Japanilainen Renesas on esitellyt 3 nanometrin prosessilla toteutetun TCAM-muistin, joka on suunnattu autojen järjestelmäpiireihin. Teknologia julkistettiin International Solid-State Circuits Conference -konferenssissa San Franciscossa.
TCAM eli ternäärinen eli kolmiarvoinen (erotuksena binäärisestä) sisältöosoitteinen muisti on ollut pitkään verkkolaitteiden perusratkaisu. Sitä käytetään reitittimissä ja kytkimissä nopeaan pakettihakemiseen ja osoitteiden vertailuun. Nyt samaa arkkitehtuuria tuodaan ajoneuvojen SoC-piireihin, joissa datamäärät kasvavat kameroiden, tutkien ja muiden sensorien myötä.
Renesasin TCAM on valmistettu 3 nm FinFET -prosessilla. Yhtiö ilmoittaa muistitiheydeksi 5,27 megabittiä neliömillimetriä kohden. Rakenteessa yhdistetään kovia makroja ja työkalupohjaisesti generoituja pehmeitä makroja, mikä mahdollistaa joustavan konfiguroinnin.
Hakuleveys voidaan asettaa 8–64 bittiin ja syvyys 32–128 merkintään. Näistä voidaan rakentaa suurempia kokonaisuuksia, kuten 256-bittinen ja 4096 merkinnän TCAM yhdelle sirulle. Tavoitteena on vähentää oheislogiikan pinta-alaa ja parantaa ajoituksen hallintaa verrattuna perinteiseen monipankkirakenteeseen.
TCAMin keskeinen haaste on hakutoiminnon energiankulutus. Renesas käyttää kaksivaiheista, putkitettua hakua ja erillistä detektiopiiriä. Jos ensimmäinen vaihe osoittaa, ettei osumia ole, toinen vaihe keskeytetään. Näin vältetään turha energiankulutus.
Yhtiön mukaan hakuteho pienenee jopa yli 70 prosenttia tietyissä kokoonpanoissa. Esimerkiksi 256-bittisessä ja 512 merkinnän toteutuksessa hakuteho on 0,167 femtojoulea per bitti ja hakukellotaajuus 1,7 gigahertsiä.
Autokäyttö vaatii turvallisuutta
Autoteollisuudessa muistin on täytettävä esimerkiksi ISO 26262 -standardin vaatimukset. TCAM-solujen fyysinen vierekkäisyys voi aiheuttaa kahden bitin virheitä, joita tavanomainen SECDED-virheenkorjaus ei pysty korjaamaan. Renesas ratkaisee ongelman jakamalla käyttäjädatan ja ECC-pariteetin siirtoväylät fyysisesti erilleen sekä toteuttamalla ECC-pariteetin omassa SRAM-muistissaan erillisellä osoitedekooderilla. Tavoitteena on muuntaa mahdolliset kaksoisvirheet korjattaviksi yksittäisvirheiksi ja parantaa virheiden havaittavuutta.
Teollisuusrobotiikan nopea kasvu ja siirtymä kohti teollisuus 4.0 -ympäristöä nostavat ajoituksen kriittiseksi suorituskykytekijäksi. Älykkäät robotit, IoT-verkot ja tekoälypohjainen laadunvalvonta edellyttävät alle mikrosekunnin synkronointia, johon perinteiset kvartsiratkaisut eivät aina pysty vastaamaan vaativissa tehdasolosuhteissa. Piipohjaiset MEMS-ajoituspiirit tarjoavat tarvittavan vakauden, iskunkestävyyden ja lämpötilansietokyvyn.
