[發明專利]混合三元內容可尋址存儲器

在審

• 申請號: 201380062541.0
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104823243A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: R·瓦蒂孔達;N·德塞;C·鄭;S·S·尹;E·特澤格魯
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G11C15/04
• 分類號: G11C15/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 周敏

技術領域

本公開一般涉及三元內容可尋址存儲器(TCAM)。具體而言，本公開涉及TCAM的混合架構。

背景

TCAM通常被用于路由器和以太網交換機中以用于網際協議(IP)地址轉發。存儲元件通常使用動態NOR/NAND(或非/與非)類型單元來設計。

內容可尋址存儲器(CAM)支持讀取操作、寫入操作、以及比較操作。與CAM中條目的寬度(例如，每字比特)相同的比較總線在時鐘邊沿處輸入。比較總線的數據與CAM中的每個條目同時進行比較。也就是說，比較是并行發生的，因此總線可在一個時鐘循環期間與CAM中的每個條目進行比較。當條目中的每個比特與比較總線中的對應比特相匹配時，條目是匹配。替換地，當條目中的任何比特與比較總線中的對應比特不相匹配時，條目是失配。CAM中的條目的比特或為0，或為1。

TCAM類似于CAM，外加可存儲于單元中的掩碼值。該掩碼值可被稱為本地掩碼。掩碼值不與比較比特進行比較，由此比較結果將總是匹配。

圖1解說常規TCAM?100的架構。如圖1中所解說的，搜索字(諸如，“1101”)被輸入到TCAM?100的寄存器150。該搜索字與TCAM單元110中所存儲的值進行比較。TCAM通常每級具有16個TCAM單元。搜索跨TCAM單元110同時進行。TCAM單元110的內容可以是高比特(1)、低比特(0)、或掩碼值(X)。在搜索之前，每組TCAM單元120-126的匹配線130-136被設置為高。匹配線130-136被輸入到優先級編碼器140。TCAM?100輸出(ML_輸出)與搜索字線相匹配的那組TCAM單元的地址。由于該搜索是并行搜索，所以該搜索可在一個時鐘循環中完成。應注意，掩碼值可以是0或1，此外，在本公開中，掩碼值可被稱為X。

作為示例，如圖1中所解說的，第一組TCAM單元120被設置成“1?X?0?1”，第二組TCAM單元122被設置成“1?0?X?1”，第三組TCAM單元124被設置成“1?1?X?X”，并且第四組TCAM單元126被設置成“1?X?1?X”。在將TCAM單元的內容與搜索比特進行比較時，在TCAM單元的內容為掩碼值X的情況下，該比較將產生匹配。因此，根據圖1中所解說的示例，第一組TCAM單元120和第三組TACM單元124與寄存器150中的搜索字相匹配。相應地，第一組TCAM單元120和第三組TCAM單元124的匹配線130、134將指示匹配，并且優先級編碼器140輸出第一組TCAM單元120和第三組TCAM單元124的地址。

常規TCAM架構是動態電路并且具有高動態功率耗散。在一些情形中，TCAM可具有動態NAND架構。在其他情形中，TCAM可具有動態NOR架構。

圖2解說了常規動態NAND?TCAM?200。如圖2中所解說的，動態NAND架構200包括從上拉晶體管210通過預充電線PRE#充電的匹配線ML_NAND。匹配線ML_NAND被連接至一連串中間匹配線ML₀-ML_n-1。中間匹配線ML₀-ML_n-1中的每一條中間匹配線經由傳輸門被耦合至掩碼單元Mask₀-Mask_n-1和鍵單元Key₀-Key_n-1。傳輸門包括耦合至鍵單元Key₀-Key_n-1的鍵NMOS晶體管202以及耦合至掩碼單元Mask₀-Mask_n-1的掩碼NMOS晶體管204。

掩碼單元Mask₀-Mask_n-1的內容在展開掩碼單元222中解說。如展開掩碼單元222中所示，掩碼單元Mask₀-Mask_n-1是SRAM單元，其包括掩碼值M、掩碼值逆(bar)M#、掩碼字線WLM、掩碼比特線BLM、以及掩碼比特線逆BLM#。鍵單元Key₀-Key_n-1的內容在展開鍵單元220中解說。如展開鍵單元220中所示，鍵單元Key₀-Key_n-1是具有XNOR邏輯的SRAM單元。鍵單元Key₀-Key_n-1還包括搜索線SL、搜索線逆SL#、鍵比特線BLK、鍵比特線逆BLK#、鍵值K、鍵逆值K#、以及鍵寫入線WLK。