색하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Korean Patent Publication No. 10-2020-0140167 relates to a ternary content addressable memory and a method for operating the same, a cache memory for storing a look-up table for operation results of a plurality of functions ), an approximation unit for generating mask bits, and an approximate input value corresponding to an input key based on the mask bit, and an output value corresponding to the obtained approximate input value It may be characterized in that it includes a controller for searching in the look-up table.

한국공개특허 제10-2020-0132442호(2020.11.25.)Korean Patent Publication No. 10-2020-0132442 (2020.11.25.) 한국공개특허 제10-2020-0140167호(2020.12.15.)Korean Patent Publication No. 10-2020-0140167 (2020.12.15.)

본 발명의 일 실시예는 높은 ON/OFF 저항비를 갖는 메모리 소자를 적용한 내용 주소화 기억 장치를 구현함에 따라 불일치 비트 수에 따른 매치 라인 방전 시간을 구분하여 검색 데이터에 대한 일치도 감지가 가능한 내용 주소화 기억 장치 및 이를 이용한 일치도 감지 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention implements a content addressable memory device to which a memory element having a high ON/OFF resistance ratio is applied, and thus a content address capable of detecting the degree of coincidence with respect to search data by distinguishing the match line discharge time according to the number of mismatch bits. An image memory device and a matching method using the same are provided.

본 발명의 일 실시예는 다른 차세대 메모리에 비해 높은 저항 비를 가지는 전기기계 메모리 소자를 활용하여 데이터 검색 시 일치도를 감지함으로써, 인공지능 분야에 활용 가능한 내용 주소화 기억 장치 및 이를 이용한 일치도 감지 방법을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention provides a content addressable memory device that can be used in the field of artificial intelligence and a method for detecting consistency using the same by detecting the degree of coincidence during data search by utilizing an electromechanical memory device having a higher resistance ratio than other next-generation memories. want to provide

실시예들 중에서, 본 발명은 내용 주소화 기억 장치는 매치라인을 기준으로 병렬로 연결된 다수의 TCAM 유닛 셀에 있어서, 상기 TCAM 유닛 셀은 상기 매치라인과 연결되고, 캔틸레버 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 메모리 셀과, 서치라인과 서치라인 바의 전압 인가에 따라 메모리 검색을 수행하며, 일정 값 이상의 온 저항을 갖는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하는 비교 트랜지스터부와, 비트라인과 비트라인 바의 전압 인가에 따라 상기 캔틸레버 전극이 상기 제1 전극 및 제2 전극에 접지되는 방식으로 동작하는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함하는 접근 트랜지스터부와, 상기 매치라인의 일단에 방전 속도를 감지하는 매치라인 증폭기 회로를 포함하며, 상기 매치라인 증폭기 회로는 출력단에서 불일치 비트 수에 따라 시차를 두고 전압 강하를 일으켜 검색 데이터에 대한 데이터 일치도를 감지하는 것을 특징으로 한다. Among the embodiments, the content addressable storage device of the present invention includes a plurality of TCAM unit cells connected in parallel with respect to a match line, wherein the TCAM unit cells are connected to the match line, and include a cantilever electrode, a first electrode, and a second electrode. A memory cell including two electrodes, a comparison transistor unit including a first transistor and a second transistor that perform a memory search according to the application of voltages to the search line and the search line bar, and have on-resistances greater than or equal to a predetermined value; and a bit line and an access transistor unit including a third transistor and a fourth transistor operating in such a way that the cantilever electrode is grounded to the first electrode and the second electrode according to the application of a voltage to the bit line bar, and a discharge at one end of the match line A matchline amplifier circuit for detecting speed is included, and the matchline amplifier circuit is characterized in that the matchline amplifier circuit detects data consistency with respect to search data by causing a voltage drop at an output terminal at a time difference according to the number of mismatch bits.

상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터와 각각 연결된 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함한다. The comparison transistor unit further includes a first resistor and a second resistor respectively connected to the first transistor and the second transistor.

상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터의 사이즈를 조절하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The comparison transistor unit may increase on-resistance by adjusting sizes of the first transistor and the second transistor.

