半导体器件制造技术

一种半导体器件包括：N个子块，每个均包括存储器单元阵列；设置寄存器，用于指定第一至第N个条目数据中用于预搜索的条目数据的数量，第一至第N个条目数据被划分且分别对应于子块；以及搜索数据改变单元，用于基于寄存器的值改变用于搜索数据输入的数据布置顺序。用于预搜索的子块响应于指令根据改变单元改变的布置顺序搜索与用于预搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示匹配或不匹配的搜索结果。后搜索的子块基于用于预搜索的子块的搜索结果在与阵列的每一行相关联地存储的条目数据中搜索除与用于预搜索的数据之外的用于后搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示匹配或不匹配的搜索结果。

semiconductor device

A semiconductor device includes: N sub-blocks, each of which includes an array of memory units; setting registers for specifying the number of item data for pre-search in the first to the nth entry data; dividing the first to the nth entry data into sub-blocks and corresponding to each other; and a search data change unit for changing the value of the registers for searching data input. Arrangement order. Subblocks for pre-search Search Search Search Search Search item data matching the data for pre-search according to the arrangement order of changing units, and output search results indicating matching or non-matching. The post-search sub-block searches the post-search data based on the search results of the sub-blocks used for pre-search and the entry data stored in association with each row of the array, searches for the entry data matching the post-search data except the data used for pre-search, and outputs the search results representing matches or mismatches.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件相关申请的交叉参考2017年6月22日提交的日本专利申请第2017-122246号的包括说明书、附图和摘要的公开通过引证结合入本文。
本公开涉及一种半导体器件，并且例如涉及一种关联存储器。
技术介绍
称为关联存储器或CAM(内容可寻址存储器)的存储器件从存储的数据字中搜索匹配搜索字，并且当找到匹配数据字时输出其地址。CAM包括BCAM(二元CAM)和TCAM(三元CAM)。BCAM的每个存储单元均存储信息“0”或“1”。在TCAM中，每个存储单元可以存储不仅为“0”和“1”的信息，而且还可以存储“不关心”(在该示例中，使用符号“*”)。符号“*”表示“0”和“1”中的任一个都可以。TCAM器件被广泛地用于网络(诸如因特网)的路由器的地址搜索和访问控制。为了安排大存储容量，TCAM器件通常具有包括多个阵列并且用于针对阵列同时执行搜索操作的配置。TCAM器件可以立刻对输入搜索数据(输入数据包)和TCAM单元数据进行比较。因此，其与RAM(随机存取存储器)相比可以更高的速度执行整体搜索。然而，问题在于，由于在搜索时生成搜索电流，所以增加了功耗。为此，当通过时间划分搜索基于初始级片段的搜索(预搜索)生成非匹配结果(MISS)时，可以通过不执行后级片段的搜索(后搜索)来得到针对搜索的低功耗(日本未审查专利申请公开第Sho62-293596号)。
技术实现思路
