基于RRAM的信息检验电路

本发明涉及信息检验电路，尤其是涉及一种基于rram的信息检验电路。

背景技术：

1、tcam存储单元(ternary content addressable memory，三态内容寻址存储器)，即信息检验电路，一般用于电路中逻辑值的快速比较。相对于使用普通数字逻辑进行比较工作，使用信息检验电路进行逻辑比较具有速度快，性能高等优点。

2、如图1所示，现有的信息检验电路大部分采用的是基本8管sram结构，由于采用sram结构，信息检验电路在存储数据时sram结构处于导通状态，即存储数据消耗静态功耗大，同时由于使用晶体管至少有12个(每个反相器最少需要两个晶体管)，晶体管数量较多造成面积较大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种静态功耗较小，面积也较小的基于rram的信息检验电路。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于rram的信息检验电路，包括搜索线sl、反相搜索线slb、匹配线ml、字线wl、设置线set、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第一阻变存储器和第二阻变存储器；所述的搜索线sl和所述的反相搜索线slb相位相反；所述的第一nmos管的源极和所述的搜索线sl连接，所述的第一nmos管的栅极、所述的第二nmos管的栅极和所述的字线wl连接，所述的第一nmos管的漏极和所述的第一阻变存储器的顶电极连接，所述的第一阻变存储器的底电极、所述的第二阻变存储器的底电极、所述的第三nmos管的栅极、所述的第四nmos管的栅极和所述的设置线set连接，所述的第二阻变存储器的顶电极和所述的第二nmos管的漏极连接，所述的第二nmos管的源极和所述的反相搜索线slb连接，所述的第三nmos管的漏极、所述的第四nmos管的漏极和所述的匹配线ml连接，所述的第三nmos管的源极和所述的第四nmos管的源极均接地。

3、与现有技术相比，本发明的优点在于使用第一阻变存储器与第二阻变存储器这两个阻变存储器组成了分压式存储结构，当两个阻变存储器的阻态为相反状态，即一个处于高阻态，另一个处于低阻态时，代表该分压式存储结构内的两个阻变存储器存储了不同的信息位0(高阻态)和1(低阻态)，由于搜索线sl与反相搜索线slb是相反搜索线，除了设置掩码位(即存储信息为0，0)，在写入其他数据时，搜索线sl与反相搜索线slb不能出现同时是高电平和低电平的情况，如果要设置成为掩码位，则需要通过set线进行设置，此时搜索线sl与反相搜索线slb均置为高电平，设置线set置为低电平，字线wl置为高电平，将第一阻变存储器和第二阻变存储器均置为高阻态，即完成掩码位x的设置；本发明的信息检验电路具有存储模式、搜索模式和写入模式，当字线wl置为低电平时信息检验电路是存储模式，此时设置线set为低电平，此时第一nmos管和第二nmos管截止，在存储模式下，信息检验电路不进行搜索和写入操作，仅存储数据；在存储模式下，当存储单元数据1，即存储信息为0，1时，搜索线sl置于低电平，反相搜索线slb置为高电平，此时第一阻变存储器为高阻态，第二阻变存储器为低阻态，当存储单元数据0，即存储信息为1，0时，搜索线sl置于高电平，反相搜索线slb置为低电平，此时第一阻变存储器为低阻态，第二阻变存储器为高阻态；在写入模式下，字线wl置为高电平，设置线set也预充为高电平，第一nmos管和第二nmos管均导通，设置线set的高电平不能让第三nmos管和第四nmos管导通，此时第一nmos管将搜索线sl的电压加载到第一阻变存储器，第二nmos管将反相搜索线slb的电压加载到第二阻变存储器上，通过搜索线sl的电压改变第一阻变存储器的阻态，并通过反相搜索线slb的电压改变第二阻变存储器的阻态，由于搜索线sl与反相搜索线slb是相反搜索线，此时将第一阻变存储器和第二阻变存储器设置成不同阻态，完成数据写入；在搜索模式下，字线wl设置为高电平，第一nmos管和第二nmos管均导通，第三nmos管和第四nmos管根据搜索结果自动导通或者不导通，设置线set接地后悬空，匹配线ml被预充电到高电平，信息检验电路执行搜索数据操作，将外部想要搜索的数据和其内部存储的单元数据进行对比，其搜索结果体现在匹配线ml最后的电平上，当外部想要搜索的数据和内部存储的单元数据相同时，则匹配线ml为高电平，表示输出逻辑1，如果对比失败，外部想要搜索的数据和内部存储的单元数据不同，则匹配线ml为低电平，输出逻辑0，第三nmos管和第四nmos管是用于下拉电压的晶体管，仅在搜索模式下激活，两个下拉晶体管可以在搜索不匹配情况下更快的进行下拉，将匹配线ml放电到低电平，快速实现逻辑0的输出，其中，当外部想要搜索的数据为0时，搜索线sl被驱动至低电平，反相搜索线slb被驱动至高电平，电压vq(第三nmos管的栅极和第四nmos管的栅极连接节点处的电压)是搜索线sl和反相slb之间的电阻分压结构(第一阻变存储器和第二阻变存储器构成)的分压结果，如果外部想要搜索的数据与信息检验电路内部存储单元数据一致，则搜索结果匹配，此时vq为低电平，第三nmos管和第四nmos管保持截止，匹配线ml保持在其预充电的高电平，如果外部搜索数据与信息检验电路内部存储数据不一致，则搜索结果不匹配，此时vq为高电平，第三nmos管和第四nmos管导通，匹配线ml被放电到地电平，同理，当外部想要搜索的数据为1时，搜索线sl被驱动至高电平，反相搜索线slb被驱动至低电平，电压vq是搜索线sl和反相slb之间的电阻分压结构(第一阻变存储器和第二阻变存储器构成)的分压结果，如果外部想要搜索的数据与信息检验电路内部存储单元数据一致，则搜索结果匹配，此时vq为低电平，第三nmos管和第四nmos管保持截止，匹配线ml保持在其预充电的高电平，如果外部搜索数据与信息检验电路内部存储数据不一致，则搜索结果不匹配，此时vq为高电平，第三nmos管和第四nmos管导通，匹配线ml被放电到地电平，本发明的信息检验电路仅通过四个晶体管和两个阻变存储器来实现，结构简单，同时，第一阻变存储器与第二阻变存储器两个阻变存储器在不同工作模式下都至少存在一个高阻态，这使得该信息检验电路通路的总电阻维持一个较大状态，这有利于减少直流电流来减少工作中产生的静态功耗，同时也能起到保护电路器件的作用，由此本发明静态功耗较小，面积也较小。

