JPH01184790A - 不揮発性cam - Google Patents

不揮発性cam

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JPH01184790A
JPH01184790A JP902588A JP902588A JPH01184790A JP H01184790 A JPH01184790 A JP H01184790A JP 902588 A JP902588 A JP 902588A JP 902588 A JP902588 A JP 902588A JP H01184790 A JPH01184790 A JP H01184790A
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JP
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gate
mos transistor
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bit line
drain
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JP902588A
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Yasushi Terada
寺田 康
Takeshi Nakayama
武志 中山
Kazuo Kobayashi
和男 小林
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G—PHYSICS
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    • G11C15/00—Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores
    • G11C15/04—Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements
    • G11C15/046—Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements using non-volatile storage elements

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 この発明は不揮発性CAMに関し、特に、アドレスを指
定してデータの読み書きをする通常のメモリ機能に加え
て、情報内容を指定したとき、その情報が蓄積されてい
るアドレスの検索が行なえるような不揮発性CAM (
Con t en t−Addressable  M
emory)に関する。
[従来の技術] 第6図はl5SCC(Digest  ofTechn
ical  Papers  42ないし43頁(19
85年))に示された従来の揮発性のCAMを示す電気
回路図である。
第6図において、CAMはCMOSスタティックRAM
部1と一致検出部2とから構成されている。一致検出部
2は4つのMOS)ランジスタ3ないし6からなり、M
OS)ランジスタ3と4が直列接続され、MOSトラン
ジスタ5と6とが直列接続されている。MOS)ランジ
スタ3のソースは接地され、ゲートはフリップフロップ
からなるCMOSスタティックRAM部1の第2の記憶
ノードN2に接続され、MOS)ランジスタ4のゲート
はビット線対を構成するビット線BLに接続され、ドレ
インは一致検出線Mに接続されている。
MOSトランジスタ5のソースは接地され、ゲートはC
MOSスタティックRAM部1の第1の記憶ノードN1
に接続され、MoSトランジスタ6のゲートはビット線
BLに接続され、ドレインは一致検出線Mに接続されて
いる。
CMOSスタティックRAM部1は4つのMOSトラン
ジスタ7ないし10によって構成されるとともに、2つ
の転送ゲートとなるMOSトランジスタ12.13を含
む。CMOSスタティックRAM部1の第1の記憶ノー
ドN1にはMOSトランジスタ12のソースが接続され
、ドレインはビット線BLに接続され、ゲートはワード
線Wに接続されている。また、CMOSスタティックR
AM部1の第2の記憶ノードN2にはMOSトランジス
タ13のソースが接続され、ドレインはビット線BLに
接続され、ゲートはワード!!iIWに接続されている
。
次に、第6図に示した従来のCAMの動作について説明
する。まず、一致検索を行なうときには、ワード線Wが
すべて“L#レベルに設定され、一致検出線Mが“H”
レベルにプリチャージされ、ビット線BLに検索データ
が与えられ、ビット線BLに検索データの反転信号が印
加されることにより行なわれる。たとえば、“1”を検
索したいときには、ビット線BLが“H”レベルに設定
され、ビット線BLが“L“レベルに設定される。