상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 연결된 상기 서치라인에 인가되는 전압을 조절하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The comparison transistor unit may increase on-resistance by adjusting a voltage applied to the search line connected to gates of the first transistor and the second transistor.

상기 비교 트랜지스터부의 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 터널링 전계 효과 트랜지스터(TFET)로 구성하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The first transistor and the second transistor of the comparison transistor unit are configured as tunneling field effect transistors (TFETs) to increase on-resistance.

실시예들 중에서, 본 발명은 내용 주소화 기억 장치 및 이를 이용한 데이터 일치도 감지 방법은 매치 라인을 기준으로 병렬로 연결된 다수의 TCAM 유닛 셀에서 데이터 검색은 상기 유닛 셀의 비교 트랜지스터부를 통해 동작하며, 상기 비교 트랜지스터부의 제1 트랜지스터의 게이트에 연결된 서치라인 및 제2 트랜지스터의 게이트에 연결된 서치라인 바에 검색하고자 하는 검색 데이터를 인가하는 단계와, 저장된 데이터와 상기 검색 데이터의 일치/불일치 여부를 감지하되, 불일치 비트 수에 따른 출력단 전압 강하의 시차 구분을 통해 데이터 일치도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Among the embodiments, in the content addressable memory device and method for detecting data consistency using the same, data retrieval from a plurality of TCAM unit cells connected in parallel with respect to a match line is operated through a comparison transistor unit of the unit cell. Applying search data to be searched to a search line connected to the gate of the first transistor and a search line bar connected to the gate of the second transistor of the comparison transistor unit; It is characterized in that it includes the step of detecting the data consistency through time difference discrimination of the voltage drop of the output terminal according to the number of bits.

상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터와 각각 연결된 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The comparison transistor unit may further include a first resistor and a second resistor respectively connected to the first transistor and the second transistor.

상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터의 사이즈를 조절하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The comparison transistor unit may increase on-resistance by adjusting sizes of the first transistor and the second transistor.

상기 데이터 검색 시'0'을 검색하고자 하는 경우에는 상기 서치라인에 저전압(GND)를 인가하고, 서치라인 바에 고전압(VDD)를 인가하고, 상기 데이터 검색 시'1'을 검색하고자 하는 경우에는 서치라인에 고전압(VDD)을 인가하고, 상기 서치라인 바에 저전압(GND)을 인가하는 것을 특징으로 한다.When searching for '0' during the data search, a low voltage (GND) is applied to the search line and a high voltage (VDD) is applied to the search line bar. When searching for '1' during the data search, a search A high voltage (VDD) is applied to the line, and a low voltage (GND) is applied to the search line bar.

상기 저장된 데이터와 검색 데이터가 일치하는 경우 매치라인이 고전압으로 유지되는 것을 특징으로 한다.When the stored data and the retrieved data match, the match line is maintained at a high voltage.

상기 저장된 데이터와 검색 데이터가 불일치할 경우, 상기 매치라인이 방전되며 불일치하는 비트 수가 증가할수록 상기 매치라인의 방전속도가 증가하는 것을 특징으로 한다.When the stored data and the retrieved data do not match, the match line is discharged, and the discharge rate of the match line increases as the number of mismatched bits increases.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치 및 이를 이용한 일치도 감지 방법은 높은 ON/OFF 저항비를 갖는 메모리 소자를 적용한 내용 주소화 기억 장치를 구현함에 따라 불일치하는 비트 수에 따른 매치라인 방전 시간을 구분하여 검색 데이터에 대한 일치도 감지가 효율적으로 진행되도록 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a content addressable memory device and a matching degree detection method using the same implement a content addressable memory device to which a memory element having a high ON/OFF resistance ratio is applied, and match line discharge according to the number of mismatched bits. By dividing the time, it is possible to efficiently detect the degree of matching with the search data.