技术特征：

1.一种基于rram的信息检验电路，其特征在于包括搜索线sl、反相搜索线slb、匹配线ml、字线wl、设置线set、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第一阻变存储器和第二阻变存储器；所述的搜索线sl和所述的反相搜索线slb相位相反；所述的第一nmos管的源极和所述的搜索线sl连接，所述的第一nmos管的栅极、所述的第二nmos管的栅极和所述的字线wl连接，所述的第一nmos管的漏极和所述的第一阻变存储器的顶电极连接，所述的第一阻变存储器的底电极、所述的第二阻变存储器的底电极、所述的第三nmos管的栅极、所述的第四nmos管的栅极和所述的设置线set连接，所述的第二阻变存储器的顶电极和所述的第二nmos管的漏极连接，所述的第二nmos管的源极和所述的反相搜索线slb连接，所述的第三nmos管的漏极、所述的第四nmos管的漏极和所述的匹配线ml连接，所述的第三nmos管的源极和所述的第四nmos管的源极均接地。

技术总结本发明公开了一种基于RRAM的信息检验电路，包括搜索线SL、反相搜索线SLB、匹配线ML、字线WL、设置线SET、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一阻变存储器和第二阻变存储器；搜索线SL和反相搜索线SLB相位相反；第一NMOS管的源极和搜索线SL连接，第一NMOS管的栅极、第二NMOS管的栅极和字线WL连接，第一NMOS管的漏极和第一阻变存储器的顶电极连接，第一阻变存储器的底电极、第二阻变存储器的底电极、第三NMOS管的栅极、第四NMOS管的栅极和设置线SET连接，第二阻变存储器的顶电极和第二NMOS管的漏极连接，第二NMOS管的源极和反相搜索线SLB连接，第三NMOS管的漏极、第四NMOS管的漏极和匹配线ML连接，第三NMOS管的源极和第四NMOS管的源极均接地；优点是静态功耗较小，面积较小。技术研发人员：张跃军,戴晟,王黎勋,李琪康受保护的技术使用者：宁波大学技术研发日：技术公布日：2024/2/1