瑞萨电子公司宣布了一款基于3nm FinFET工艺的可配置三元内容寻址存储器（TCAM）。新型TCAM同时实现了更高的密度、更低的功耗和增强的功能安全，使其适合汽车应用。瑞萨斯在2026年2月15日至19日在美国旧金山举行的国际固态电路大会（ISSCC 2026）上展示了该成果。
随着5G和云/边缘计算的快速扩展，网络流量持续激增，推动了对大型多样TCAM配置的需求，如256位×4096条条目。传统的仅依赖硬宏的扩展增加了更多银行和中继站的外围区域，使得时间关闭更困难，同时提升搜索能力。汽车应用还需要更高的安全覆盖以符合ISO 26262等标准。瑞萨通过以下创新来应对这些挑战。
1. 整合硬宏与软宏方法，实现灵活配置
新开发的TCAM硬宏由内存编译器以细粒度支持——搜索键宽度为8–64位，入口深度为32–128位。通过将这些硬宏与工具驱动的软宏自动生成结合实现更大的配置（例如256位×4096个项），即可在单芯片上实现可配置的单一宏，覆盖广泛的应用场景。这实现了内存密度5.27 Mb/mm²。
2. 全不匹配检测与宏观流水线搜索
每个硬宏集成一个全不匹配检测电路，并执行两级流水线搜索。基于第一阶段的结果，第二阶段可以继续或停止，以避免不必要的能量消耗。例如，在64–256位×512项配置中，该方法通过以下方式降低搜索能量：
采用列分区>、64位键时，可实现高达 71.1% 的按列流水线搜索
通过按行流水线搜索（无密钥分区，≤64位密钥）可达65.3%
在256位×512条配置中，该设计实现了低功耗，搜索能量为0.167 fJ/bit，分布式时序负载支持1.7 GHz的搜索时钟。所得的TCAM优点指数（密度×速度÷能量）达到53.8，超过了之前的工作。
3. 增强汽车应用的功能安全（分体数据总线和专用SRAM）
由于同一地址的 TCAM 比特单元在物理上相邻，软错误导致的双位错误无法通过传统的 SECDED ECC 纠正（注2）。瑞萨通过两种技术缓解了这一问题：
将用户数据和ECC奇偶校验数据总线分拆，以增加内存单元之间的物理隔离，将潜在的双位错误转换为可纠正的单比特错误。
专用的 ECC 奇偶校验专用 SRAM 与独立于 TCAM 的地址解码器，提高在 TCAM 写入过程中选择错误地址时的检测性。
这些措施显著提升了汽车环境中所需的安全保障。TCAM灵活的键宽和输入深度，加上节能和强大的功能安全，使其不仅适合汽车应用，也适用于传感器与处理器之间高速数据交换的工业和消费设备。瑞萨将继续推进实现高容量、低功耗和高可靠性的内存架构。
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