然而，从功耗的角度来看，优选地，预搜索导致时间划分搜索中的不匹配。例如，当针对表格(诸如ACL(访问控制列表))中包括的字段执行时间划分搜索时，即使在相同表格中，根据写入TCAM器件中的方式改变由时间划分搜索引起的功耗节省效应，因为容易在一些字段中得到“MISS”，同时难以在其他字段中得到“MISS”。本专利技术试图解决上述问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种可以实现低功耗的半导体器件。任何其他目的和新特征将从说明书和附图的描述中变得明显。根据一个实施例，提供了一种半导体器件，包括：N个子块，每个子块均包括存储单元阵列；设置寄存器，用于指定第一至第N个条目数据中用于预搜索的条目数据的数量，第一至第N个条目数据被划分并且分别对应于N个子块；以及搜索数据改变单元，用于基于设置寄存器的值改变搜索数据输入的数据布置顺序。N个子块中用于预搜索(pre-searching)的子块响应于搜索指令，根据已经被搜索数据改变单元改变的数据布置顺序在存储在存储单元阵列的每一行中的条目数据中搜索与用于预搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示与每一行相关联的匹配或不匹配的搜索结果。N个子块中用于后搜索(post-searching)的子块基于用于预搜索的子块的搜索结果，在与存储单元阵列的每一行相关联地存储的条目数据中搜索与除搜索数据的用于预搜索的数据之外的用于后搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示与每一行相关联的匹配或不匹配的搜索结果。根据一个实施例，本公开的半导体器件可以实现低功耗。附图说明图1是用于解释基于第一实施例的通信单元1的配置的示图。图2是用于解释基于第一实施例的搜索存储器8的配置的示图。图3是用于解释基于第一实施例的TCAM器件12的配置的示图。图4是示出TCAM单元的配置的示例的电路图。图5是示出图4的X单元和Y单元的存储内容以及TCAM数据的对应关系的示图。图6是用于解释基于实施例的片段(子块)12A的配置的示图。图7是示出搜索线驱动器22的配置的示例的电路图。图8是示出匹配放大器的配置的示例的电路图。图9是用于解释基于第一实施例的搜索块10的搜索方法的示图。图10是用于解释搜索块10的搜索定时的示图。图11是用于解释搜索存储器8的维护操作的示图。图12是用于解释基于第二实施例的搜索块10#的搜索方法的示图。图13是示出BCAM器件12P的BCAM单元MC#的配置的示例的电路图。图14是用于解释基于第二实施例的修改的搜索块10A的搜索方法的示图。图15是用于解释搜索块10A的搜索定时的示图。具体实施方式下面将参照附图对优选实施例进行描述。通过相同的参考标号来表示示图中的相同或对应部分，由此将不再重复描述。第一实施例<通信单元1的整体配置>图1是用于解释基于第一实施例的通信单元1的配置的示图。如图1所示，通信单元1是诸如开关或路由器的通信设备。通信单元1包括CPU(中央处理单元)2、传送控制电路4、通用存储器6和搜索存储器8。CPU2控制整个单元。CPU2与存储在通用存储器6中的程序协作来实现各种功能。例如，通用存储器6可利用DRAM(动态随机存储器)来配置，以建立与CPU2协作的操作系统。CPU2与相邻的通信单元交换信息，并且保持和管理传送处理所需的信息。传送控制电路4执行用于通信数据包的传送处理。传送控制电路4包括传送处理专用的专用硬件(诸如ASIC(专用集成电路))或NPU(网络处理单元)。传送控制单元4访问搜索存储器8，并且获取传送处理所需的信息。在本实施例中，将对TCAM器件被用作搜索存储器8的情况进行描述。<搜索存储器8的配置>图2是用于解释基于第一实施例的搜索存储器8的配置的示图。如图2所示，搜索存储器8包括根据输入数据生成搜索关键字的搜索关键字生成单元29、简档寄存器26、多个搜索块10以及搜索结果生成单元28。以具有特定粒度尺寸的搜索块10为单位对搜索存储器8进行整体管理。在该实施例中，将对提供多个搜索块10-1至10-n的配置进行描述。如稍后将要具体描述的，每个搜索块10的配置都包括：TCAM器件12；设置寄存器16，用于指定用于预搜索的条目数据的数量；以及数据改变单元27，基于设置寄存器16的值改变数据布置顺序。简档寄存器26具有搜索所需的各种设置。基于简档寄存器26的信息，搜索关键字生成单元29根据输入数据生成搜索关键字。搜索块10-1至10-n被并行设置，并且具有并行搜索功能。搜索结果生成单元28对来自搜索块10的搜索结果给出优先级，并且生成最终的搜索结果。当发布搜索命令时，搜索关键字生成单元29基于接收到的数据和各种信息项(诸如简档寄存器26)生成搜索关键字。搜索关键字生成单元29向搜索块10分配关键字。在每一个搜索块10中，基于预先在设置寄存器16中设置的寄存器值，数据改变单元27改变并输出搜索关键字的数据布置顺序。以这种方式改变的搜索关键字对于每个搜索块10具有唯一值。