[發明專利]用于比較SeOI上的內容尋址存儲器中數據的裝置

有效

• 申請號: 201010625007.4
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102142278A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 卡洛斯·馬祖拉;理查德·費朗
• 申請（專利權）人: 硅絕緣體技術有限公司
• 主分類號: G11C15/04
• 分類號: G11C15/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;張旭東

技術領域

本發明的技術領域在于半導體器件，更具體地，本發明的技術領域是在絕緣體上半導體襯底(SeOI襯底)上制造的內容尋址存儲器。

本發明更具體地涉及用于比較內容尋址存儲器中的數據的裝置、用于控制這樣的比較裝置的方法和內容尋址存儲器。

背景技術

內容尋址存儲器(CAM：content-addressable?memory)是一種在相對高速的搜索應用中使用的計算機存儲器。

與由用戶應用提供存儲地址且隨機存取存儲器(RAM)返回存儲在該地址的數據的標準計算機存儲器(特別是RAM類型)不同的是，CAM存儲器被設計成使得由用戶應用提供數據字且CAM搜索整個存儲器以確定其中是否存儲有該字。如果發現該字，則CAM返回發現該字的一個或更多個地址的列表。

由于CAM存儲器被設計成通過并行地執行多個操作而在單個操作中搜索其整個存儲器，所以CAM存儲器在所有搜索應用中都比RAM快。然而，與具有簡單的存儲器單元(RAM的單一功能是存儲數據)的RAM不同的是，CAM還必須操作比較功能。因而每個單獨的存儲器單元都必須具有自己的比較電路以檢測被存儲在該單元中的比特和提出的輸入比特之間的匹配。因此CAM單元的物理尺寸(尤其是在占有的表面單位方面)大于RAM單元的物理尺寸。

圖1示出了常規的NOR型CAM單元。這樣的單元包括十個晶體管并且通常占用大約300個表面單位(300F²)。

由于此類型的CAM存儲器針對僅包含1和0的數據使用系統搜索，因此此類型的CAM存儲器被認為是二態的。還已知一種三態CAM存儲器，其允許所存儲的數據字中的一個或更多個比特的被稱為“X”或“任意”的對應的第三種狀態，使得能夠增加搜索的靈活性。

圖2示出了常規的NOR型三態CAM單元。該單元由16個晶體管組成并且通常占用500個表面單位。

應當理解的是，常規的CAM單元占用很大的表面區域。而在本發明的應用領域中經常存在著將半導體器件小型化的需求。而且，僅僅就存在大量的晶體管且需要在CAM存儲器陣列中提供電源線這方面而言，常規的CAM存儲器具有耗電多的缺點。

發明內容

本發明的目的是彌補上述缺點，并且因此根據第一方面提出了一種用于比較內容尋址存儲器中的數據的裝置，該裝置包括：由存儲數據比特的第一晶體管和存儲所述數據比特的補碼的第二晶體管形成的存儲器單元，所述晶體管被制造在絕緣體上半導體襯底上，并且所述晶體管中的每一個都具有前控制柵極和后控制柵極，所述前控制柵極和后控制柵極可以被控制以截止所述晶體管；比較電路，所述比較電路被配置為執行以下操作：通過向所述晶體管中的每一個的所述前控制柵極施加標定的讀電壓，同時控制所述晶體管中的每一個的所述后控制柵極，使得一個晶體管具有提出的比特，另一個晶體管具有所提出的比特的補碼，以在所提出的比特與存儲的比特一致的情況下截止所述晶體管中的導通晶體管，從而在讀模式中操作所述第一晶體管和所述第二晶體管；和檢測在連接到所述晶體管中的每一個的源極的源極線上是否存在電流，以指示所提出的比特和存儲的比特是否相同。

該裝置的一些優選的但非限制的方面如下：

所述比較電路被配置為向所述第一晶體管的所述后控制柵極提供所提出的比特的補碼并向所述第二晶體管的所述后控制柵極提供所提出的比特；

所述絕緣體上半導體襯底包括由絕緣層與基體襯底分隔開的半導體材料的薄膜，并且所述晶體管的所述后控制柵極以面對所述晶體管的溝道的方式被布置在所述絕緣層下的所述基體襯底中；

所述晶體管中的每一個的所述后控制柵極在所述基體襯底中被反向偏置的阱隔離；

所述晶體管中的每一個的所述后控制柵極都具有功函數；

所述比較電路還被配置成執行三態運算，所提出的比特在三態運算期間被忽略；

在三態運算期間，所述比較電路在讀模式下操作所述第一晶體管和所述第二晶體管，同時以同一個電壓來控制所述晶體管中的每一個的所述后控制柵極，該同一個電壓被選擇為使得通常導通的晶體管截止；

該裝置還包括用于控制所述存儲器單元的電路，該電路被配置為在讀模式、編程模式和擦除模式下通過以同一個電壓控制所述晶體管中的每一個的所述后控制柵極來操作所述晶體管，該同一個電壓被選擇為使得導通晶體管不被截止；

所述控制電路還被配置為在保持模式中通過以同一個電壓控制所述晶體管中的每一個的所述后控制柵極來操作所述晶體管，該同一個電壓被選擇為使得導通晶體管被截止；