Avec le déploiement rapide de la 5G et du cloud computing, le trafic réseau ne cesse de croître, engendrant une demande accrue pour des configurations TCAM étendues et diversifiées, telles que 256 bits × 4 096 entrées. La mise à l’échelle conventionnelle, basée uniquement sur des macros matérielles, augmente la surface périphérique en raison du nombre plus important de banques et de répéteurs, complexifie la synchronisation et accroît la consommation d’énergie lors des recherches. De plus, les applications automobiles exigent une couverture de sécurité renforcée pour se conformer à des normes telles que l’ISO 26262. Renesas relève ces défis grâce aux innovations suivantes :
1. Approche intégrée de macros matérielles et logicielles pour une configuration flexible.
Les nouvelles macros matérielles TCAM sont prises en charge par un compilateur mémoire à granularité fine : largeurs de clés de recherche de 8 à 64 bits et profondeurs d’entrée de 32 à 128. Les configurations plus importantes (par exemple, 256 bits × 4 096 entrées) sont obtenues en combinant ces macros avec la génération automatique de macros logicielles, créant ainsi une macro configurable unique qui couvre de multiples cas d’utilisation sur une seule puce. Ceci permet d’atteindre une densité de mémoire de pointe de 5,27 Mb/mm².
2. Détection des non-correspondances totales et recherche segmentée au niveau macro
Chaque macro intègre un circuit de détection de discordance totale et effectue une recherche segmentée en deux étapes. Selon le résultat de la première étape, la seconde peut se poursuivre ou s'arrêter afin d'éviter toute consommation d'énergie inutile.
Dans les configurations 64 à 256 bits × 512 entrées, cette approche réduit la consommation d'énergie de recherche jusqu'à :
71,1 % avec une recherche segmentée par colonne
et 65,3 % avec une recherche segmentée par ligne
. Dans une configuration 256 bits × 512 entrées, la conception atteint une consommation d'énergie de 0,167 fJ/bit et une fréquence de recherche de 1,7 GHz. L'indice de performance TCAM atteint 53,8, surpassant les résultats précédents.
3. Sécurité fonctionnelle renforcée pour les applications automobiles :
Les cellules TCAM d'une même adresse étant physiquement proches, la correction des doubles erreurs est impossible avec la correction d'erreurs (ECC) conventionnelle. Renesas introduit :
la séparation des bus de données pairs/impairs pour isoler physiquement les données et
une parité SRAM dédiée pour la parité ECC avec décodage indépendant.
Ces techniques améliorent considérablement la couverture de sécurité requise pour les applications automobiles.
Grâce à sa flexibilité, son efficacité énergétique et sa haute fiabilité, cette TCAM est idéale non seulement pour les applications automobiles, mais aussi pour les applications industrielles et grand public. Renesas continuera de développer des architectures de mémoire haute capacité, basse consommation et haute fiabilité.