<TCAM器件12的配置>图3是用于解释基于第一实施例的TCAM器件12的配置的示图。如图3所示，TCAM器件12具有时间划分搜索功能。TCAM器件12被划分为多个片段(子块)。在该实施例中，其被划分为四个片段(子块)。作为一个示例，对划分为片段12A至12D的情况进行描述。片段12A至12D从初始级耦合到后级。片段12A至12D中的每一个均基本具有相同的配置，并且具有存储单元阵列和匹配放大器。最后一级的片段12D具有存储单元阵列、匹配放大器和优先级编码器。匹配放大器至少存在于每个片段中，并且放大和输出关于由匹配线表示的匹配或不匹配的判断结果。优先级编码器将来自匹配放大器的输入转换为地址，并且生成最后的输出。存储单元阵列具有多个“se”(搜索使能)端子。仅基于“se本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：N个子块，每个子块均包括存储器单元阵列；设置寄存器，用于指定第一个条目数据至第N个条目数据中用于预搜索的条目数据的数量，所述第一个条目数据至所述第N个条目数据被划分并且分别对应于所述N个子块；以及搜索数据改变单元，用于基于所述设置寄存器的值改变搜索数据输入的数据布置顺序，其中所述N个子块中用于预搜索的子块响应于搜索指令根据已经被所述搜索数据改变单元改变的所述数据布置顺序、在所述存储器单元阵列的每一行中存储的条目数据中搜索与用于预搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示与每一行相关联的匹配或不匹配的搜索结果，并且其中所述N个子块中用于后搜索的子块基于所述用于预搜索的子块的搜索结果、在与所述存储器单元阵列的每一行相关联地存储的条目数据中搜索与除搜索数据的所述用于预搜索的数据之外的用于后搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示与每一行相关联的匹配或不匹配的搜索结果。

【技术特征摘要】
2017.06.22 JP 2017-1222461.一种半导体器件，包括：N个子块，每个子块均包括存储器单元阵列；设置寄存器，用于指定第一个条目数据至第N个条目数据中用于预搜索的条目数据的数量，所述第一个条目数据至所述第N个条目数据被划分并且分别对应于所述N个子块；以及搜索数据改变单元，用于基于所述设置寄存器的值改变搜索数据输入的数据布置顺序，其中所述N个子块中用于预搜索的子块响应于搜索指令根据已经被所述搜索数据改变单元改变的所述数据布置顺序、在所述存储器单元阵列的每一行中存储的条目数据中搜索与用于预搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示与每一行相关联的匹配或不匹配的搜索结果，并且其中所述N个子块中用于后搜索的子块基于所述用于预搜索的子块的搜索结果、在与所述存储器单元阵列的每一行相关联地存储的条目数据中搜索与除搜索数据的所述用于预搜索的数据之外的用于后搜索的数据相匹配的条目数据，并且输出表示与每一行相关联的匹配或不匹配的搜索结果。2.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：读取条目数据改变单元，用于基于所述设置寄存器的值来改变从所述N个子块中读取的所述第一个条目数据至所述第N个条目数据的布置顺序。3.根据权利要求2所述的半导体器件，还包括：分析单元，用于从所述读取条目数据改变单元获取与所述N个子块的每一行相关联地存储的所有的所述第一个条目数据至所述第N个条目数据，并且基于数据分析再次指定用于预搜索的条目数据的数量。4.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：写入条目数据改变单元，用于基于所述设置寄存器的值来改变用于写入的第一个条目数据至第N个条目数据的数据布置顺序，并且其中所述N个子块中的每个子块均进一步包括将与改变的顺序相对应的条目数据写入存储器阵列的写入电路。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述搜索数据改变单元向所述用于预搜索的子块输出将被输入的搜索数据中用于预搜索的数据，并且包括保持电路，所述保持电路保持除所述用于预搜索的数据之外的用于后搜索的数据。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述用于预搜索的子块的所述存储器单元阵列具有包含两个值的存储器单元，用于将所述两个值与所述用于预搜索的数据进行比较并且用于确定所述两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：林大悟，
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