본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치 및 이를 이용한 일치도 감지 방법은 다른 차세대 메모리에 비해 높은 저항 비를 가지는 전기기계 메모리 소자를 활용하여 데이터 검색 시 일치도를 감지함으로써, 인공지능 분야에 활용 가능한 반도체 기억 장치를 제공하는 효과를 얻을 수 있다. A content addressable memory device and a matching degree detection method using the same according to an embodiment of the present invention utilizes an electromechanical memory device having a higher resistance ratio than other next-generation memories to detect matching during data search, and thus can be used in the field of artificial intelligence. The effect of providing a possible semiconductor memory device can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치의 상태에 따른 매치 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치를 이용한 일치도 감지 방법을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치를 도시한 것이다.
1 is a diagram schematically showing the configuration of a content addressable storage device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining match information according to a state of a content addressable storage device according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates a method for detecting a degree of agreement using a content addressable storage device according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a content addressable storage device according to another embodiment of the present invention.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiment can be changed in various ways and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in this application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that no intervening elements exist. Meanwhile, other expressions describing the relationship between components, such as “between” and “immediately between” or “adjacent to” and “directly adjacent to” should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions in the singular number should be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “having” refer to an embodied feature, number, step, operation, component, part, or these. It should be understood that it is intended to indicate that a combination exists, and does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (eg, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, and each step clearly follows a specific order in context. Unless otherwise specified, it may occur in a different order than specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.

이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a content addressable storage device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도 1a는 내용 주소화 기억장치의 단위 셀을 도시한 것이고, 도 1b는 단위 워드를 구성하는 매치라인(Match Line, ML)을 도시한 것이다. Referring to FIG. 1, FIG. 1A shows a unit cell of a content addressable memory device, and FIG. 1B shows a match line (ML) constituting a unit word.

먼저, 도 1a을 참조하여 단위 셀을 설명하면, 단위 셀은 데이터 저장을 담당하는 전기기계 메모리 셀(100)와 접근 트랜지스터부 및 데이터 검색 동작을 위한 비교 트랜지스터부(110)를 포함한다. First, referring to FIG. 1A , the unit cell includes an electromechanical memory cell 100 responsible for storing data, an access transistor unit, and a comparison transistor unit 110 for a data search operation.

비교 트랜지스터부(110)는 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 포함하고, 매치라인 방전 전류 조절을 위한 2개의 저항 성분 (R1, R2)이 연결된다. 또한, 접근 트랜지스터부는 메모리 셀(100) 양측에 제3 트랜지스터(M3) 및 제4 트랜지스터(M4)를 포함한다. The comparison transistor unit 110 includes a first transistor M1 and a second transistor M2, and two resistance components R1 and R2 for adjusting the match line discharge current are connected. In addition, the access transistor unit includes a third transistor M3 and a fourth transistor M4 on both sides of the memory cell 100 .

제3 트랜지스터(M3) 및 제4 트랜지스터(M4)의 게이트에 워드라인 (Word Line, WL)이 연결되어 있고, 제3 트랜지스터(M3) 및 제4 트랜지스터(M4) 각각의 드레인에 비트라인 (Bit Line, BL)과 비트라인 바 (/Bit Line, /BL)가 연결되어 전기기계 메모리 셀(100)의 전류 경로(저장 데이터)를 스위칭 할 수 있다. A word line (WL) is connected to the gates of the third and fourth transistors M3 and M4, and a bit line (Bit Line) is connected to the drains of the third and fourth transistors M3 and M4, respectively. Line, BL) and the bit line bar (/Bit Line, /BL) are connected to switch the current path (stored data) of the electromechanical memory cell 100.

제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)의 게이트에는 각각 서치라인 (Search Line, SL)과 서치라인 바 (/Search Line, /SL)가 연결되며, 검색하고자 하는 데이터를 셀에 인가하여 검색 동작을 수행한다. 저장된 데이터와 검색 데이터의 일치/불일치에 따라 매치라인 (Match Line, ML)의 전압이 유지되거나 방전된다. 하나 이상의 셀이 불일치할 경우 매치라인이 방전되며, 불일치하는 비트 수가 증가할수록 매치라인의 방전 전류가 커져 방전 속도가 빨라진다. 이를 통해 내용 주소화 기억 장치의 데이터 일치도를 감지할 수 있다. A search line (SL) and a search line bar (/Search Line, /SL) are connected to the gates of the first transistor M1 and the second transistor M2, respectively, and data to be searched is applied to the cell to perform a search operation. The voltage of the match line (ML) is maintained or discharged according to the matching/mismatching of the stored data and the search data. When one or more cells are mismatched, the matchline is discharged. As the number of mismatched bits increases, the discharge current of the matchline increases and the discharge rate increases. Through this, the data consistency of the content addressable storage device can be detected.

