半导体器件制造技术

提供了一种半导体器件。减少了TCAM器件的消耗电流。半导体器件包括多个子阵列，每个子阵列包括TCAM单元阵列。每个子阵列搜索输入搜索数据的相应部分。当相应的第一控制信号被激活时，每个子阵列在没有搜索的情况下对每个条目输出表示匹配的搜索结果。

semiconductor device

A semiconductor device is provided. The consumption current of the TCAM device is reduced. The semiconductor device comprises a plurality of sub arrays, each of which comprises a TCAM cell array. Each subarray searches for the corresponding part of the search data. When each of the corresponding first control signals is activated, each subarray outputs a matching search result for each entry without search.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件相关申请的交叉引用于2015年8月28日提交的日本专利申请公开号2015-168522的全部内容，包括说明书附图和摘要，通过引用合并于本文中。
本专利技术涉及一种半导体器件，并且例如适用于设置有TCAM(三态内容可寻址存储器)器件的半导体器件。
技术介绍
被称作关联存储器或CAM(内容可寻址存储器)的存储器件在储存的数据词中搜索出与搜索词匹配的数据词，并且在发现匹配的数据词时，存储器器件输出匹配的数据词的地址。在CAM中存在BCAM(二元CAM)和TCAM(三元CAM)。BCAM的每个存储单元储存“0”或“1”的信息。另一方面，TCAM的每个存储器单元除了“0”和“1”以外还储存“不关注”的信息。“不关注”可以是“0”和“1”中的任意值。TCAM器件在例如因特网的网络中广泛用作路由器，以便用于地址搜索和访问控制。为了响应容量的增加，TCAM器件通常具有以下的配置：其中提供多个子阵列，并且同时执行针对每个子阵列的搜索操作。例如，根据非专利文件1，被称作构造块的子阵列在字线方向布置成八片且在位线方向布置成四片。TCAM器件一次可以将所有的输入搜索数据(输入分组)与TCAM单元数据进行比较；因而，其在所有的搜索应用中比RAM(随机存取存储器)操作在更快的速度。但是，在搜索时产生搜索电流，带来了电功率消耗增加的问题。日本未审专利申请公布No.2003-272386(专利文献1)公开了这种配置的TCAM器件：其中布置在匹配线方向上的多个子阵列在管线系统下链接，以便获得低的功率消耗。在这个文献公开的TCAM器件中，下一阶段中的搜索仅针对在之前阶段中匹配的条目进行。[专利文献](专利文献1)日本未审专利申请公开No.2003-272386[非专利文件](非专利文件1)H.Miyatake等在IEEE固态电路杂志第36卷第956-968页于2001年6月发表的“Adesignforhigh-speedlow-powerCMOSfullyparallelcontent-addressablememorymacros”。
技术实现思路
在TCAM器件中，被设置为不关注的TCAM单元可以整体存在于一些范围中。例如，经常出现与子阵列匹配线的一部分耦合的TCAM单元被设置为不关注。作为一个更明显的示例，配置子阵列的所有TCAM单元可以被设置为不关注。在这种情况下，搜索结果是明显的(不论搜索数据如何搜索结果当然命中(匹配))；因此，对于无用的搜索操作消耗电流。通过本说明书的描述和附图，本专利技术的其他的方面和新的特征将变得清楚。根据一个实施例的半导体器件包括多个子阵列，每个子阵列包括TCAM单元阵列。每个子阵列搜索输入搜索数据的相应部分。当相应的第一控制信号被激活时，每个子阵列在没有搜索的情况下输出指示针对每个条目的匹配的搜索结果。根据以上描述的实施例，可以减少TCAM器件的消耗电流。