CMOSスタティックRAM部1に“1″が記憶されて
いる場合、すなわち第1の記憶ノードN1が“H2にな
っていて、第2の記憶ノードN2が“L”レベルになっ
ている場合、MOSトランジスタ4,5は導通ずるが、
MOSトランジスタ3゜6は非導通であるため、一致検
出線Mは′H”レベルのまま保たれる。もし、′01が
CMOSスタティックRAM部1に記憶されている場合
、すなわち第1の記憶ノードN1が“L” レベルであ
り、第2の記憶ノードN2が“H゛レベルあれば、MO
Sトランジスタ3,4が導通し、一致検出線Mは放電さ
れて接地電位となる。
[発明が解決しようとする課題] 従来のCAMは上述のごとく、フリップフロップからな
るCMOSスタティックRAM部1と一致検出部2とか
ら構成されているため、電源がオフされると、CMOS
スタティックRAM部1に記憶されていたデータが消去
されてしまうという欠点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、電源がオフにな
ってもデータが消えることのない不揮発性CAMを提供
することである。
[課題を解決するための手段] この発明は行および列からなるマトリクス状に配列され
、それぞれが第1および第2の記憶ノードを有し、情報
を記憶する複数のメモリセルと、それぞれが列方向に整
列するメモリセルを選択するための複数のワード線と、
列方向に整列するメモリセルに接続される複数のビット
線対と、ビット線対の情報とメモリセルに記憶されてい
る情報とが一致しているとき一致信号を出力する一致検
出線とを備えた不揮発性CAMであって、ゲートがメモ
リセルの第1の記憶ノードに接続され、第1の導通端子
がビット線対の一方に接続され、第2の導通端子が一致
検出線に接続された第1のMOSトランジスタと、ゲー
トがメモリセルの第2の記憶ノードに接続され、第1の
導通端子がビット線対の他方に接続され、第2の導通端
子が一致検出線に接続された第2のMOS)ランジスタ
を含み、メモリセルが不揮発性メモリによって構成され
たものである。
[作用コ この発明に係る不揮発性CAMはメモリセルが不揮発性
メモリで構成されているので、電源がオフにされてもそ
れまでに記憶されていたデータが消去されるおそれがな
(なる。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。まず、第1図を参照して、この発明の一実施例の
構成について説明する。NVRAM1lは不揮発性メモ
リであって、第1および第2の記憶ノードNl、N2を
含む。第1の記憶ノードN1には第1のMOS)ランジ
スタ14のゲートが接続され、ドレインはビット線BL
に接続され、ソースは一致検出線Mに接続される。第2
の記憶ノードN2には、第2のMOS)ランジスタ15
のゲートが接続され、ドレインはビット線BLに接続さ
れ、ソースは一致検出線Mに接続される。また、第1の
記憶ノードN1には第3のMOSトランジスタ12のソ
ースが接続され、ゲートはワード線Wに接続され、ドレ
インはビット線BLに接続される。第2の記憶ノードN
2には第4のMOSトランジスタ13のソースが接続さ
れ、ゲートはワード線Wに接続され、ドレインはビット
線BLに接続される。
この第1図に示した不揮発性CAMとしての動作は、前
述の第6図に示した従来例と同じである。
すなわち、ワード線Wが“L”レベルに設定され、一致
検出線Mが“H”レベルにプリチャージされ、ビット線
BLに検索データの信号が与えられ、ビット線BLに検
索データの反転信号が与えられる。
NVRAMI 1に記憶されている情報と、検索データ
が一致すれば、一致検出線MはH” レベルを保ち、一
致しないときには放電されて“L”レベルになる。
第2図はこの発明の他の実施例の構成を示すブロック図
である。この第2図に示した実施例は、第1図に示した
MOS)ランジスタ14にMOSトランジスタ16を直
列接続するとともに、MOSトランジスタ15に対して
MOSトランジスタ17を直列接続したものである。よ
り具体的に説明すると、MOSトランジスタ14のゲー
トは第2の記憶ノードN2に接続され、ソースは接地さ
れる。MOS)ランジスタ14のドレインはMOSトラ
ンジスタ16のソースに接続され、MOSトランジスタ
16のゲートはビット線BLに接続され、ドレインは一
致検出線Mに接続される。また、MOSトランジスタ1
5のゲートは第1の記憶ノードN1に接続され、ソース
は接地される。
MOS)ランジスタ15のドレインはMOSトランジス
タ17のソースに接続され、ゲートはビット線BLに接
続され、ドレインは一致検出線Mに接続される。このよ
うに不揮発性CAMを構成しても、前述の第1図と同様
の動作をさせることができる。
第3図は第1図に示した不揮発性CAMのより具体的な
電気回路図である。第3図において、NvRAMllは
スタティックRAM20とEEPROM23とによって
構成され、情報の記憶および読出動作はスタティックR
