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NOR CAM 매치라인에 미치는 그라운드 바운스 노이즈 분석과 그것을 고려한 비교 셀의 크기 결정법에 대한 연구

Title
NOR CAM 매치라인에 미치는 그라운드 바운스 노이즈 분석과 그것을 고려한 비교 셀의 크기 결정법에 대한 연구
Other Titles
NOR CAM Compare Cell Size Determination with the Ground Bounce Noise Consideration
Author
정창민
Alternative Author(s)
Jung, Changmin
Advisor(s)
백상현
Issue Date
2009-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
일반적인 NOR Content-addressable Memory (CAM)는 한 번의 비교 동작을 통해 찾고자 하는 데이터의 존재 여부를 워드 단위로 찾아주는 회로이다. CAM 내부에 찾고자 하는 워드가 존재할 경우에는 매치결과와 함께 그 워드의 주소를 알려주며, 존재하지 않을 경우에는 미스매치 결과를 내보낸다. 각 워드에는 매치라인이 존재하며, 비교 동작에 앞서 전원 전위로 충전된다. 비교결과가 매치일 경우, 매치라인은 전원전압 전위로 유지된다. 비교결과가 미스매치일 경우 매치라인 전압은 그라운드 전위로 변화하게 되는데, 매치라인 전압이 변화하는 동안 많은 양의 전류가 매치라인으로부터 미스매치 셀을 통해 그라운드로 흐르게 된다. 그라운드로 흐르는 매치라인 전류는 그라운드로 이어지는 메탈라인, 본딩 와이어, 그리고 패키지 핀 등에 존재하는 기생 인덕터 성분에 의해 그라운드 바운스를 발생시킨다. 이렇게 발생된 그라운드 바운스는 미스매치 셀을 통해 매치라인 전압변화에 영향을 주어 매치라인 전압이 그라운드 전위로 변화하는 시간을 지연시킨다. 비교 셀의 크기가 증가함에 따라 매치라인 전류는 증가하게 되는데, 그로인해 그라운드 바운스 또한 증가한다. 그라운드 바운스의 영향을 최소화 하기 위해 비교 셀의 크기를 작게 설계한다면 그라운드 바운스의 감소는 이루어지지만, 매치라인 전류는 감소하게 되어 매치라인 전압이 그라운드 전위로 변화하는 속도를 감소시킨다. CAM의 동작속도 증가와 매치라인의 전압변화 결과를 측정하는 센스앰프의 정확한 동작을 위해서는 매치라인의 신속한 전압변화로 인한 매치라인 변화에 주어지는 시간의 감소가 필요하다. 그라운드 바운스의 영향과 매치라인 전압변화 속도를 모두 고려한 적절한 비교 시간은 비교 셀의 크기에 따라 결정된다. 본 논문에서는 적절한 비교 셀의 크기를 결정하기 위해서 하나의 비교 셀에서 미스매치가 발생하는 경우와 모든 비교 셀에서 미스매치가 발생하는 경우를 모델링하고, 두 경우의 매치라인 전압변화 형태와 그라운드 바운스를 분석하였다. 마지막으로, 분석된 결과를 이용해 적절한 비교 셀의 크기를 결정하는 방법을 제시한다.; A typical NOR Content-Addressable Memory (CAM) can result in a match or mismatch in a compare operation. For CAM words, if there is a word which is same with the search word, then the CAM will result in a match and returns the address of stored word, else the CAM will result in a mismatch. Each word in CAM has a match line, which is precharged to VDD before every comparison. When the CAM results in a match, the match line voltage remains in high state. VDD. When the mismatch occurs, the match line voltage is dissipated to ground and the large current flows from match line to ground through the mismatch cell(s). There are many parasitic inductors in the on chip metal line, bonding wire, and package pin, which are connected from the ground of CAM to the ground of board. The parasitic inductors make ground bounce that can change the shape of match line voltage transition through the mismatch cell(s). An increase in the compare cell size results in an increase of the match line current, which then increases the ground bounce. If you use small compare cell, not only the ground bounce will decrease but also the speed of match line voltage transition will decrease. For increasing the speed of the CAM operation and the reliability of the sense amplifier which is used for detection of the match line voltage, we need short match line transition time by increasing the speed of match line voltage transition. The apt comparison time, which is considered by the ground bounce effect and the speed of match line voltage transition, can be adjusted by the change of compare cell size. In this paper, two mismatch cases are presented one-bit mismatch and all-bit mismatch in a word, to decide the suitable compare cell size. The match line voltage shape and ground bounce are analyzed in the two mismatch cases. Finally, the method of compare cell size determination is introduced by using the analyzed results.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/144723http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000410669
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > ELECTRONIC,ELECTRICAL,CONTROL & INSTRUMENTATION ENGINEERING(전자전기제어계측공학과) > Theses (Master)
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