附图说明图1是示出TCAM单元配置的示例的电路图；图2是示出图1所示的X单元和Y单元的存储内容以及TCAM单元数据的对应关系的表；图3是示出配置TCAM器件的子阵列的配置的框图；图4是示出TCAM器件的配置的框图；图5是示出每个匹配放大器的检测结果的与操作的示例性示图；图6是示出数据搜索系统的整个配置的框图；图7是示出ACL规则文件的示例的表；图8是示出通过转换图7中图示的ACL而获得的TCAM数据的示例的图；图9是示意性示出其中写入了基于ACL的转换数据的TCAM器件的存储器状态的图；图10是示出根据第一实施例的TCAM器件中的子阵列的配置的框图；图11是示出图10所示的控制逻辑电路中的搜索操作相关的部分的配置的电路图；图12是示出图10所示的搜索线驱动器的配置的示例的电路图；图13是示出图10所示的匹配放大器的配置的示例的电路图；图14是示出当表示不关注的数据“0”储存在设置在图10所示的子阵列中的寄存器REG1中时的搜索操作的时序图；图15是示出当表示不关注的数据“1”储存在设置在图10所示的子阵列中的寄存器REG1中时的搜索操作的时序图；图16是示出图10所示的匹配放大器的修改的示例的电路图；图17是示出根据第二实施例的TCAM器件中的子阵列SA的配置的框图；图18是示出根据第三实施例的TCAM器件中的匹配放大器MA的配置的电路图；图19是示出根据第三实施例的TCAM器件的配置的框图；图20是示出图19所示的数据确定电路33的操作的流程图；图21是示出根据第三实施例的TCAM器件中的图18所示的寄存器REG3的数据写入程序的时序图；图22是示出图18所示的匹配放大器MA的修改的示例的框图；图23是示意性示出根据第四实施例的TCAM器件中的子阵列的配置的框图；图24是示出图23中所示的控制逻辑电路24中的与搜索操作有关的部分的配置的电路图；图25是示出针对来自控制逻辑电路24的输出信号采用的缓冲放大器的布置的示意性视图；图26是示出根据第五实施例的TCAM器件中的缓冲放大器单元的配置的示意性视图；图27A、27B和27C是示出在开始供电后写入到寄存器REG1、REG2和REG3中的每个的数据的程序的示意性视图；图28A和28B是示出输入数据的阵列转换的示意性示图；图29是示出根据第七实施例的搜索系统的配置的框图；图30是示意性示出TCAM器件的存储状态的图，其中写入了TCAM数据的示例作为数据阵列转换的目标；图31是示出根据第八实施例的TCAM器件的配置的框图；图32是示出图31所示的匹配放大器MA的配置的示例的电路图；以及图33是示出图31所示的TCAM器件的操作的示意性视图。具体实施方式此后，将参考附图详细描述每个实施例。在下文中，相同附图标记用于相同或相应的元件且省略对其重复解释。<每个实施例通用的配置>[TCAM单元的配置]图1是示出TCAM单元配置的示例的电路图。参见图1，TCAM单元(也称作存储单元MC)包括两个SRAM(静态随机存取存储器单元)单元11和12以及数据比较器13。SRAM单元11也被称作X单元且SRAM单元12也被称作Y单元。X单元11在内部存储节点对ND1和ND1_n储存互补的1比特数据(当一侧是1时，另一侧是0)。Y单元12在内部存储节点对ND2和ND2_n储存互补的1比特数据。TCAM单元耦合到位线对BL和BL_n、搜索线对SL和SL_n、匹配线ML以及字线WLX和WLY。位线对BL和BL_n在图3所示的TCAM单元阵列20的列方向(Y方向)上延伸，并且由在列方向上布置的多个TCAM单元共享。搜索线对SL和SL_n在TCAM单元阵列20的列方向(Y方向)上延伸，并且由在列方向上布置的多个TCAM单元共享。匹配线ML在TCAM单元阵列20的行方向(X方向)中延伸，并且由在行方向中布置的多个TCAM单元共享。字线WLX和WLY在TCAM单元阵列20的行方向(X方向)上延伸，并且由在行方向上布置的多个TCAM单元共享。X单元11包括反相器INV1和INV2以及N沟道MOS(金属氧化物半导体)晶体管Q1和Q2。反相器INV1耦合在存储节点ND1和存储节点ND_n之间，使得从存储节点ND1_n到存储节点ND1的方向成为前向方向。反相器INV2以并联并以相反方向与反相器INV1耦合。MOS晶体管Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：多个子阵列，每个子阵列包括TCAM(三态内容可寻址存储器)单元阵列；其中，所述子阵列中的每个子阵列在针对所述TCAM单元阵列的每行储存的多片数据中搜索与输入的搜索数据的相应部分的匹配，并且针对每行输出表示匹配或不匹配的搜索结果；以及其中，当相应的第一控制信号被激活时，所述子阵列中的每个子阵列针对每行输出指示匹配的搜索结果而没有关于所述TCAM单元阵列进行搜索。

【技术特征摘要】
