据外媒报道，半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社（Renesas Electronics Corporation）宣布推出基于3nm FinFET工艺制造的可配置三元内容寻址存储器（TCAM）。这款新型TCAM同时具备更高的存储密度、更低的功耗和更强的功能安全性，使其适用于汽车应用。

图片来源： 瑞萨

随着5G和云计算/边缘计算的快速发展，网络流量持续激增，推动了对大型且多样化的TCAM配置（例如256位×4,096个条目）的需求。传统的仅依赖硬宏的扩展方式会因需要更多存储体和中继器而增加外围设备面积，并使时序收敛更加困难，同时也提高了搜索能力。汽车应用还要求更高的安全覆盖率以满足ISO 26262等标准。瑞萨电子通过以下创新来应对这些挑战。

1. 集成硬宏和软宏以实现灵活配置

新开发的TCAM硬宏由内存编译器支持，粒度精细——搜索键宽度为8至64位，条目深度为32至128。通过将这些硬宏与工具驱动的软宏自动生成相结合，可以实现更大的配置（例如，256位×4,096个条目），从而提供一个可配置的单一宏，覆盖单个芯片上的各种应用场景。这实现了业界领先的5.27 Mb/mm²内存密度。

2. 全不匹配检测和宏级流水线搜索

每个硬宏都集成了一个全不匹配检测电路，并执行两阶段流水线搜索。根据第一阶段的结果，可以继续或停止第二阶段，以避免不必要的能量消耗。例如，在64–256位×512项配置中，该方法可将搜索能量降低：

  • 采用列式流水线搜索（带键分区，键长大于64位）时，最高可降低71.1%的能量消耗

  • 采用行式流水线搜索（不带键分区，键长小于等于64位）时，最高可降低65.3%的能量消耗

在256位×512项配置中，该设计实现了低功耗运行，搜索能量为0.167 fJ/bit，并且分布式时序负载支持1.7 GHz的搜索时钟频率。由此得到的TCAM品质因数（密度×速度÷能量）达到53.8，超过了先前的工作。

3. 增强汽车应用的功能安全性（分离式数据总线和专用SRAM）

由于同一地址的TCAM位单元在物理上相邻，因此由软错误引起的双比特错误无法通过传统的SECDED ECC进行纠正。瑞萨电子采用两种技术来缓解此问题：

  • 将用户数据和ECC奇偶校验数据总线分离，以增加存储单元之间的物理距离，从而将潜在的双比特错误转换为可纠正的单比特错误。

  • 专用的ECC奇偶校验SRAM配备独立于TCAM的地址解码器，可提高在TCAM写入过程中选择错误地址时的可检测性。

这些措施显著提升了汽车应用所需的安全性。TCAM灵活的键宽和输入深度，结合其低功耗和强大的功能安全性，使其不仅适用于汽车应用，也适用于需要传感器和处理器之间高速数据交换的工业和消费电子设备。瑞萨电子将继续推进高容量、低功耗和高可靠性的存储器架构。