[发明专利]用于比较SeOI上的内容寻址存储器中数据的装置

说明书

技术领域

本发明的技术领域在于半导体器件，更具体地，本发明的技术领域是在绝缘体上半导体衬底(SeOI衬底)上制造的内容寻址存储器。

本发明更具体地涉及用于比较内容寻址存储器中的数据的装置、用于控制这样的比较装置的方法和内容寻址存储器。

背景技术

内容寻址存储器(CAM：content-addressable memory)是一种在相对高速的搜索应用中使用的计算机存储器。

与由用户应用提供存储地址且随机存取存储器(RAM)返回存储在该地址的数据的标准计算机存储器(特别是RAM类型)不同的是，CAM存储器被设计成使得由用户应用提供数据字且CAM搜索整个存储器以确定其中是否存储有该字。如果发现该字，则CAM返回发现该字的一个或更多个地址的列表。

由于CAM存储器被设计成通过并行地执行多个操作而在单个操作中搜索其整个存储器，所以CAM存储器在所有搜索应用中都比RAM快。然而，与具有简单的存储器单元(RAM的单一功能是存储数据)的RAM不同的是，CAM还必须操作比较功能。因而每个单独的存储器单元都必须具有自己的比较电路以检测被存储在该单元中的比特和提出的输入比特之间的匹配。因此CAM单元的物理尺寸(尤其是在占有的表面单位方面)大于RAM单元的物理尺寸。

图1示出了常规的NOR型CAM单元。这样的单元包括十个晶体管并且通常占用大约300个表面单位(300F²)。

由于此类型的CAM存储器针对仅包含1和0的数据使用系统搜索，因此此类型的CAM存储器被认为是二态的。还已知一种三态CAM存储器，其允许所存储的数据字中的一个或更多个比特的被称为“X”或“任意”的对应的第三种状态，使得能够增加搜索的灵活性。

图2示出了常规的NOR型三态CAM单元。该单元由16个晶体管组成并且通常占用500个表面单位。

应当理解的是，常规的CAM单元占用很大的表面区域。而在本发明的应用领域中经常存在着将半导体器件小型化的需求。而且，仅仅就存在大量的晶体管且需要在CAM存储器阵列中提供电源线这方面而言，常规的CAM存储器具有耗电多的缺点。

发明内容

本发明的目的是弥补上述缺点，并且因此根据第一方面提出了一种用于比较内容寻址存储器中的数据的装置，该装置包括：由存储数据比特的第一晶体管和存储所述数据比特的补码的第二晶体管形成的存储器单元，所述晶体管被制造在绝缘体上半导体衬底上，并且所述晶体管中的每一个都具有前控制栅极和后控制栅极，所述前控制栅极和后控制栅极可以被控制以截止所述晶体管；比较电路，所述比较电路被配置为执行以下操作：通过向所述晶体管中的每一个的所述前控制栅极施加标定的读电压，同时控制所述晶体管中的每一个的所述后控制栅极，使得一个晶体管具有提出的比特，另一个晶体管具有所提出的比特的补码，以在所提出的比特与存储的比特一致的情况下截止所述晶体管中的导通晶体管，从而在读模式中操作所述第一晶体管和所述第二晶体管；和检测在连接到所述晶体管中的每一个的源极的源极线上是否存在电流，以指示所提出的比特和存储的比特是否相同。

该装置的一些优选的但非限制的方面如下：

所述比较电路被配置为向所述第一晶体管的所述后控制栅极提供所提出的比特的补码并向所述第二晶体管的所述后控制栅极提供所提出的比特；

所述绝缘体上半导体衬底包括由绝缘层与基体衬底分隔开的半导体材料的薄膜，并且所述晶体管的所述后控制栅极以面对所述晶体管的沟道的方式被布置在所述绝缘层下的所述基体衬底中；

所述晶体管中的每一个的所述后控制栅极在所述基体衬底中被反向偏置的阱隔离；

所述晶体管中的每一个的所述后控制栅极都具有功函数；

所述比较电路还被配置成执行三态运算，所提出的比特在三态运算期间被忽略；

在三态运算期间，所述比较电路在读模式下操作所述第一晶体管和所述第二晶体管，同时以同一个电压来控制所述晶体管中的每一个的所述后控制栅极，该同一个电压被选择为使得通常导通的晶体管截止；

该装置还包括用于控制所述存储器单元的电路，该电路被配置为在读模式、编程模式和擦除模式下通过以同一个电压控制所述晶体管中的每一个的所述后控制栅极来操作所述晶体管，该同一个电压被选择为使得导通晶体管不被截止；

所述控制电路还被配置为在保持模式中通过以同一个电压控制所述晶体管中的每一个的所述后控制栅极来操作所述晶体管，该同一个电压被选择为使得导通晶体管被截止；