2015.08.28 JP 2015-1685221.一种半导体器件，包括：多个子阵列，每个子阵列包括TCAM(三态内容可寻址存储器)单元阵列；其中，所述子阵列中的每个子阵列在针对所述TCAM单元阵列的每行储存的多片数据中搜索与输入的搜索数据的相应部分的匹配，并且针对每行输出表示匹配或不匹配的搜索结果；以及其中，当相应的第一控制信号被激活时，所述子阵列中的每个子阵列针对每行输出指示匹配的搜索结果而没有关于所述TCAM单元阵列进行搜索。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述子阵列中的每个子阵列包括：多个匹配线，每个匹配线被提供在所述TCAM单元阵列的行中并且耦合到相应行的TCAM单元中的每个TCAM单元；多个搜索线，每个搜索线被提供在所述TCAM单元阵列的列中；搜索线驱动器，用于在搜索时将所述搜索数据的相应部分提供到所述搜索线；多个匹配放大器，与所述匹配线分别对应，并且每个匹配放大器根据在搜索时相应匹配线的电势来输出搜索结果；多个预充电电路，与所述匹配线分别对应，并且每个预充电电路在搜索时对相应匹配线预充电；以及控制逻辑电路，其中，当所述第一控制信号被激活时，所述控制逻辑电路控制所述搜索线驱动器和所述预充电电路不操作，以及其中，当所述第一控制信号被激活时，所述匹配放大器中的每个匹配放大器输出指示匹配的搜索结果而与相应匹配线的电势无关。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述子阵列中的每个子阵列包括第一寄存器以输出所述第一控制信号。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述子阵列中的每个子阵列被提供用于所述TCAM单元阵列的每行，并且每个子阵列包括多个第二寄存器以输出第二控制信号；以及其中，当相应的所述第二控制信号被激活时，即使当所述第一控制信号被激活时，所述匹配放大器也输出表示不匹配的所述搜索结果。5.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述子阵列中的每个子阵列被提供用于所述TCAM单元阵列的每行，并且每个子阵列包括多个第三寄存器以输出第三控制信号；其中，当相应的所述第三控制信号被激活时，即使当所述第一控制信号没有被激活时，所述预充电电路中的每个预充电电路也不对相应的匹配线进行预充电；以及其中，当相应的所述第三控制信号被激活时，即使当所述第一控制信号没有被激活时，所述匹配放大器中的每个匹配放大器也输出指示匹配的搜索结果而与相应匹配线的电势无关。6.根据权利要求3所述的半导体器件，其中所述子阵列中的每个子阵列包括：多个第二寄存器，被提供用于所述TCAM单元阵列的每行且每个第二寄存器用于输出第二控制信号；以及多个第三寄存器，被提供用于所述TCAM单元阵列的每行且每个第三寄存器用于输出第三控制信号；其中，当相应的所述第二控制信号和所述第三控制信号中的至少一个被激活时，即使当所述第一控制信号没有被激活时，所述预充电电路中的每个预充电电路也不对相应匹配线进行预充电；其中，当相应的所述第二控制信号没有被激活但相应的所述第三控制信号被激活时，即使当所述第一控制信号没有被激活时，所述匹配放大器中的每个匹配放大器也输出指示匹配的检测结果而与相应匹配线的电势无关；以及其中，当相应的所述第二控制信号被激活时，即使当所述第一控制信号和相应的所述第二控制信号中的任意一个被激活时，所述匹配放大器中的每个匹配放大器也输出指示不匹配的结果而与相应匹配线的电势无关。7.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述TCAM单元阵列被分成在列方向上布置的第一单元阵列和第二电压阵列，以及其中所述搜索线驱动器包括：第一驱动器，靠近所述第一单元阵列而被提供且用于将所述搜索数据的相应部分提供给所述第一单元阵列；以及第二驱动器，靠近所述第二单元阵列而被提供且用于将所述搜索数据的相应部分提供给所述第二单元阵列。8.根据权利要求5的所述半导体器件，还包括：数据确定电路，用于当在所述TCAM单元阵列的配置每个子阵列的每行中写入数据时，在耦合到公共匹配线的所有TCAM单元中确定其中写入了不关注的特定行的存在，其中，所述数据确定电路设定所述第三寄存器的对应于所述特定行的值，以便激活与所述特定行对应的所述第三控制信号。9.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述子阵列中的每个子阵列还包括：被提供用于所述TCAM单元阵列的每行的多个第三寄存器，每个第三寄存器输出第三控制信号；以及逻辑电路，用于在分别从所述第三寄存器输出的所述第三控制信号的全...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边直也，伊贺上太，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP