JSSC 2015第10期Memory0.13 µm

Low-Power Effective Memory-Size Expanded TCAM Using Data-Relocation Scheme Byung

提出一种低功耗高效内存扩展的三态内容寻址存储器（TCAM），通过数据重定位方案优化IPv6地址存储。

1.2 V 0.13 µm CMOS, 200 MHz, 1.3 fJ/bit/search

低功耗TCAMIPv6数据重定位内存扩展

▸创新点1：数据重定位方案（DR-TCAM），通过将前缀位数据重定位到‘X’单元，显著提高了TCAM的存储效率，减少了无效存储空间。

▸创新点2：四种类型存储区设计，包括空置的type-0、存储四个32位字的type-1、存储两个64位字的type-2和存储128位字的type-3，优化了不同长度IP地址的存储。

▸创新点3：优化IPv6前缀存储效率，通过DR-TCAM方案，将TCAM的面积和功耗分别降低至传统TCAM的34%和36%，显著提升了性能。

▸创新点4：采用1.2V 0.13µm CMOS工艺制造的DR-TCAM芯片，面积仅为0.87mm²，在200MHz时钟频率下，每比特搜索能耗低至1.3fJ，展现了优异的能效比。

Abstract

This paper proposes a low-power effective memory- size expanded ternary content addressable memory (TCAM). The IP address of IPv6 extends to 128 bits, where the preﬁx bits store ‘0’ or ‘1’ and the remaining bits store ‘X’ (don't care). Most pre- ﬁxes are much shorter than 128 bits, so many TCAM cells store ‘X’. The proposed data-relocation TCAM (DR-TCAM) increases the number of IP addresses stored in the TCAM by relocating the data in the preﬁx bits into ‘X’ cells. The DR-TCAM has four types of