一种三态内容寻址存储器制造技术

本发明专利技术公开了一种三态内容寻址存储器，包括与TCAM单元连接的匹配线，TCAM单元中设有比较单元；所述比较单元设有用于对匹配线放电的放电电路，该放电电路设有2级NMOS管；所述匹配线通过放电电路连接负压电路；所述负压电路包括：与放电电路连接的第一金属线，以及与第一金属线连接的负压控制单元；所述负压控制单元，其在匹配线求值过程中，将第一金属线设置为负压。本发明专利技术能在匹配线求值时，将第一金属线下拉为负压，第一金属线下拉为负压后，可增大放电电路中NMOS管的VGS电压，从而可加大放电电流，可使匹配线放电速度变快，进而使匹配线求值速度变快，提高搜索操作的效率，进而提高三态内容寻址存储器的工作频率和性能。高三态内容寻址存储器的工作频率和性能。高三态内容寻址存储器的工作频率和性能。

【技术实现步骤摘要】
一种三态内容寻址存储器


[0001]本专利技术涉及一种三态内容寻址存储器。

技术介绍

[0002]三态内容寻址存储器TCAM（Ternary Content Addressable Memory）是从内容可寻址存储器CAM（Content Addressable Memory）基础上发展而来的。TCAM的一个存储单元可以存储0、1或X中的一种状态。关键字（key）通过搜索线SL（Search Line）与TCAM存储的表项（entry）连接。输入关键字后，TCAM存储整列中每条表项会同时与关键字做匹配，这个操作就叫搜索，也称作匹配线ML（Match Line）的求值。如果关键字同一条表项匹配，相应的匹配线ML会保持在高电平，对应的灵敏放大器SA（Sense Amplifier）输出高电平“1”，则表示该表项与关键字匹配。如果关键字同表项不匹配，相应的匹配线ML会被不匹配的TCAM位（bit）放电，匹配线ML电压被放电至低于灵敏放大器阈值电压，灵敏放大器输出低电平“0”，表示该表项与关键字不匹配。TCAM的工作频率，取决于搜索操作的快慢，核心取决于匹配线ML放电速度（即求值）的快慢。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种三态内容寻址存储器，包括与TCAM单元连接的匹配线，TCAM单元中设有比较单元；所述比较单元设有用于对匹配线放电的放电电路，该放电电路设有2级NMOS管；所述匹配线通过放电电路连接负压电路；所述负压电路包括：与放电电路连接的第一金属线，以及与第一金属线连接的负压控制单元；所述负压控制单元，其在匹配线求值过程中，将第一金属线设置为负压。
[0004]优选的，所述负压控制单元，其在匹配线求值之前，将第一金属线预设为低电平。
[0005]优选的，所述第二金属线与第一金属线并行，且第二金属线与第一金属线等长。
[0006]所述负压控制单元的具体结构和负压电路的具体控制方法见实施例。
[0007]本专利技术的优点和有益效果在于：提供一种三态内容寻址存储器，其能在匹配线求值时，将第一金属线下拉为负压，第一金属线下拉为负压后，可增大放电电路中NMOS管的VGS电压，从而可加大放电电流，可使匹配线放电速度变快，进而使匹配线求值速度变快，提高搜索操作的效率，进而提高三态内容寻址存储器的工作频率和性能。
[0008]负压开启在匹配线求值过程中的时间点（负压控制信号线翻转为高电平的时机）可以调节。
[0009]第二金属线与第一金属线形成耦合电容，电容大小由金属线的长度决定，可随第一金属线长短改变。采用金属线电容不会额外增加面积。
[0010]传统MOS电容不仅需要占用额外面积，负压效果还会随匹配线长度增长而减弱。本专利技术负压效果可以精确调节，不会因为匹配线变长而降低效果。
[0011]本专利技术的方案适用于所有NOR
‑
type CAM。
[0012]传统NOR
‑
type架构，从匹配线到地（ground）会经过2级NMOS管（即放电电路的2级NMOS管）。本专利技术的新架构增加了一级NMOS管（第零NMOS管）， 由于MOS堆叠效应（stack MOS effect），从匹配线到地的漏电流会减小。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0015]本专利技术提供一种三态内容寻址存储器，包括与TCAM单元连接的匹配线，TCAM单元中设有比较单元；所述比较单元设有用于对匹配线放电的放电电路，该放电电路设有2级NMOS管；所述匹配线通过放电电路连接负压电路；所述负压电路包括：与放电电路连接的第一金属线，以及与第一金属线连接的负压控制单元；所述负压控制单元，其在匹配线求值之前，将第一金属线预设为低电平；所述负压控制单元，其在匹配线求值过程中，将第一金属线设置为负压；第一金属线设置为负压后，可增大放电电路中NMOS管的VGS电压，从而可加大放电电流，可使匹配线放电速度变快，进而使匹配线求值速度变快，提高搜索操作的效率，进而提高三态内容寻址存储器的工作频率和性能。