도 1b를 참조하여 단위 워드를 설명하면, 단위 워드는 매치라인(ML)을 기준으로 병렬로 연결된 다수의 TCAM 단위 셀을 포함한다. 데이터 검색 동작 시 불일치하는 셀의 수가 증가할수록 매치 라인의 방전 시간이 짧아지며, 이를 매치 라인 증폭기 회로 (Match Line Sense amplifier, MLSA)가 감지한다.Referring to FIG. 1B, the unit word includes a plurality of TCAM unit cells connected in parallel with respect to the match line ML. During the data search operation, as the number of mismatched cells increases, the discharge time of the match line becomes shorter, which is detected by the match line sense amplifier (MLSA).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치의 상태에 따른 매치 정보를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining match information according to a state of a content addressable storage device according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 표 1을 참조하여 내용 주소화 기억 장치를 이용한 데이터 저장 및 데이터 저장 시 동작을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 데이터 저장은 접근 트랜지스터 (M3, M4)를 통해 메모리 셀의 양쪽에 위치한 전극 (L1, L2)에 전압을 인가하면, 캔틸레버 전극이 메모리 셀 양쪽의 전극 L1 또는 L2에 접지되는 방식으로 동작한다. 또한, 데이터 검색은 비교 트랜지스터(M1, M2)를 통해 동작한다. 비교 트랜지스터 중 제1 트랜지스터(M1)의 게이트는 서치라인(SL)에 연결되고, 제2 트랜지스터(M2)는 서치라인 바에(/SL) 연결된다. Referring to FIG. 2 and Table 1, data storage using the content-addressable storage device and operations during data storage will be described as follows. First, data storage operates in such a way that when voltage is applied to the electrodes L1 and L2 located on both sides of the memory cell through the access transistors M3 and M4, the cantilever electrode is grounded to the electrode L1 or L2 on both sides of the memory cell. . Also, data retrieval operates through the comparison transistors M1 and M2. Among the comparison transistors, the gate of the first transistor M1 is connected to the search line SL, and the second transistor M2 is connected to the search line bar (/SL).

아래의 표 1을 참조하면,'0'을 검색하고자 하는 경우에는 서치라인에 저전압(GND)를 인가하고, 서치라인 바에 고전압(VDD)를 인가한다. 반대로, '1'을 검색하고자 하는 경우에는 서치라인에 고전압(VDD)을 인가한다. Referring to Table 1 below, when searching for '0', a low voltage (GND) is applied to the search line and a high voltage (VDD) is applied to the search line bar. Conversely, if '1' is to be searched for, a high voltage (VDD) is applied to the search line.

Figure pat00001
Figure pat00001

< 표 1 >< Table 1 >

검색 데이터와 저장 데이터가 일치(Match)하는 경우 도 2a와 같이 방전 전류 경로가 형성되지 않아 전압 강하가 일어나지 않고, 매치 라인이 고전압으로 유지된다. 반면, 검색 데이터와 저장 데이터가 불일치(Mismatch)인 경우 도 2b와 같이 메모리 셀의 캔틸레버 전극과 서치라인과 연결된 비교 트랜지스터(M1)를 통해 접지까지 연결되는 방전 전류 경로가 형성되어 매치 라인의 전압 강하가 일어난다. 또한, 저장된 데이터와 관계없이 항상 일치한다고 판단되는'X(Don't care)'의 경우 도 2c와 같이 방전 전류 경로가 형성되지 않아 전압 강하가 일어나지 않고, 매치 라인이 고전압으로 유지된다. When the search data and the stored data match (match), a discharge current path is not formed as shown in FIG. 2A so that a voltage drop does not occur and the match line is maintained at a high voltage. On the other hand, when the search data and the stored data are mismatched, a discharge current path connected to the ground is formed through the comparison transistor M1 connected to the search line and the cantilever electrode of the memory cell as shown in FIG. happens. In addition, in the case of 'X (Don't care)', which is always determined to match regardless of stored data, a discharge current path is not formed as shown in FIG. 2C, so a voltage drop does not occur and the match line is maintained at a high voltage.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치를 이용한 일치도 감지 방법을 도시한 것이다. 3 illustrates a method for detecting a degree of agreement using a content addressable storage device according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 내용 주소화 기억 장치는 매치라인(ML)을 기점으로 병렬로 연결된 다수의 TCAM 단위 셀을 포함한다. Referring to FIG. 3A, the content addressable memory device includes a plurality of TCAM unit cells connected in parallel with a match line (ML) as a starting point.

