三态内容寻址存储器的制作方法

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1.本发明涉及三态内容寻址存储器。

背景技术：

2.三态内容寻址存储器（tcam，ternary content addressable memory）主要用于快速查acl、路由等表项，它是从cam的基础上发展而来的。一般的cam存储器中每个bit位的状态只有两个，“0”或“1”，而tcam中每个bit位有三种状态，除掉“0”和“1”外，还有一个“don’t care”状态，所以称为“三态”，它是通过掩码来实现的，正是tcam的这个第三种状态特征使其既能进行精确匹配查，又能进行模糊匹配查，而cam没有第三种状态，所以只能进行精确匹配查。
3.tcam的工作频率，取决于搜索操作的快慢，核心取决于匹配线ml放电速度（即求值）的快慢。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种三态内容寻址存储器，包括与tcam单元连接的局部搜索线；所述局部搜索线配有升压电路；所述升压电路包括：设置在局部搜索线一侧且与局部搜索线形成第一耦合电容的第一金属线，以及与第一金属线连接的升压控制单元；所述升压控制单元在局部搜索线处于高电平时，将第一金属线设置为高电平；且第一金属线通过第一耦合电容提高处于高电平的局部搜索线的电压。
5.优选的，还包括与tcam单元连接且与局部搜索线互补的互补局部搜索线；所述升压电路还包括：设置在互补局部搜索线一侧且与互补局部搜索线形成第二耦合电容的第二金属线；升压控制单元还与第二金属线连接；所述升压控制单元在互补局部搜索线处于高电平时，将第二金属线设置为高电平；且第二金属线通过第二耦合电容提高处于高电平的互补局部搜索线的电压。
6.优选的，所述第一金属线与局部搜索线并行，且第一金属线不短于局部搜索线。
7.优选的，所述第二金属线与互补局部搜索线并行，且第二金属线不短于互补局部搜索线。
8.所述升压控制单元的具体结构和升压电路的具体控制方法见实施例。
9.本发明的优点和有益效果在于：提供一种三态内容寻址存储器，其能在搜索线处于高电平时进一步提高搜索线的电压，搜索线电压提高后，可增大tcam单元中为匹配线放电的nmos管的vgs电压，从而可加大放电电流，可使匹配线放电速度变快，进而使匹配线求值速度变快，提高搜索操作的效率，进而提高三态内容寻址存储器的工作频率和性能。
10.因为金属线与对应的搜索线并行，且金属线不短于对应的搜索线，故耦合电容可随搜索线长度改变而改变，所以电压提高（boost）效果不会因为搜索线变长而降低。
11.本发明中升压控制信号线翻转滞后于搜索线翻转的时间可调节，即升压启动时间
点可调节。
12.本发明的方案适用于所有nor-type cam。
附图说明
13.图1是本发明的电路图。
具体实施方式
14.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
15.本发明具体实施的技术方案如下：如图1所示，本发明提供一种三态内容寻址存储器，包括：与tcam单元连接的匹配线ml和局部搜索线对，以及驱动局部搜索线对的全局搜索线对；所述局部搜索线对包括：局部搜索线lsl，与局部搜索线lsl互补的互补局部搜索线lslb；所述全局搜索线对包括：用于驱动局部搜索线lsl的全局搜索线gsl，用于驱动互补局部搜索线lslb的互补全局搜索线gslb；所述局部搜索线对lsl、lslb配有升压电路；所述升压电路包括：设置在局部搜索线lsl一侧且与局部搜索线lsl形成第一耦合电容c1的第一金属线netb1，设置在互补局部搜索线lslb一侧且与互补局部搜索线lslb形成第二耦合电容c2的第二金属线netb2，以及与第一金属线netb1、第二金属线netb2连接的升压控制单元；所述升压控制单元在局部搜索线lsl处于高电平时，将第一金属线netb1设置为高电平；且第一金属线netb1通过第一耦合电容c1提高处于高电平的局部搜索线lsl的电压；局部搜索线lsl电压提高后，可增大tcam单元中为匹配线ml放电的nmos管的vgs电压，从而可加大放电电流，可使匹配线ml放电速度变快，进而使匹配线ml求值速度变快；所述升压控制单元在互补局部搜索线lslb处于高电平时，将第二金属线netb2设置为高电平；且第二金属线netb2通过第二耦合电容c2提高处于高电平的互补局部搜索线lslb的电压；互补局部搜索线lslb电压提高后，可增大tcam单元中为匹配线ml放电的nmos管的vgs电压，从而可加大放电电流，可使匹配线ml放电速度变快，进而使匹配线ml求值速度变快。
