[发明专利]内容可寻址存储器的条件性预充电的匹配线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年12月22日提交的第12/975,601号美国申请（其内容以全文引用的方式并入本文）的优先权。

发明领域

本申请涉及内容可寻址存储器。

发明背景

在需要超高速搜索应用的地方，通常要利用内容可寻址存储器（CAM）。CAM是通过将所存储的值与搜索线的值相比较而运行的，其中如果所存储的值与搜索线的值相同时，则发生匹配。在这种情况下，将CAM的匹配线拉高至干线电压以表示匹配。如果搜索线的值与所存储的值不同，则拉低CAM匹配线，以表示不匹配。

然而，在动态不匹配的CAM中，要消耗大量的能量以驱动CAM的匹配线，特别是如果在比较或评估阶段前通过预充电将CAM中的所有匹配线均拉高至干线电压的情况下。相应地，已实施技术以试图减少匹配线的能耗。例如，在称为“低摆幅匹配线传感”的技术中，不将匹配线一直拉至干线电压，而是拉至位于参考电压和干线电压之间的某个电压。在另一技术中，仅对搜索字的一个或几个位进行比较，且仅当前面的一个或几个位匹配时，才比较余下的位。

然而，上述技术为了省电会牺牲性能或增加复杂性，且因此在高性能设计中的使用可能是不可行的。

发明概述

本发明公开了一种对CAM进行条件性预充电的方法。该方法包括：如果CAM中的数据录入无效，则在CAM的匹配线上强制执行不匹配，且仅当数据录入有效时，才对匹配线进行预充电。

本发明公开了一种CAM，其包括：评估组件，其包括第一输入、第二输入和输出；预充电组件，其包括第一输入、第二输入和输出；第一晶体管，其被耦合至评估组件、CAM的匹配线和参考电压；和第二晶体管，其被耦合至预充电组件、CAM的匹配线和干线电压。当评估组件的第一输入和第二输入均处于第一状态时，评估组件的输出处于第二状态且不激活第一晶体管。当评估组件的第一输入处于第二状态时，评估组件的输出处于第一状态且激活第一晶体管以将匹配线连接至参考电压。当预充电组件的第一输入和第二输入处于第一状态时，预充电组件的输出处于第二状态且激活第二晶体管以将匹配线连接至干线电压，以及当预充电组件的第一输入处于第二状态时，预充电组件的输出处于第一状态且不激活第二晶体管。

本发明公开了一种半导体装置。该半导体装置包括内容可寻址存储器（CAM），其被配置成响应于数据录入的有效性而对与CAM的数据录入相关的匹配线进行条件性地预充电。

本发明公开了一种计算机可读介质，其存储有表述半导体装置的硬件设计的指令。该半导体装置包括内容可寻址存储器（CAM），其被配置成响应于数据录入的有效性而对与CAM的数据录入相关的匹配线进行条件性地预充电。

附图简述

图1是实例条件性预充电的动态CAM装置；

图2是实例评估组件电路；以及

图3为在条件性预充电的动态CAM中执行评估和预充电的实例方法的流程图。

具体实施方式

为了在控制CAM功耗的同时实现高性能和CAM的高速搜索，可利用一种技术，该技术利用了以下事实：存储器阵列中的所有数据录入并非始终都是有效的。相应地，CAM设计可通过在录入无效时拉低CAM的匹配线以强制执行不匹配，从而根据录入的有效性以每个录入为基础启用或禁用匹配。此外，当数据有效时，可只通过在操作的预充电阶段期间对匹配线进行预充电实现节省功耗。

图1是实例条件性预充电的动态CAM装置100。该CAM100包括指定为M₁、M₂、M₃、M₄和M₅的多个晶体管、评估组件110、预充电组件120和逆变器130。评估组件110和预充电组件120可通过电路的形式分别执行CAM装置100的评估和预充电的功能。在实例CAM装置100中，晶体管M₁、M₄和M₅为P-金属氧化物半导体（PMOS）晶体管且晶体管M₂和M₃为NMOS晶体管。