데이터 검색 동작 시 워드 내의 단위 셀들에 저장된 데이터가 검색 데이터와 일치할 경우 매치라인에 충전된 전압은 방전되지 않고 고전압으로 유지된다. 반면, 다수의 단위 셀 중 하나 이상의 단위 셀들에 저장된 데이터가 검색 데이터와 불일치할 경우 방전 전류 경로(Discharge Current)가 발생하여 매치라인이 방전된다. During a data search operation, when data stored in unit cells in a word matches search data, the voltage charged in the match line is maintained at a high voltage without being discharged. On the other hand, when data stored in one or more unit cells of a plurality of unit cells is inconsistent with search data, a discharge current path is generated and the match line is discharged.

도 3b의 타임 테이블을 통해 데이터 검색 동작을 살펴보면, 프리차지(Precharge) 동작이 수행된 후 서치(Search) 동작이 수행된다. 프리차지 동작 시 매치 라인(ML)에 전압이 인가되며, 서치 동작 시 검색 데이터와 저장된 데이터가 일치(Match)하는 경우 고전압이 유지된다. 검색 데이터와 저장된 데이터가 불일치(Mismatch)하는 경우 매치 라인이 방전되고, 매치라인 증폭기 회로의 출력단(SA_out)에서는 전압강하가 발생한다. Looking at the data search operation through the time table of FIG. 3B, a search operation is performed after a precharge operation is performed. During a precharge operation, a voltage is applied to the match line ML, and during a search operation, when search data and stored data match (match), a high voltage is maintained. When the search data and the stored data are mismatched, the match line is discharged, and a voltage drop occurs at the output terminal (SA_out) of the match line amplifier circuit.

도 3c는 매치라인의 전압 변화를 도시한 그래프로, 불일치하는 비트 수가 1bit mismatch에서 8bit mismatch로 증가할수록 매치라인의 방전 속도가 빨라지는 것을 알 수 있다. 매치라인의 방전 시간은 매치라인과 방전 전류 경로에 존재하는 RC 지연(delay)에 비례하며, 이는 워드 내의 메모리 셀 수에 따라 변경될 수 있다. 이때, 도 1a에 도시된 단위 셀 내의 저항 성분(R1, R2)은 매치라인의 방전 속도를 조절하여 불일치 비트 수간의 방전 시간 간격을 조절하는 역할을 한다. FIG. 3C is a graph showing the change in voltage of the match line. As the number of mismatched bits increases from 1 bit mismatch to 8 bit mismatch, it can be seen that the discharge speed of the match line increases. The discharge time of the match line is proportional to the RC delay existing in the match line and the discharge current path, which can be changed according to the number of memory cells in the word. At this time, the resistance components R1 and R2 in the unit cell shown in FIG. 1A serve to adjust the discharge time interval between the mismatched bit numbers by adjusting the discharge rate of the match line.

일반적으로는 저항이 0에 가까워야 소자의 특성이 우수하지만, 본 발명에서는 RC 지연을 이용하여 저항이 순차적으로 바뀌어야 불일치 비트 수를 더욱 명확하게 구분할 수 있으므로, 높은 ON/OFF 저항비를 가지는 소자를 적용하여 데이터 일치도 감지할 수 있는 동작 마진을 향상시킬 수 있다. In general, the characteristics of the device are excellent when the resistance is close to 0, but in the present invention, since the number of mismatch bits can be more clearly distinguished when the resistance is sequentially changed using an RC delay, a device having a high ON/OFF resistance ratio is selected. It can be applied to improve the operating margin for detecting data matching.