16.具体的，所述升压控制单元包括：升压控制信号线ben，第一反相器dn1，第二反相器dn2，第一pmos管p1，第二pmos管p2，第三pmos管p3，第四pmos管p4，第一nmos管n1，第二nmos管n2；所述升压控制信号线ben与第一反相器dn1的输入端连接，第一反相器dn1的输出端与第二反相器dn2的输入端连接，第二反相器dn2的输出端与第一金属线netb1连接，第二反相器dn2的输出端还与第二金属线netb2连接；所述升压控制信号线ben还与第一pmos管p1的栅极连接；第一pmos管p1的源极与电源连接，第一pmos管p1的漏极与第三pmos管p3的源极连接，第三pmos管p3的漏极与第一nmos管n1的漏极连接，第一nmos管n1的源极接地；
所述全局搜索线gsl与第三pmos管p3的栅极连接，全局搜索线gsl还与第一nmos管n1的栅极连接；所述局部搜索线lsl与第三pmos管p3的漏极连接，局部搜索线lsl还与第一nmos管n1的漏极连接；所述升压控制信号线ben还与第二pmos管p2的栅极连接；第二pmos管p2的源极与电源连接，第二pmos管p2的漏极与第四pmos管p4的源极连接，第四pmos管p4的漏极与第二nmos管n2的漏极连接，第二nmos管n2的源极接地；所述互补全局搜索线gslb与第四pmos管p4的栅极连接，互补全局搜索线gslb还与第二nmos管n2的栅极连接；所述互补局部搜索线lslb与第四pmos管p4的漏极连接，互补局部搜索线lslb还与第二nmos管n2的漏极连接。
17.优选的，所述第一金属线netb1与局部搜索线lsl并行，且第一金属线netb1不短于局部搜索线lsl；所述第二金属线netb2与互补局部搜索线lslb并行，且第二金属线netb2不短于互补局部搜索线lslb。
18.所述升压电路的控制方法如下：初始状态时，全局搜索线gsl、互补全局搜索线gslb都为高电平，升压控制信号线ben为低电平；此时，第一nmos管n1、第二nmos管n2都导通，第三pmos管p3、第四pmos管p4都截止，局部搜索线lsl通过第一nmos管n1接地，互补局部搜索线lslb通过第二nmos管n2接地，局部搜索线lsl、互补局部搜索线lslb都为低电平；第一金属线netb1、第二金属线netb2都通过第一反相器dn1、第二反相器dn2与升压控制信号线ben连接，第一金属线netb1、第二金属线netb2都为低电平；1）若搜索时，仅局部搜索线lsl设置为高电平：则将全局搜索线gsl翻转为底电平，互补全局搜索线gslb保持高电平，升压控制信号线ben保持低电平；此时，第二nmos管n2导通，第四pmos管p4截止，互补局部搜索线lslb保持低电平；且第一nmos管n1截止，第三pmos管p3、第一pmos管p1都导通，局部搜索线lsl通过第三pmos管p3、第一pmos管p1与电源连接，局部搜索线lsl翻转为高电平；局部搜索线lsl翻转为高电平后，将升压控制信号线ben翻转为高电平，全局搜索线gsl保持底电平，互补全局搜索线gslb保持高电平；此时，第一pmos管p1、第一nmos管n1都截止，第二nmos管n2导通；且第一金属线netb1、第二金属线netb2都跟随升压控制信号线ben翻转为高电平；由于第一金属线netb1与局部搜索线lsl形成第一耦合电容c1，翻转为高电平的第一金属线netb1通过第一耦合电容c1提高局部搜索线lsl的电压，局部搜索线lsl的电压会被提高至高于电源的电压；而由于第二nmos管n2导通，互补局部搜索线lslb保持低电平，互补局部搜索线lslb并不会被第二耦合电容c2耦合提高电压；局部搜索线lsl电压提高后，可增大tcam单元中为匹配线ml放电的nmos管的vgs电压，从而可加大放电电流，可使匹配线ml放电速度变快，进而使匹配线ml求值速度变快；搜索完成后恢复初始状态；2）若搜索时，仅互补局部搜索线lslb设置为高电平：则将互补全局搜索线gslb翻转为底电平，全局搜索线gsl保持高电平，升压控制信号线ben保持低电平；此时，第一nmos管n1导通，第三pmos管p3截止，局部搜索线lsl保持低