AM20で行なわれ、不揮発な記憶が必要なときには、
スタティックRAM20に記憶されたデータがEEPR
OM23に転送される。
より具体的な構成について説明すると、スタティックR
AM20はNチャネルデプレッション型MO8)ランジ
スタ26,27とNチャネルエンハンスト型MO3)ラ
ンジスタ18.19とから構成される゛。Nチャネルデ
プレッション型MOSトランジスタ26のドレインには
第1の基準電位として電源電圧が与えられ、ゲートとソ
ースは第1の記憶ノードN1に接続される。Nチャネル
デプレッション型MOSトランジスタ27のドレインに
は電源電圧が与えられ、ゲートとソースは第2の記憶ノ
ードN2に接続される。NチャネルMOSトランジスタ
18のゲートは第2の記憶ノードN2に接続され、ドレ
インは第1の記憶ノードN1に接続され、ソースは第2
の基準電位である接地電位に接続される。、Nチャネル
MOSトランジスタ19のゲートは第1の記憶ノードN
1に接続され、ドレインは第2の記憶ノードN2に接続
され、ソースは接地される。
さらに、NチャネルMOSトランジスタ12ないし15
が設けられていて、NチャネルMOSトランジスタ12
のゲートはワード線Wに接続され、ドレインはビット線
BLに接続され、ソースは第1の記憶ノードN1に接続
される。NチャネルMOSトランジスタ13のゲートは
ワード線Wに接続され、ドレインはビット線BLに接続
され、ソースは第2の記憶ノードN2に接続される。N
チャネルMOSトランジスタ14のゲートは第1の記憶
ノードN1に接続され、ドレインはビット線BLに接続
され、ソースは一致検出線Mに接続される。Nチャネル
MOS)ランジスタ15のゲートは第2の記憶ノードN
2に接続され、ドレインはビット線BLに接続され、ソ
ースは一致検出線Mに接続される。
EEPROM23はNチャネルMOSトランジスタ21
.24とメモリトランジスタ22とによって構成される
。NチャネルMOS)ランジスタ21のゲートにはクロ
ック信号CLKが与えられ、ソースは第2の記憶ノード
N2に接続され、ドレインはメモリトランジスタ22の
ソースに接続される。メモリトランジスタ22のゲート
にはプログラム信号PROが与えられ、ドレインはNチ
ャネルMOS)ランジスタ24のソースに接続される。
NチャネルMOS)ランジスタ24のドレインとゲート
にはクリア信号CLRが与えられる。
次に、第3図に示した実施例の具体的な動作について説
明する。まず、データ転送する場合には、クロック信号
CLKが′L“レベルとなり、プログラム信号PROが
“L”レベルに設定され、クリア信号CLRとして高電
圧パルスがNチャネルMOSトランジスタ24のドレイ
ンとゲートとに与えられ、EEFROM23に記憶され
ているデータの消去が行なわれる。すなわち、EEPR
OM23のメモリトランジスタ22のフローティングゲ
ートに蓄積されていた電子が引き抜かれ、しきい値が低
くなる。
次に、クロック信号CLKが“H”レベルに設定され、
クリア信号CLRが“L”レベルに設定され、メモリト
ランジスタ22のゲートにプログラム信号PROとして
高電圧パルスが与えられる。
もし、スタティックRAM20に“1”が記憶されてい
れば、第1の記憶ノードN1が“H°レベルとなり、第
2の記憶ノードN2は“L”レベルであるため、メモリ
トランジスタ22のドレインが接地電位となり、フロー
ティングゲートへの電子の注入が行なわれる。
もし、スタティックRAM20に“Omが記憶されてい
て、第1の記憶ノードN1が“L″レベルあり、第2の
記憶ノードN2が“H”レベルであれば、メモリトラン
ジスタ22のドレインの電圧は高いままであるため、フ
ローティングゲートへの電子の注入が起こらない。すな
わち、メモリトランジスタ22のゲートとドレインの電
位差が小さいため、フローティングゲートに蓄積され・
ている電荷に変化が生じない。このようにして、スタテ
ィックRAM20からEEPROM23へのデータの転
送が行なわれる。
次に、EEFROM23からスタティックRAM20へ
のデータ転送は、クロック信号CLK。
プログラム信号PROおよびクリア信号CLRが“H″
レベル設定され、NVRAM11に供給される電源をO
Vから徐々に上げることによって行なわれる。このとき
、EEPROM23のしきい値が低い状態であれば、第
2の記憶ノードN2が充電され、スタティックRAM2
0には“0”がセットされる。一方、EEFROM23
のしきい値が高い状態であれば、第1の記憶ノードN1
が充電されて“H”レベルとなり、“1”がセットされ
るようにスタティックRAM20が構成されている。
第4図はこの発明の他の実施例の電気回路図である。こ
の第4図に示した実施例は、スタティックRAM20と
EEPROM23は前述の第3図の実施例と同様にして
構成される。そして、第1の記憶ノードN1にはMOS
トランジスタ17のゲートが接続され、MOSトランジ
スタ17のドレインは一致検出線Mに接続され、ドレイ