도 3d는 매치라인 증폭기 회로에서 감지된 출력 값의 변화를 도시한 그래프로, 불일치하는 비트 수에 따라 시차를 두고 전압 강하를 일으키는 것을 알 수 있다. 이에 따라 출력단 전압 강하의 시차 구분이 가능하며 이를 통해 데이터 일치도를 구분할 수 있다. 3D is a graph showing the change in the output value sensed by the matchline amplifier circuit, and it can be seen that the voltage drop occurs with a time difference according to the number of mismatched bits. Accordingly, it is possible to distinguish the time difference of the voltage drop of the output terminal, and through this, the degree of data consistency can be distinguished.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내용 주소화 기억 장치를 도시한 것이다. 매치라인의 방전 시간은 매치라인과 방전 전류 경로에 존재하는 RC지연에 비례하며, 이는 워드 내 메모리 셀의 수에 따라 변경될 수 있다. 이때, 단위 셀 내의 저항(도 1a 참조.)이 매치라인의 방전 속도를 조절하여 불일치 비트 수간의 방전 시간 간격을 조절하는 역할을 한다. 이 두개의 저항(R1, R2)은 도 4에 도시된 바와 같은 예시로 구현될 수 있다. 4 illustrates a content addressable storage device according to another embodiment of the present invention. The discharge time of the match line is proportional to the RC delay existing in the match line and the discharge current path, which can be changed according to the number of memory cells in a word. At this time, a resistor (see FIG. 1A) in the unit cell serves to adjust the discharge time interval between the mismatched bit numbers by adjusting the discharge rate of the match line. These two resistors (R1, R2) can be implemented as an example as shown in FIG.

먼저, 도 4a와 같이 메모리 셀의 비교 트랜지스터(M1, M2)의 온 저항을 높이기 위해 트랜지스터의 사이즈를 조절하는 방식을 이용할 수 있다. 도 4a에서는 트랜지스터의 저항을 기존보다 증가시키기 위해 트랜지스터의 너비를 작게 구현하여 전류가 잘 흐르지 않도록 하고 이에 따라 게이트 전압이 감소되도록 한다. First, as shown in FIG. 4A , a method of adjusting the size of the transistors may be used to increase the on-resistance of the comparison transistors M1 and M2 of the memory cell. In FIG. 4A, in order to increase the resistance of the transistor, the width of the transistor is implemented to be small so that the current does not flow well and the gate voltage is reduced accordingly.

도 4b는 데이터 검색 동작 시 서치라인에 인가되는 전압을 조절하여 온 저항을 증가시키는 방식을 나타낸다. 도 4b에 도시된 그래프를 참조하면, 서치라인에 인가되는 전압의 크기가 작을수록 불일치 비트 수에 따른 출력단 전압 강하의 시차 구분이 명확하게 드러나는 것을 알 수 있다. 4B shows a method of increasing on-resistance by adjusting a voltage applied to a search line during a data search operation. Referring to the graph shown in FIG. 4B , it can be seen that the smaller the voltage applied to the search line, the clearer the difference in time difference between the voltage drop of the output terminal according to the number of mismatch bits is revealed.

도 4c는 MOSFET에 비해 온 저항이 큰 터널링 트랜지스터(TFET)을 이용하는 방식을 나타낸다. 터널링 트랜지스터는 기존 MOSFET에 비해 10 내지 1000배 정도 큰 저항을 가지므로 RC 지연을 이용하여 불일치하는 비트 수를 더욱 효과적으로 구분하여 감지할 수 있다. 4C shows a method using a tunneling transistor (TFET) having a higher on-resistance than that of a MOSFET. Since the tunneling transistor has a resistance that is 10 to 1000 times greater than that of conventional MOSFETs, the number of mismatched bits can be more effectively distinguished and detected using an RC delay.