电平；且第二nmos管n2截止，第四pmos管p4、第二pmos管p2都导通，互补局部搜索线lslb通过第四pmos管p4、第二pmos管p2与电源连接，互补局部搜索线lslb翻转为高电平；互补局部搜索线lslb翻转为高电平后，将升压控制信号线ben翻转为高电平，互补全局搜索线gslb保持底电平，全局搜索线gsl保持高电平；此时，第二pmos管p2、第二nmos管n2都截止，第一nmos管n1导通；且第一金属线netb1、第二金属线netb2都跟随升压控制信号线ben翻转为高电平；由于第二金属线netb2与互补局部搜索线lslb形成第二耦合电容c2，翻转为高电平的第二金属线netb2通过第二耦合电容c2提高互补局部搜索线lslb的电压，互补局部搜索线lslb的电压会被提高至高于电源的电压；而由于第一nmos管n1导通，局部搜索线lsl保持低电平，局部搜索线lsl并不会被第一耦合电容c1耦合提高电压；互补局部搜索线lslb电压提高后，可增大tcam单元中为匹配线ml放电的nmos管的vgs电压，从而可加大放电电流，可使匹配线ml放电速度变快，进而使匹配线ml求值速度变快；搜索完成后恢复初始状态。
19.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.三态内容寻址存储器，包括与tcam单元连接的局部搜索线；其特征在于，所述局部搜索线配有升压电路；所述升压电路包括：与局部搜索线形成第一耦合电容的第一金属线，以及与第一金属线连接的升压控制单元；所述升压控制单元在局部搜索线处于高电平时，将第一金属线设置为高电平。2.根据权利要求1所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，还包括与tcam单元连接且与局部搜索线互补的互补局部搜索线；所述升压电路还包括：与互补局部搜索线形成第二耦合电容的第二金属线；升压控制单元还与第二金属线连接；所述升压控制单元在互补局部搜索线处于高电平时，将第二金属线设置为高电平。3.根据权利要求2所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，还包括：用于驱动局部搜索线的全局搜索线，以及用于驱动互补局部搜索线的互补全局搜索线。4.根据权利要求3所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述升压控制单元包括：升压控制信号线，第一反相器，第二反相器，第一pmos管，第三pmos管，第一nmos管；所述升压控制信号线与第一反相器的输入端连接，第一反相器的输出端与第二反相器的输入端连接，第二反相器的输出端与第一金属线连接；所述升压控制信号线还与第一pmos管的栅极连接；第一pmos管的源极与电源连接，第一pmos管的漏极与第三pmos管的源极连接，第三pmos管的漏极与第一nmos管的漏极连接，第一nmos管的源极接地；所述全局搜索线与第三pmos管的栅极连接，全局搜索线还与第一nmos管的栅极连接；所述局部搜索线与第三pmos管的漏极连接，局部搜索线还与第一nmos管的漏极连接。5.根据权利要求4所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述升压控制单元还包括：第二pmos管，第四pmos管，第二nmos管；所述第二反相器的输出端还与第二金属线连接；所述升压控制信号线还与第二pmos管的栅极连接；第二pmos管的源极与电源连接，第二pmos管的漏极与第四pmos管的源极连接，第四pmos管的漏极与第二nmos管的漏极连接，第二nmos管的源极接地；所述互补全局搜索线与第四pmos管的栅极连接，互补全局搜索线还与第二nmos管的栅极连接；所述互补局部搜索线与第四pmos管的漏极连接，互补局部搜索线还与第二nmos管的漏极连接。6.根据权利要求1所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述第一金属线与局部搜索线并行。7.根据权利要求6所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述第一金属线不短于局部搜索线。8.根据权利要求2所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述第二金属线与互补局部搜索线并行。9.根据权利要求8所述的三态内容寻址存储器，其特征在于，所述第二金属线不短于互补局部搜索线。

技术总结

本发明公开了一种三态内容寻址存储器，包括与TCAM单元连接的搜索线；所述搜索线配有升压电路；所述升压电路包括：设置在搜索线一侧且与搜索线形成耦合电容的金属线，以及与金属线连接的升压控制单元；所述升压控制单元在搜索线处于高电平时，将金属线设置为高电平；且金属线通过耦合电容提高处于高电平的局部搜索线的电压。本发明能在搜索线处于高电平时进一步提高搜索线的电压，搜索线电压提高后，可增大TCAM单元中为匹配线放电的NMOS管的VGS电压，从而可加大放电电流，可使匹配线放电速度变快，进而使匹配线求值速度变快，提高搜索操作的效率，进而提高三态内容寻址存储器的工作频率和性能。频率和性能。频率和性能。