高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，包括預(yù)充放大電路，預(yù)充放大電路連接有包含在TCAM單元內(nèi)的比較電路，所述TCAM單元還包括連接在比較電路上的一對(duì)RAM單元。傳統(tǒng)TCAM的單元面積很大，在大容量TCAM芯片中，整體芯片面積也很大，嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的良率以及成本，本技術(shù)提出了一種新型的TCAM單元，單元的晶體管數(shù)量由16個(gè)降低到了10個(gè)，預(yù)計(jì)面積可以比原先降低30%到40%，大大降低了產(chǎn)品成本。
【專利說明】高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的不斷增加，特別是在線音頻、視頻節(jié)目的普及，IPV6的步步推廣，網(wǎng)絡(luò)安全的需求，導(dǎo)致各種數(shù)據(jù)查找不斷增加，高速查找搜索芯片三態(tài)內(nèi)容可尋址內(nèi)存(Ternary Content Addressable Memory,以下文內(nèi)簡(jiǎn)稱為TCAM)廣泛地使用在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中。
[0003]TCAM的原理是表項(xiàng)中的每個(gè)比特有三種邏輯態(tài)(0，l，x)。在一個(gè)表項(xiàng)寫入到TCAM中時(shí)，通過關(guān)鍵字與掩碼組成的序偶(關(guān)鍵字，掩碼)確定表項(xiàng)中寫入的信息。比如序偶(11000101,11110000)寫入到TCAM芯片中為ΙΙΟΟχχχχ。當(dāng)輸入的索引關(guān)鍵字進(jìn)行匹配比較時(shí)，只要輸入的信息滿足Iiooxxxx的結(jié)構(gòu)，而不管X比特為O或1，都表示關(guān)鍵字與該表項(xiàng)匹配。另外，當(dāng)有多個(gè)匹配的表項(xiàng)時(shí)，返回地址最低的一個(gè)表項(xiàng)。傳統(tǒng)TCAM單元結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0004]由于TCAM具有很高的查找速度，因此TCAM可以滿足骨干路由器的高速查找要求。但是由于傳統(tǒng)TCAM的一個(gè)單元需要16個(gè)晶體管，TCAM單元面積很大，TCAM產(chǎn)品的成本很高。而且，傳統(tǒng)TCAM單元中包含了兩個(gè)傳統(tǒng)的6T SRAM，在先進(jìn)工藝中讀寫穩(wěn)定性問題變得
相當(dāng)嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)16T TCAM單元中的標(biāo)準(zhǔn)6T SRAM單元替換為3T的動(dòng)態(tài)RAM結(jié)構(gòu)，降低了產(chǎn)品面積，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，包括預(yù)充放大電路，預(yù)充放大電路連接有包含在TCAM單元內(nèi)的比較電路，所述TCAM單元還包括連接在比較電路上的一對(duì)RAM單
J Li ο
[0007]進(jìn)一步的，所述RAM單元由核心存儲(chǔ)管、讀取管和寫入管構(gòu)成。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
傳統(tǒng)TCAM的單元面積很大，在大容量TCAM芯片中，整體芯片面積也很大，嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的良率以及成本，本技術(shù)提出了一種新型的TCAM單元，單元的晶體管數(shù)量由16個(gè)降低到了 10個(gè)，預(yù)計(jì)面積可以比原先降低30%到40%，大大降低了產(chǎn)品成本。