도 4에 도시된 방식 이외에도 비교 트랜지스터를 생략하고 저항을 제공한다면 어떠한 구성요소 예컨대, 저항, ReRAM등과 같은 구성요소를 사용하는 방식으로 구현이 가능하다. In addition to the method shown in FIG. 4, if the comparison transistor is omitted and a resistor is provided, any component such as a resistor or ReRAM may be used.

상술한 바와 같이, 높은 저항 비를 갖는 전기기계 메모리 소자를 활용하여 데이터 검색 동작 시 불일치 비트 수에 따른 매치라인의 방전 양상을 확인하여 데이터 일치도를 감지하는 내용 주소화 장치를 구현함에 따라 인공지능 분야에 활용 가능한 반도체 기억 장치를 제공하는 효과를 얻을 수 있다. As described above, by utilizing an electromechanical memory device having a high resistance ratio and implementing a content addressing device that detects data consistency by checking the discharge pattern of the match line according to the number of mismatch bits during a data search operation, artificial intelligence field It is possible to obtain an effect of providing a usable semiconductor memory device.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.

100 : 메모리 셀
110 : 비교 트랜지스터부
100: memory cell
110: comparison transistor unit

Claims (11)

매치라인을 기준으로 병렬로 연결된 다수의 TCAM 유닛 셀에 있어서,
상기 TCAM 유닛 셀은
상기 매치라인과 연결되고, 캔틸레버 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 메모리 셀;
서치라인과 서치라인 바의 전압 인가에 따라 메모리 검색을 수행하며, 일정 값 이상의 온 저항을 갖는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하는 비교 트랜지스터부;
비트라인과 비트라인 바의 전압 인가에 따라 상기 캔틸레버 전극이 상기 제1 전극 및 제2 전극에 접지되는 방식으로 동작하는 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함하는 접근 트랜지스터부; 및
상기 매치라인의 일단에 방전 속도를 감지하는 매치라인 증폭기 회로를 포함하며, 상기 매치라인 증폭기 회로는 출력단에서 불일치 비트 수에 따라 시차를 두고 전압 강하를 일으켜 검색 데이터에 대한 데이터 일치도를 감지하는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치.
In a plurality of TCAM unit cells connected in parallel based on a matchline,
The TCAM unit cell is
a memory cell connected to the match line and including a cantilever electrode, a first electrode, and a second electrode;
a comparison transistor unit including a first transistor and a second transistor that perform a memory search according to voltage applied to the search line and the search line bar, and have on-resistances greater than or equal to a predetermined value;
an access transistor unit including a third transistor and a fourth transistor operating in such a manner that the cantilever electrode is grounded to the first electrode and the second electrode according to voltage applied to the bit line and the bit line bar; and
A match line amplifier circuit detects a discharge rate at one end of the match line, and the match line amplifier circuit causes a voltage drop at an output terminal with a time difference according to the number of mismatch bits to detect data coincidence with respect to search data. content-addressable memory.
제1항에 있어서,
상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터와 각각 연결된 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치.
According to claim 1,
The content addressable memory device of claim 1 , wherein the comparison transistor unit further includes a first resistor and a second resistor respectively connected to the first transistor and the second transistor.
제1항에 있어서,
상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터의 사이즈를 조절하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치.
According to claim 1,
The content addressable memory device of claim 1 , wherein the comparison transistor unit increases on-resistance by adjusting sizes of the first transistor and the second transistor.
제1항에 있어서,
상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 연결된 상기 서치라인에 인가되는 전압을 조절하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치.
According to claim 1,
The content addressable memory device of claim 1 , wherein the comparison transistor unit increases an on-resistance by adjusting a voltage applied to the search line connected to gates of the first transistor and the second transistor.
제1항에 있어서,
상기 비교 트랜지스터부의 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 터널링 전계 효과 트랜지스터(TFET)로 구성하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치.
According to claim 1,
The content addressable memory device according to claim 1 , wherein the first transistor and the second transistor of the comparison transistor unit are composed of tunneling field effect transistors (TFETs) to increase on-resistance.
