一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器专利检索-内容可寻址存储器随机存取存储器资料储存系统专利检索查询-专利查询网

一种利用 碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址 存储器

阅读：679发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器，包括第一P型CNFET管、第二P型CNFET管、第三P型CNFET管、第四P型CNFET管、第五P型CNFET管、第六P型CNFET管、第七P型CNFET管、第八P型CNFET管、第九P型CNFET管、第一N型CNFET管、第二N型CNFET管、第三N型CNFET管、第四N型CNFET管、第五N型CNFET管、第六N型CNFET管、第七N型CNFET管、第八N型CNFET管、第九N型CNFET管、第十N型CNFET管、第十一N型CNFET管、第十二N型CNFET管、第十三N型CNFET管、第十四N型CNFET管、第十五N型CNFET管、第十六N型CNFET管、写字线、反相写字线、写位线、读位线、读字线、反相读字线、搜索线、反相搜索线和地址输出线；优点是功耗较低，且可以完整的实现三值数据存取。，下面是一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器，其特征在于包括第一P型CNFET管(P1)、第二P型CNFET管(P2)、第三P型CNFET管(P3)、第四P型CNFET管(P4)、第五P型CNFET管(P5)、第六P型CNFET管(P6)、第七P型CNFET管(P7)、第八P型CNFET管(P8)、第九P型CNFET管(P9)、第一N型CNFET管(N1)、第二N型CNFET管(N2)、第三N型CNFET管(N3)、第四N型CNFET管(N4)、第五N型CNFET管(N5)、第六N型CNFET管(N6)、第七N型CNFET管(N7)、第八N型CNFET管(N8)、第九N型CNFET管(N9)、第十N型CNFET管(N10)、第十一N型CNFET管(N11)、第十二N型CNFET管(N12)、第十三N型CNFET管(N13)、第十四N型CNFET管(N14)、第十五N型CNFET管(N15)、第十六N型CNFET管(N16)、写字线、反相写字线、写位线、读位线、读字线、反相读字线、搜索线、反相搜索线和地址输出线；
所述的第一P型CNFET管(P1)的源极、所述的第二P型CNFET管(P2)的源极、所述的第三P型CNFET管(P3)的源极、所述的第四P型CNFET管(P4)的源极和所述的第九P型CNFET管(P9)的源极均接入电源；所述的第一P型CNFET管(P1)的栅极、所述的第一N型CNFET管(N1)的栅极、所述的第九N型CNFET管(N9)的栅极、所述的第二P型CNFET管(P2)的栅极、所述的第二N型CNFET管(N2)的栅极、所述的第六P型CNFET管(P6)的漏极、所述的第六N型CNFET管(N6)的漏极、所述的第八P型CNFET管(P8)的源极和所述的第八N型CNFET管(N8)的源极连接，所述的第一P型CNFET管(P1)的漏极、所述的第一N型CNFET管(N1)的漏极、所述的第十一N型CNFET管(N11)的栅极、所述的第四P型CNFET管(P4)的栅极和所述的第三N型CNFET管(N3)的栅极连接，所述的第一N型CNFET管(N1)的源极接地，所述的第二P型CNFET管(P2)的漏极、所述的第二N型CNFET管(N2)的漏极、所述的第三P型CNFET管(P3)的栅极、所述的第五N型CNFET管(N5)的栅极和所述的第十三N型CNFET管(N13)的栅极连接，所述的第二N型CNFET管(N2)的源极接地，所述的第三P型CNFET管(P3)的漏极、所述的第五P型CNFET管(P5)的漏极、所述的第三N型CNFET管(N3)的漏极、所述的第四N型CNFET管(N4)的漏极、所述的第八P型CNFET管(P8)的漏极、所述的第八N型CNFET管(N8)的漏极、所述的第七N型CNFET管(N7)的源极、所述的第七P型CNFET管(P7)的源极、所述的第五P型CNFET管(P5)的栅极和所述的第四N型CNFET管(N4)的栅极连接，所述的第三N型CNFET管(N3)的源极接地，所述的第四P型CNFET管(P4)的漏极、所述的第五P型CNFET管(P5)的源极和所述的第十四N型CNFET管(N14)的栅极连接，所述的第四N型CNFET管(N4)的源极和所述的第五N型CNFET管(N5)的漏极连接，所述的第五N型CNFET管(N5)的源极接地，所述的第六P型CNFET管(P6)的源极、所述的第六N型CNFET管(N6)的源极和所述的写位线连接，所述的第六P型CNFET管(P6)的栅极、所述的第八N型CNFET管(N8)的栅极和所述的反相写字线连接，所述的第六N型CNFET管(N6)的栅极、所述的第八P型CNFET管(P8)的栅极和所述的写字线连接，所述的第七P型CNFET管(P7)的漏极、所述的第七N型CNFET管(N7)的漏极和所述的读位线连接，所述的第七P型CNFET管(P7)的栅极和所述的反相读字线连接，所述的第七N型CNFET管(N7)的栅极和所述的读字线连接，所述的第九P型CNFET管(P9)的栅极为所述的三值内容寻址存储器的预充电信号输入端，用于接入预充电信号，所述的第九P型CNFET管(P9)的漏极、所述的第九N型CNFET管(N9)的漏极、所述的第十一N型CNFET管(N11)的漏极、所述的第十三N型CNFET管(N13)的漏极和所述的地址输出线连接，所述的第九N型CNFET管(N9)的源极和所述的第十N型CNFET管(N10)的漏极连接，所述的第十N型CNFET管(N10)的源极接地，所述的第十N型CNFET管(N10)的栅极、所述的第十六N型CNFET管(N16)的栅极和所述的反相搜索线连接，所述的第十一N型CNFET管(N11)的源极和所述的第十二N型CNFET管(N12)的漏极连接，所述的第十二N型CNFET管(N12)的源极接地，所述的第十二N型CNFET管(N12)的栅极、所述的第十五N型CNFET管(N15)的栅极和所述的搜索线连接，所述的第十三N型CNFET管(N13)的源极和所述的第十四N型CNFET管(N14)的漏极连接，所述的第十四N型CNFET管(N14)的源极、所述的第十五N型CNFET管(N15)的漏极和所述的第十六N型CNFET管(N16)的漏极连接，所述的第十五N型CNFET管(N15)的源极和所述的第十六N型CNFET管(N16)的源极均接地。