[0009]傳統(tǒng)TCAM單元中包含了兩個(gè)傳統(tǒng)的6T SRAM模塊，它們?cè)谙冗M(jìn)工藝中的讀寫穩(wěn)定性不太好，而本發(fā)明中的代替技術(shù)RAM的讀寫是分開控制的，所以互不干擾，有效解決了這一問題。[0010]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為傳統(tǒng)的16T TCAM單元結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的IOT TCAM單元結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖中標(biāo)號(hào)說明:1、預(yù)充放大電路，2、TCAM單元，3、比較電路，4、RAM單元，Tl、核心存儲(chǔ)管，T2、讀取管，T3、寫入管。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0014]參照?qǐng)D2所示，一種高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，包括預(yù)充放大電路I，預(yù)充放大電路I連接有包含在TCAM單元2內(nèi)的比較電路3，所述TCAM單元2還包括連接在比較電路3上的一對(duì)RAM單元4。所述RAM單元4由三個(gè)晶體管構(gòu)成。對(duì)RAM存儲(chǔ)單元而言，三個(gè)晶體管分別為核心存儲(chǔ)管Tl，讀取管T2和寫入管T3，其中讀取管T2源端和核心存儲(chǔ)管Tl的漏極相連，實(shí)現(xiàn)讀取功能。寫入管T3的漏極和核心存儲(chǔ)管Tl的柵極相連，實(shí)現(xiàn)電荷寫入功能。當(dāng)WWLl打開時(shí)，可以從WBLl寫入數(shù)據(jù)，而RWLl打開時(shí)，可以從RBLl讀出數(shù)據(jù)。對(duì)于左邊的存儲(chǔ)單元工作原理相同。因?yàn)椤白x”和“寫”分別有自身的字線和位線，所以二者完全不會(huì)互相干擾，有效提高了存儲(chǔ)單元的穩(wěn)定性。
[0015]對(duì)于整體的TCAM單元而言，當(dāng)左右兩邊的存儲(chǔ)單元都為“O”時(shí)，由于ML不受SL1，SL2控制，始終輸出“1”，這就是TCAM單元的“X”態(tài)。而當(dāng)左右兩邊存儲(chǔ)的值和SLl，SL2，不匹配時(shí)ML也為“O”。當(dāng)左右兩邊存儲(chǔ)的值和SL1，SL2匹配時(shí)ML也為“1”，這就實(shí)現(xiàn)了TCAM單元“ I ”，“0”，“X”三種狀態(tài)的存儲(chǔ)和比較判斷。
[0016]將傳統(tǒng)16T TCAM單元中的標(biāo)準(zhǔn)6T SRAM單元替換為3T的動(dòng)態(tài)RAM結(jié)構(gòu)。這樣，原先6T SRAM存儲(chǔ)單元的功能被3T的動(dòng)態(tài)RAM單元代替，從而有效降低了單元面積，而實(shí)現(xiàn)的功能和原先則完全一致。而且本方案所采用3T動(dòng)態(tài)RAM單元，將讀寫的字線和位線完全分開，從而避免了讀寫互相干擾的問題。這一問題在先進(jìn)半導(dǎo)體工藝(40nm以上)中已經(jīng)成為影響存儲(chǔ)操作穩(wěn)定性的重要問題。
[0017]這種單元結(jié)構(gòu)減少了晶體管的使用數(shù)目。從傳統(tǒng)的16個(gè)晶體管減少到10個(gè)晶體管。這種IOT的TCAM比傳統(tǒng)的16T TCAM少了 6個(gè)晶體管，而實(shí)現(xiàn)的功能卻是完全一致的，所以利用這種IOT TCAM單元所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品面積就會(huì)小很多，從而有效地降低了大容量TCAM的成本。同時(shí)，芯片面積的減少也對(duì)提高產(chǎn)品良率有很大作用。另外，由于傳統(tǒng)TCAM單元中包含了兩個(gè)傳統(tǒng)的6T SRAM，在先進(jìn)工藝中讀寫穩(wěn)定性會(huì)有一些問題。而本發(fā)明所用的存儲(chǔ)單元，讀寫是完全分開的，從而避免了讀寫穩(wěn)定性的問題。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，包括預(yù)充放大電路(I)，預(yù)充放大電路(I)連接有包含在TCAM單元(2)內(nèi)的比較電路(3)，其特征在于:所述TCAM單元(2)還包括連接在比較電路(3)上的一對(duì)RAM單元(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述RAM單元(4)由核心存儲(chǔ)管(Tl)、讀取管(T2)和寫入管(T3)構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G11C15/04GK103915114SQ201410127888
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】張建杰, 張泳培 申請(qǐng)人:蘇州無離信息技術(shù)有限公司