[0016]本专利技术的具体实施例如下：如图1所示，一种三态内容寻址存储器，包括：与TCAM单元连接的匹配线ML和搜索线SL0至SLn以及SLB0至SLBn，与匹配线ML连接的灵敏放大器SA，以及由求值使能信号CMPEN控制的第一PMOS管P1；所述第一PMOS管P1的源极与电源连接，第一PMOS管P1的漏极与匹配线ML连接，第一PMOS管P1的栅极受求值使能信号CMPEN控制；所述TCAM单元中设有比较单元和2个SRAM单元；所述比较单元设有用于对匹配线ML放电的放电电路，该放电电路设有2级NMOS管；该2级NMOS管中的一个NMOS管受单个SRAM单元的存储节点控制，该2级NMOS管中的另一个NMOS管受单个搜索线控制；所述匹配线ML通过放电电路连接负压电路（即匹配线ML通过2级NMOS管连接负压电路）；所述负压电路包括：负压控制信号线NEN，反相器DN1，第零NMOS管N0，与放电电路连接的第一金属线MLS1，以及与第一金属线MLS1形成耦合电容的第二金属线MLS2；所述负压控制信号线NEN与反相器DN1的输入端连接；反相器DN1的输出端与第二金属线MLS2连接，反相器DN1的输出端还与第零NMOS管N0的栅极连接；第零NMOS管N0的漏极与第一金属线MLS1连接，第零NMOS管N0的源极接地。
[0017]优选的，所述第二金属线MLS2与第一金属线MLS1并行，且第二金属线MLS2与第一金属线MLS1等长。
[0018]所述负压电路的控制方法如下：初始状态时，求值使能信号CMPEN、负压控制信号线NEN都为低电平；此时，第一PMOS管P1导通，第二金属线MLS2被反相器DN1设为高电平，且第零NMOS管N0导通；匹配线ML
通过第一PMOS管P1与电源连接，匹配线ML电压预充至高电平（VDD）；第一金属线MLS1通过第零NMOS管N0接地，第一金属线MLS1预设为低电平；需要搜索时，在搜索线SL0至SLn以及SLB0至SLBn启动前将求值使能信号CMPEN翻转为高电平，使第一PMOS管P1截止；且在搜索线SL0至SLn以及SLB0至SLBn启动一定时间后将负压控制信号线NEN翻转为高电平，使第二金属线MLS2翻转为低电平，且使第零NMOS管N0截止（搜索线启动后，匹配求值过程开始，匹配线ML通过不匹配的TCAM单元的放电电路及导通的第零NMOS管N0对地放电，经过一定时间后，再将第零NMOS管N0截止，此时匹配线ML被下拉至大约
½
VDD）；由于第二金属线MLS2与第一金属线MLS1形成耦合电容，处于低电平的第二金属线MLS2通过耦合电容下拉处于低电平的第一金属线MLS1的电压，将第一金属线MLS1下拉为低于ground电压的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三态内容寻址存储器，包括与TCAM单元连接的匹配线，TCAM单元中设有比较单元；所述比较单元设有用于对匹配线放电的放电电路，该放电电路设有2级NMOS管；其特征在于，所述匹配线通过放电电路连接负压电路；所述负压电路包括：与放电电路连接的第一金属线，以及与第一金属线连接的负压控制单元；所述负压控制单元，其在匹配线求值过程中，将第一金属线设置为负压。2.根据权利要求1所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述负压控制单元，其在匹配线求值之前，将第一金属线预设为低电平。3.根据权利要求2所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述负压控制单元包括：负压控制信号线，反相器，第零NMOS管，以及与第一金属线形成耦合电容的第二金属线；所述负压控制信号线与反相器的输入端连接；反相器的输出端与第二金属线连接，反相器的输出端还与第零NMOS管的栅极连接；第零NMOS管的漏极与第一金属线连接，第零NMOS管的源极接地。4.根据权利要求3所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述匹配线还配有由求值使能信号控制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彪，吴浩，
申请(专利权)人：苏州腾芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：