随着 5G、云计算和边缘计算的快速发展，网络流量持续增长，推动了对大型多样化 TCAM 配置（例如 256 位 × 4,096 个条目）的需求。传统的仅基于硬宏的扩展方式，由于需要更多的存储体和中继器，会增加外围设备面积，使时序收敛更加复杂，并增加查找期间的功耗。此外，汽车应用需要更高的安全覆盖范围以符合 ISO 26262 等标准。瑞萨电子通过以下创新来应对这些挑战：
1. 集成硬宏和软宏以实现灵活配置。
新型 TCAM 硬宏由精细粒度的内存编译器支持：搜索键宽度从 8 位到 64 位，条目深度从 32 位到 128 位。通过将这些硬宏与自动软宏生成相结合，可以实现更大的配置（例如，256 位 × 4,096 个条目），从而在单个芯片上创建一个可配置的宏，以覆盖多种应用场景。这使得内存密度达到业界领先的 5.27 Mb/mm²。
2. 宏观层面上的完全不匹配和分段搜索检测
每个宏单元都集成了一个全失配检测电路，并执行两阶段分段搜索。根据第一阶段的结果，第二阶段可以继续或停止，以避免不必要的功耗。
在 64–256 位 × 512 条目配置中，这种方法可将搜索功耗降低高达：
列分段搜索降低 71.1%
，行分段搜索降低 65.3%
。在 256 位 × 512 条目配置中，该设计实现了 0.167 fJ/bit 的功耗和 1.7 GHz 的搜索频率。TCAM 性能指标达到 53.8，超越了以往的成果。
3. 增强汽车应用的功能安全性：
由于相同地址的TCAM单元在物理上非常接近，传统的ECC无法纠正双重错误。瑞萨电子引入了以下技术：
奇偶数据总线分离，实现数据在物理上的分离；以及
专用的SRAM奇偶校验，用于ECC奇偶校验并进行独立解码。
这些技术显著提高了汽车应用所需的安全性。
凭借其灵活性、高能效和高可靠性，这款TCAM不仅适用于汽车应用，也适用于工业和消费电子应用。瑞萨电子将继续推进高容量、低功耗和高可靠性存储器架构的发展。