매치 라인을 기준으로 병렬로 연결된 다수의 TCAM 유닛 셀에서 데이터 검색은 상기 유닛 셀의 비교 트랜지스터부를 통해 동작하며,
상기 비교 트랜지스터부의 제1 트랜지스터의 게이트에 연결된 서치라인 및 제2 트랜지스터의 게이트에 연결된 서치라인 바에 검색하고자 하는 검색 데이터를 인가하는 단계; 및
저장된 데이터와 상기 검색 데이터의 일치/불일치 여부를 감지하되, 불일치 비트 수에 따른 출력단 전압 강하의 시차 구분을 통해 데이터 일치도를 감지하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치를 이용한 데이터 일치도 감지 방법.
Data retrieval from a plurality of TCAM unit cells connected in parallel based on a match line operates through a comparison transistor unit of the unit cell,
applying search data to be searched to a search line connected to a gate of a first transistor and a search line bar connected to a gate of a second transistor of the comparison transistor unit; and
Detecting whether the stored data and the search data match/mismatch, but detecting data coincidence by dividing the time difference of the voltage drop at the output terminal according to the number of mismatch bits
A method for detecting data consistency using a content addressable storage device, comprising:
제6항에 있어서,
상기 비교 트랜지스터부는
상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터와 각각 연결된 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치를 이용한 데이터 일치도 감지 방법.
According to claim 6,
The comparison transistor unit
and a first resistor and a second resistor respectively connected to the first transistor and the second transistor.
제6항에 있어서,
상기 비교 트랜지스터부는 상기 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터의 사이즈를 조절하여 온 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치를 이용한 데이터 일치도 감지 방법.
According to claim 6,
The comparison transistor unit increases on-resistance by adjusting sizes of the first transistor and the second transistor.
제6항에 있어서,
상기 데이터 검색 시'0'을 검색하고자 하는 경우에는 상기 서치라인에 저전압(GND)를 인가하고, 서치라인 바에 고전압(VDD)를 인가하고,
상기 데이터 검색 시'1'을 검색하고자 하는 경우에는 서치라인에 고전압(VDD)을 인가하고, 상기 서치라인 바에 저전압(GND)을 인가하는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치를 이용한 데이터 일치도 감지 방법.
According to claim 6,
When searching for '0' during the data search, a low voltage (GND) is applied to the search line and a high voltage (VDD) is applied to the search line bar;
When searching for '1' during the data search, a high voltage (VDD) is applied to a search line and a low voltage (GND) is applied to a search line bar. .
제6항에 있어서,
상기 저장된 데이터와 검색 데이터가 일치하는 경우 매치라인이 고전압으로 유지되는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치를 이용한 데이터 일치도 감지 방법.
According to claim 6,
and a match line is maintained at a high voltage when the stored data and the search data match.
제6항에 있어서,
상기 저장된 데이터와 검색 데이터가 불일치할 경우, 상기 매치라인이 방전되며 불일치하는 비트 수가 증가할수록 상기 매치라인의 방전속도가 증가하는 것을 특징으로 하는 내용 주소화 기억 장치를 이용한 데이터 일치도 감지 방법.
According to claim 6,
When the stored data and the retrieved data do not match, the match line is discharged and the discharge rate of the match line increases as the number of mismatched bits increases.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050000515A (en) * 2002-05-15 2005-01-05 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 Content addressable memory(cam) with error checking and correction
KR20200132442A (en) 2019-05-17 2020-11-25 숙명여자대학교산학협력단 Content addressable memory and operating method thereof
KR20200140167A (en) 2019-06-05 2020-12-15 삼성전자주식회사 Ternary content addressable memory and operating method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050000515A (en) * 2002-05-15 2005-01-05 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 Content addressable memory(cam) with error checking and correction
KR20200132442A (en) 2019-05-17 2020-11-25 숙명여자대학교산학협력단 Content addressable memory and operating method thereof
KR20200140167A (en) 2019-06-05 2020-12-15 삼성전자주식회사 Ternary content addressable memory and operating method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Seyedi et al., ‘NEMsCAM: A Novel CAM Cell based on Nano Electro Mechanical Switch and CMOS for Energy Efficient TLBs’, 2015 IEEEACM International Symposium on NANOARCH (2015.08.06.) 1부.* *

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