说明书全文

一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址 存储器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种三值内容寻址存储器，尤其是涉及一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器。

背景技术

[0002] 现有的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器的电路图如图1所示。该三值内容寻址存储器中，P型CNFET管P1、N型CNFET管N1和N型CNFET管N2构成第一三值反相器，P型CNFET管P2、N型CNFET管N4和N型CNFET管N5构成第二三值反相器，第一三值反相器、第二三值反相器、N型CNFET管N3和N型CNFET管N6构成三值SRAM单元用于数据的存储和读取，N型CNFET管N7、N型CNFET管N8、N型CNFET管N9和N型N10构成查找电路用于对SRAM单元内部数据的查找，并反馈判断信号。该利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器工作时，第一三值反相器和第二三值反相器中均存在一个晶体管处于常导通状态，由此会产生较大的电路功耗，以致功耗较高，同时，SRAM单元可以完成三值信号的存储与读取，但查找电路仅能对逻辑值“0”和逻辑值“2”进行判断，在内部存储信号或外部查找信号为逻辑值“1”时，查找电路处于不工作的状态，由此该利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器不能完整的实现三值数据(0、1、2)的存取。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种功耗较低，且可以完整的实现三值数据(0、1、2)存取的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器。

[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器，其特征在于包括第一P型CNFET管、第二P型CNFET管、第三P型CNFET管、第四P型CNFET管、第五P型CNFET管、第六P型CNFET管、第七P型CNFET管、第八P型CNFET管、第九P型CNFET管、第一N型CNFET管、第二N型CNFET管、第三N型CNFET管、第四N型CNFET管、第五N型CNFET管、第六N型CNFET管、第七N型CNFET管、第八N型CNFET管、第九N型CNFET管、第十N型CNFET管、第十一N型CNFET管、第十二N型CNFET管、第十三N型CNFET管、第十四N型CNFET管、第十五N型CNFET管、第十六N型CNFET管、写字线、反相写字线、写位线、读位线、读字线、反相读字线、搜索线、反相搜索线和地址输出线；所述的第一P型CNFET管的源极、所述的第二P型CNFET管的源极、所述的第三P型CNFET管的源极、所述的第四P型CNFET管的源极和所述的第九P型CNFET管的源极均接入电源；所述的第一P型CNFET管的栅极、所述的第一N型CNFET管的栅极、所述的第九N型CNFET管的栅极、所述的第二P型CNFET管的栅极、所述的第二N型CNFET管的栅极、所述的第六P型CNFET管的漏极、所述的第六N型CNFET管的漏极、所述的第八P型CNFET管的源极和所述的第八N型CNFET管的源极连接，所述的第一P型CNFET管的漏极、所述的第一N型CNFET管的漏极、所述的第十一N型CNFET管的栅极、所述的第四P型CNFET管的栅极和所述的第三N型CNFET管的栅极连接，所述的第一N型CNFET管的源极接地，所述的第二P型CNFET管的漏极、所述的第二N型CNFET管的漏极、所述的第三P型CNFET管的栅极、所述的第五N型CNFET管的栅极和所述的第十三N型CNFET管的栅极连接，所述的第二N型CNFET管的源极接地，所述的第三P型CNFET管的漏极、所述的第五P型CNFET管的漏极、所述的第三N型CNFET管的漏极、所述的第四N型CNFET管的漏极、所述的第八P型CNFET管的漏极、所述的第八N型CNFET管的漏极、所述的第七N型CNFET管的源极、所述的第七P型CNFET管的源极、所述的第五P型CNFET管的栅极和所述的第四N型CNFET管的栅极连接，所述的第三N型CNFET管的源极接地，所述的第四P型CNFET管的漏极、所述的第五P型CNFET管的源极和所述的第十四N型CNFET管的栅极连接，所述的第四N型CNFET管的源极和所述的第五N型CNFET管的漏极连接，所述的第五N型CNFET管的源极接地，所述的第六P型CNFET管的源极、所述的第六N型CNFET管的源极和所述的写位线连接，所述的第六P型CNFET管的栅极、所述的第八N型CNFET管的栅极和所述的反相写字线连接，所述的第六N型CNFET管的栅极、所述的第八P型CNFET管的栅极和所述的写字线连接，所述的第七P型CNFET管的漏极、所述的第七N型CNFET管的漏极和所述的读位线连接，所述的第七P型CNFET管的栅极和所述的反相读字线连接，所述的第七N型CNFET管的栅极和所述的读字线连接，所述的第九P型CNFET管的栅极为所述的三值内容寻址存储器的预充电信号输入端，用于接入预充电信号，所述的第九P型CNFET管的漏极、所述的第九N型CNFET管的漏极、所述的第十一N型CNFET管的漏极、所述的第十三N型CNFET管的漏极和所述的地址输出线连接，所述的第九N型CNFET管的源极和所述的第十N型CNFET管的漏极连接，所述的第十N型CNFET管的源极接地，所述的第十N型CNFET管的栅极、所述的第十六N型CNFET管的栅极和所述的反相搜索线连接，所述的第十一N型CNFET管的源极和所述的第十二N型CNFET管的漏极连接，所述的第十二N型CNFET管的源极接地，所述的第十二N型CNFET管的栅极、所述的第十五N型CNFET管的栅极和所述的搜索线连接，所述的第十三N型CNFET管的源极和所述的第十四N型CNFET管的漏极连接，所述的第十四N型CNFET管的源极、所述的第十五N型CNFET管的漏极和所述的第十六N型CNFET管的漏极连接，所述的第十五N型CNFET管的源极和所述的第十六N型CNFET管的源极均接地。

