[發明專利]用于三態內容可尋址存儲器(TCAM)的靜態NAND單元

有效

• 申請號: 201380068595.8
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104885159B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: E·特澤格魯;N·德塞;R·瓦蒂孔達;C·鄭;S·S·尹
• 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: 陳煒

靜態三態內容可尋址存儲器(TCAM)包括耦合到中間匹配線的鍵單元和掩碼單元。鍵單元耦合到第一下拉晶體管和第一上拉晶體管。掩碼單元耦合到第二下拉晶體管和第二上拉晶體管。第一下拉晶體管和第二下拉晶體管并聯連接，而第一上拉晶體管和第二上拉晶體管串聯連接。匹配線輸出也耦合到第一下拉晶體管和第二下拉晶體管并且進一步耦合到第一上拉晶體管和第二上拉晶體管。

技術領域

本公開一般涉及三態內容可尋址存儲器(TCAM)。更具體地，本公開涉及用于TCAM的靜態NAND架構。

背景技術

TCAM通常在路由器和以太網交換機中用于網際協議(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)支持讀操作、寫操作、以及比較操作。與CAM 中的條目寬度(例如，位每字)相同的比較總線是在時鐘邊沿處輸入的。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，比較并行發生，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。當條目中的每個位與比較總線中的對應位相匹配時，條目即是匹配。替換地，當條目中有任何位與比較總線中的對應位不相匹配時，條目即是失配。CAM中的條目的位或為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。掩碼值不與比較位進行比較，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。該搜索字與各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。搜索跨各TCAM單元110同時進行。TCAM單元110的內容可以是高位(1)、低位(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(MLout)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，但在本公開中，掩碼值仍可被稱為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”。在將各TCAM單元的內容與搜索位進行比較時，當TCAM單元的內容為掩碼值X時，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TCAM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。

在動態NOR TCAM架構中，匹配線被預充電為高并求值為低以指示失配。大多數比較產生失配，因此動態NOR由于從高向低切換以指示失配而具有增加的功耗。此外，動態NOR具有復雜的定時控制，這是因為預充電信號在每個時鐘循環中被每條匹配線使用。