JPH0743946B2 - 不揮発性cam - Google Patents

不揮発性cam

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JPH0743946B2
JPH0743946B2 JP902588A JP902588A JPH0743946B2 JP H0743946 B2 JPH0743946 B2 JP H0743946B2 JP 902588 A JP902588 A JP 902588A JP 902588 A JP902588 A JP 902588A JP H0743946 B2 JPH0743946 B2 JP H0743946B2
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JP
Japan
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gate
storage node
mos transistor
bit line
drain
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JP902588A
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康 寺田
武志 中山
和男 小林
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • 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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  • Static Random-Access Memory (AREA)

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(Conte
nt−Addressable Memory)に関する。
[従来の技術] 第6図はISSCC(Digest of Technical Papers 42ないし
43頁(1985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トランジスタ3ないし6からなり、MOSトランジスタ
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トランジスタ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トラ
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CMOS
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▲▼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RAM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▲
▼に接続され、ゲートはワード線W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▲▼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"レベリに設定され、ビッ
ト線▲▼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“H"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は導通するが、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、“0"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"レベルであれば、MOS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C
MOS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RA
M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トランジスタを
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] 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く
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。NVRAM11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N1,N2を含む。第1
の記憶ノードN1には第1のMOSトランジスタ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トランジスタ15のゲートが接続され、ド
レインはビット線▲▼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N2には第4のMOSトランジスタ1
3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▲▼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▲▼に検索データの反転信
号が与えられる。NVRAM11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トランジスタ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トランジスタ14
のドレインはMOSトランジスタ16のソースに接続され、M
OS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15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トランジスタ15のドレインはMOS
トランジスタ17のソースに接続され、MOSトランジスタ1
7のゲートはビット線▲▼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、NVRAM11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RAM20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EEPROM23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RA
M20はNチャネルデプレッション型MOSトランジスタ26,2
7とNチャネルエンハンスメント型MOSトランジスタ18,1
9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の基準電圧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N1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▲▼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MS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トランジスタ15のゲート
は第2の記憶ノードN2に接続され、ドレインはビット線
▲▼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ト
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トランジスタ24のソー
スに接続される。NチャネルMOSトランジスタ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、EEPROM23に記憶されているデータの消去が行な
われる。すなわち、EEPROM23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“0"が記憶されていて、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E
EPROM23へのデータの転送が行なわれる。
次に、EEPROM23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"レベルに設定され、NVRAM11に供給される
電源を0V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RAM20には
“0"がセットされる。一方、EEPROM23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RA
M20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EEPRO
M23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、ソースはMOSトランジスタ15の
ドレインに接続される。このMOSトランジスタ15のゲー
トはビット線▲▼に接続され、ソースは接地され
る。また、第2の記憶ノードN2にはMOSトランジスタ16
のゲートが接続され、MOSトランジスタ16のドレインは
一致検出線Mに接続され、ソースはMOSトランジスタ14
のドレインに接続される。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,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トランジスタ14のゲートが
接続され、ドレインにはセンサ線が接続される。MOS
トランジスタ14のソースはMSトランジスタ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1
5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
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、センサ線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、センサ線が“L"レベルに設定され、センサ線Sが
“H"レベルに設定される。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“L"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25が導通し、一致検出線Mが接地電位とな
る。
[発明の効果] 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CAMの
構成を示す電気回路図である。 図において、11はNVRAM、12ないし17,21,24,25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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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。
JP902588A 1988-01-18 1988-01-18 不揮発性cam Expired - Lifetime JPH0743946B2 (ja)

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