ンはMOSトランジスタ15のソースに接続される。こ
のMOSトランジスタ15のゲートはビット線BLに接
続され、ドレインは接地される。また、第2の記憶ノー
ドN2にはMOS)ランジスタ16のゲートが接続され
、MOSトランジスタ16のソースは一致検出線Mに接
続され、ドレインはMOSトランジスタ14のソースに
接続される。MOSトランジスタ14のゲートはビット
線BLに接続され、ソースは接地される。
このように不揮発性CAMを構成することによって、前
述の第3図に示した実施例と同様にして、通常のデータ
の記憶はスタティックRAM20で行ない、不揮発な記
憶が必要なときには、スタティックRAM20に記憶さ
れたデータをEEPROM23に転送させることができ
る。   ′第5図はこの発明のその他の実施例を示す
電気回路図である。この実施例は検索しようとするデー
タを与えるためのセンサ線S、Sを新たに設けたもので
ある。そして、第1の記憶ノードN1にはMOS)ラン
ジスタ14のゲートが接続され、ドレインにはセンサ線
Sが接続される。MOSトランジスタ14のソースはM
OS)ランジスタ25のゲートに接続される。第2の記
憶ノードN2にはMOSトランジスタ15のゲートが接
続され、ドレインにはセンサ線Sが接続され、ソースは
MOSトランジスタ25のゲートに接続される。MOS
トランジスタ25のドレインは一致検出線Mに接続され
、ソースは接地される。
この実施例においてデータを検索するときには、ワード
Hwが“L”レベルに設定され、一致検出線Mが“H”
レベルにプリチャージされ、センサ線百に検索データの
反転信号が与えられ、検索線Sに検索信号を与えること
によって行なわれる。
たとえば、“1”を検索したい場合には、センサ線Sが
′L2レベルに設定され、センサ線Sが“H″レベル設
定される。スタティックRAM20に“1″が記憶され
ていて第1の記憶ノードN1が“H”レベルになってお
り、第2の記憶ノードN2が“L”レベルになっていれ
ば、MOSトランジスタ14が導通し、MOSトランジ
スタ25のゲート電位が″L2レベルとなり、MOSト
ランジスタ25は非導通となるので、一致検出線Mは・
H”レベルを保つ。もし、スタティックRAM20に“
0”が記憶されていて、第1の記憶ノードN1が“L”
レベルになっており、第2の記憶ノードN2が′H″レ
ベルになっていれば、MOSトランジスタ15および2
5が導通し、一致検出線Mが接地電位となる。
[発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、メモリセルを不揮発
性メモリで構成したことによって、電源が遮断されても
データが消去されるおそれがなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。第2図はこの発明の他の実施例の構成を示すブロ
ック図である。第3図は第1図に示した不揮発性CAM
の具体的な電気回路図である。第4図はこの発明の他の
実施例の電気回路図である。第5図はこの発明のその他
の実施例を示す電気回路図である。第6図は従来のCA
Mの構成を示す電気回路図である。 図ニオイテ、11+iNVRAM、12ないし17.2
1.24.25はNチャネルMOSトランジスタ、18
.19はNチャネルエンハンスト型MOSトランジスタ
、20はスタティックRAM。 22はメモリトランジスタ、23はEEPROM。 26.27はNチャネルデプレッション型MOSトラン
ジスタを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  行および列からなるマトリクス状に配列され、それぞ
    れが第1および第2の記憶ノードを有し、情報を記憶す
    るための複数のメモリセルと、それぞれが前記列方向に
    整列するメモリセルを選択するための複数のワード線と
    、前記列方向に整列するメモリセルに接続される複数の
    ビット線対と、前記ビット線対の情報と前記メモリセル
    に記憶されている情報とが一致しているとき、一致信号
    を出力する一致検出線とを備えた不揮発性CAMであっ
    て、 ゲートと第1および第2の導通端子を含み、前記ゲート
    は前記メモリセルの第1の記憶ノードに接続され、前記
    第1の導通端子は前記ビット線対の一方に接続され、前
    記第2の導通端子は前記一致検出線に接続された第1の
    MOSトランジスタ、および ゲートと第1および第2の導通端子を含み、前記ゲート
    は前記メモリセルの第2の記憶ノードに接続され、前記
    第1の導通端子は前記ビット線対の他方に接続され、前
    記第2の導通端子は前記一致検出線に接続された第2の
    MOSトランジスタを含み、 前記メモリセルは不揮発性メモリによって構成される、
    不揮発性CAM。
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