[0005] 与现有技术相比，本发明的优点在于通过第一P型CNFET管和第一N型CNFET管构成第一文字0运算电路，第二P型CNFET管和第二N型CNFET管构成第一文字2非运算电路，第一文字0运算电路和第一文字2非运算电路构成第一编码电路，第三P型CNFET管、第四P型CNFET管、第五P型CNFET管、第三N型CNFET管、第四N型CNFET管和第五N型CNFET管构成第一译码电路，第一P型CNFET管P1、第二P型CNFET管、第三P型CNFET管、第四P型CNFET管、第五P型CNFET管、第一N型CNFET管N1、第二N型CNFET管、第三N型CNFET管、第四N型CNFET管和第五N型CNFET管构成第一三值缓冲器，第六P型CNFET管和第六N型CNFET管构成第一写传输门，第七P型CNFET管和第七N型CNFET管构成第一读传输门，第八P型CNFET管和第八N型CNFET管构成第一反馈控制传输门，第九P型CNFET管作为第一预充电电路，第九N型CNFET管、第十N型CNFET管、第十一N型CNFET管、第十二N型CNFET管、第十三N型CNFET管、第十四N型CNFET管、第十五N型CNFET管和第十六N型CNFET管构成第一三值数据查找电路，第一编码电路用于将第一三值缓冲器的三值输入信号转换为两个二值信号，第一译码电路用于将第一编码电路转换得到的两个二值信号译码转换回三值输入信号，第一三值缓冲器、第一写传输门、第一读传输门和第一反馈控制传输门构成三值SRAM单元完成三值信号(0，1，2)的存储与读取，本发明中，SRAM单元采用三值缓冲器替代传统交叉耦合反相器作为存储信号的基本模块，电路工作时仅存在一条由第五P型CNFET管和第四N型CNFET管分压得到逻辑值“1”的直流通路，极大地减小了电路的功耗，本发明利用三值SRAM单元分别存储逻辑值“0”、“1”和“2”时，各节点逻辑电平不同的特性，通过第九N型CNFET管、第十N型CNFET管、第十一N型CNFET管、第十二N型CNFET管、第十三N型CNFET管、第十四N型CNFET管、第十五N型CNFET管和第十六N型CNFET管构成第一三值数据查找电路，实现了其对完整的三值数据查找的功能，由此本发明在具有正确的逻辑功能的基础上，功耗较低，且可以完整的实现三值数据(0、1、2)存取。
附图说明

