[发明专利]用于三态内容可寻址存储器(TCAM)的静态NAND单元

说明书

静态三态内容可寻址存储器(TCAM)包括耦合到中间匹配线的键单元和掩码单元。键单元耦合到第一下拉晶体管和第一上拉晶体管。掩码单元耦合到第二下拉晶体管和第二上拉晶体管。第一下拉晶体管和第二下拉晶体管并联连接，而第一上拉晶体管和第二上拉晶体管串联连接。匹配线输出也耦合到第一下拉晶体管和第二下拉晶体管并且进一步耦合到第一上拉晶体管和第二上拉晶体管。

技术领域

本公开一般涉及三态内容可寻址存储器(TCAM)。更具体地，本公开涉及用于TCAM的静态NAND架构。

背景技术

TCAM通常在路由器和以太网交换机中用于网际协议(IP)地址转发。存储元件通常使用动态NOR/NAND(或非/与非)类型单元来设计。

内容可寻址存储器(CAM)支持读操作、写操作、以及比较操作。与CAM 中的条目宽度(例如，位每字)相同的比较总线是在时钟边沿处输入的。比较总线的数据与CAM中的每个条目同时进行比较。也就是说，比较并行发生，因此总线可在一个时钟循环期间与CAM中的每个条目进行比较。当条目中的每个位与比较总线中的对应位相匹配时，条目即是匹配。替换地，当条目中有任何位与比较总线中的对应位不相匹配时，条目即是失配。CAM中的条目的位或为0，或为1。

TCAM类似于CAM，外加可存储于单元中的掩码值。该掩码值可被称为本地掩码。掩码值不与比较位进行比较，由此比较结果将总是匹配。

图1解说常规TCAM 100的架构。如图1中所解说的，搜索字(诸如，“1101”) 被输入到TCAM 100的寄存器150。该搜索字与各TCAM单元110中所存储的值进行比较。TCAM通常每级具有16个TCAM单元。搜索跨各TCAM单元110同时进行。TCAM单元110的内容可以是高位(1)、低位(0)、或掩码值(X)。在搜索之前，每组TCAM单元120-126的匹配线130-136被设置为高。匹配线 130-136被输入到优先级编码器140。TCAM 100输出(MLout)与搜索字线相匹配的那组TCAM单元的地址。由于该搜索是并行搜索，所以该搜索可在一个时钟循环中完成。应注意，掩码值可以是0或1，但在本公开中，掩码值仍可被称为X。

作为示例，如图1中所解说的，第一组TCAM单元120被设置成“1 X 0 1”，第二组TCAM单元122被设置成“1 0 X 1”，第三组TCAM单元124被设置成“1 1 X X”，并且第四组TCAM单元126被设置成“1 X 1 X”。在将各TCAM单元的内容与搜索位进行比较时，当TCAM单元的内容为掩码值X时，该比较将产生匹配。因此，根据图1中所解说的示例，第一组TCAM单元120和第三组TCAM单元124 与寄存器150中的搜索字相匹配。相应地，第一组TCAM单元120和第三组TCAM 单元124的匹配线130、134将指示匹配，并且优先级编码器140输出第一组TCAM 单元120和第三组TCAM单元124的地址。

常规TCAM架构是动态电路并且具有高动态功率耗散。在一些情形中，TCAM 可具有动态NAND架构。在其他情形中，TCAM可具有动态NOR架构。

在动态NOR TCAM架构中，匹配线被预充电为高并求值为低以指示失配。大多数比较产生失配，因此动态NOR由于从高向低切换以指示失配而具有增加的功耗。此外，动态NOR具有复杂的定时控制，这是因为预充电信号在每个时钟循环中被每条匹配线使用。