[0006] 图1为现有的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器的电路图；

[0007] 图2为本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器的电路图；

[0008] 图3为本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器的仿真波形图。

具体实施方式

[0009] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0010] 实施例：如图2所示：一种利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器，包括第一P型CNFET管P1、第二P型CNFET管P2、第三P型CNFET管P3、第四P型CNFET管P4、第五P型CNFET管P5、第六P型CNFET管P6、第七P型CNFET管P7、第八P型CNFET管P8、第九P型CNFET管P9、第一N型CNFET管N1、第二N型CNFET管N2、第三N型CNFET管N3、第四N型CNFET管N4、第五N型CNFET管N5、第六N型CNFET管N6、第七N型CNFET管N7、第八N型CNFET管N8、第九N型CNFET管N9、第十N型CNFET管N10、第十一N型CNFET管N11、第十二N型CNFET管N12、第十三N型CNFET管N13、第十四N型CNFET管N14、第十五N型CNFET管N15、第十六N型CNFET管N16、写字线WL、反相写字线WLB、写位线WBL、读位线RBL、读字线RL、反相读字线RLB、搜索线SL、反相搜索线SLB和地址输出线ML；第一P型CNFET管P1的源极、第二P型CNFET管P2的源极、第三P型CNFET管P3的源极、第四P型CNFET管P4的源极和第九P型CNFET管P9的源极均接入电源VDD；第一P型CNFET管P1的栅极、第一N型CNFET管N1的栅极、第九N型CNFET管N9的栅极、第二P型CNFET管P2的栅极、第二N型CNFET管N2的栅极、第六P型CNFET管P6的漏极、第六N型CNFET管N6的漏极、第八P型CNFET管P8的源极和第八N型CNFET管N8的源极连接，第一P型CNFET管P1的漏极、第一N型CNFET管N1的漏极、第十一N型CNFET管N11的栅极、第四P型CNFET管P4的栅极和第三N型CNFET管N3的栅极连接，第一N型CNFET管N1的源极接地，第二P型CNFET管P2的漏极、第二N型CNFET管N2的漏极、第三P型CNFET管P3的栅极、第五N型CNFET管N5的栅极和第十三N型CNFET管N13的栅极连接，第二N型CNFET管N2的源极接地，第三P型CNFET管P3的漏极、第五P型CNFET管P5的漏极、第三N型CNFET管N3的漏极、第四N型CNFET管N4的漏极、第八P型CNFET管P8的漏极、第八N型CNFET管N8的漏极、第七N型CNFET管N7的源极、第七P型CNFET管P7的源极、第五P型CNFET管P5的栅极和第四N型CNFET管N4的栅极连接，第三N型CNFET管N3的源极接地，第四P型CNFET管P4的漏极、第五P型CNFET管P5的源极和第十四N型CNFET管N14的栅极连接，第四N型CNFET管N4的源极和第五N型CNFET管N5的漏极连接，第五N型CNFET管N5的源极接地，第六P型CNFET管P6的源极、第六N型CNFET管N6的源极和写位线WBL连接，第六P型CNFET管P6的栅极、第八N型CNFET管N8的栅极和反相写字线WLB连接，第六N型CNFET管N6的栅极、第八P型CNFET管P8的栅极和写字线WL连接，第七P型CNFET管P7的漏极、第七N型CNFET管N7的漏极和读位线RBL连接，第七P型CNFET管P7的栅极和反相读字线RLB连接，第七N型CNFET管N7的栅极和读字线RL连接，第九P型CNFET管P9的栅极为三值内容寻址存储器的预充电信号输入端，用于接入预充电信号pre，第九P型CNFET管P9的漏极、第九N型CNFET管N9的漏极、第十一N型CNFET管N11的漏极、第十三N型CNFET管N13的漏极和地址输出线ML连接，第九N型CNFET管N9的源极和第十N型CNFET管N10的漏极连接，第十N型CNFET管N10的源极接地，第十N型CNFET管N10的栅极、第十六N型CNFET管N16的栅极和反相搜索线SLB连接，第十一N型CNFET管N11的源极和第十二N型CNFET管N12的漏极连接，第十二N型CNFET管N12的源极接地，第十二N型CNFET管N12的栅极、第十五N型CNFET管N15的栅极和搜索线SL连接，第十三N型CNFET管N13的源极和第十四N型CNFET管N14的漏极连接，第十四N型CNFET管N14的源极、第十五N型CNFET管N15的漏极和第十六N型CNFET管N16的漏极连接，第十五N型CNFET管N15的源极和第十六N型CNFET管N16的源极均接地。

[0011] 应用Stanford 32nm CNFET模型库在HSPICE仿真软件中对本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器进行仿真。本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器的写入和查找操作仿真波形如图3所示。由图3可以看出，当三值内容寻址存储器与外部搜索数据相同时，地址输出线ML为高电平；其余时候地址输出线ML为低电平，因此可知本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器具有正确的逻辑功能。

[0012] 在不同温度和工作电压下，对本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器和现有的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器的延时、功耗和PDP进行比较，其中不同温度和工作电压条件下的延时对比数据如表1所示，不同温度和工作电压条件下的功耗对比数据如表2所示，不同温度和工作电压条件下的PDP对比数据如表3所示[0013] 表1

[0014]

[0015] 表2

[0016]

[0017] 表3

[0018]

[0019] 从表1～3可以看出，在室温为27℃、工作电压为0.9v的标准条件下，本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器和现有的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器相比，延时降低21％，功耗降低94％，PDP降低95％；在其它条件下，本发明的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器和现有的利用碳纳米场效应晶体管的三值内容寻址存储器，均具有延时少、平均功耗和PDP低的特性。

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