رينيساس إلكترونيكس
ذاكرة TCAM بدقة 3 نانومتر مخصّصة لتطبيقات السيارات
كشفت شركة رينيساس إلكترونيكس عن جيل جديد من ذاكرة TCAM القابلة للتهيئة (Ternary Content Addressable Memory) مزوّد بقدرات أمان وظيفي محسّنة، ما يجعله مناسبًا للاستخدام في الأنظمة الإلكترونية الخاصة بالمركبات.
يُصنَّع هذا الحل باستخدام تقنية FinFET بدقة 3 نانومتر، ما يحقق كثافة أعلى واستهلاكًا أقل للطاقة مقارنة بالإصدارات السابقة. وقد عُرضت التقنية خلال مؤتمر ISSCC 2026 الذي أُقيم في سان فرانسيسكو بين 15 و19 فبراير.
مع التوسع المتسارع لشبكات الجيل الخامس والحوسبة السحابية والطرفية، يتزايد الطلب على بنى TCAM ذات سعات كبيرة وتكوينات متعددة مثل 256 بت × 4096 إدخالًا. غير أن أساليب التوسّع التقليدية المعتمدة فقط على وحدات Hard Macro تؤدي إلى زيادة مساحة الدوائر الطرفية وتعقيد ضبط التوقيت وارتفاع استهلاك الطاقة أثناء عمليات البحث. كما تتطلب تطبيقات السيارات مستوى أعلى من السلامة الوظيفية للامتثال لمعايير مثل ISO 26262.
بنية هجينة تجمع Hard Macro وSoft Macro
تعتمد رينيساس نهجًا تطوريا يجمع بين وحدات Hard Macro المطوّرة حديثًا ومُجمّع ذاكرة عالي الدقة، ما يتيح:
- عرض مفاتيح بحث من 8 إلى 64 بت
- عمق إدخالات من 32 إلى 128
أما التكوينات الأكبر — مثل 256 بت × 4096 إدخالًا — فتُنشأ عبر دمج وحدات Hard Macro مع توليد Soft Macro تلقائيًا بواسطة الأدوات التصميمية، ما ينتج ماكرو واحدًا قابلًا للتهيئة يغطي طيفًا واسعًا من التطبيقات على شريحة واحدة. وتصل كثافة الذاكرة الناتجة إلى 5.27 ميغابت/مم²، وهو مستوى يُعد من بين الأعلى في الصناعة.
خفض استهلاك الطاقة عبر البحث المرحلي
تتضمن كل وحدة Hard Macro دائرة كشف عدم التطابق الكامل (All-Mismatch Detection) تعمل في المرحلة الأولى من البحث لتحديد ما إذا كانت جميع الإدخالات غير متطابقة. وبناءً على النتيجة، تُستكمل المرحلة الثانية أو تُلغى لتجنب الاستهلاك غير الضروري للطاقة.
يحقق هذا التصميم:
- خفضًا يصل إلى 71.1٪ في طاقة البحث عند استخدام البحث العمودي للمفاتيح الأكبر من 64 بت
- خفضًا يصل إلى 65.3٪ عند البحث الأفقي للمفاتيح حتى 64 بت
وفي تكوين 256 بت × 512 إدخالًا، يبلغ استهلاك الطاقة 0.167 فيمتوجول/بت لكل عملية بحث، مع تردد بحث يصل إلى 1.7 غيغاهرتز. كما يبلغ مؤشر الأداء المركّب (الكثافة × السرعة ÷ الطاقة) قيمة 53.8، متجاوزًا القيم السابقة المسجلة.
تعزيز السلامة الوظيفية في الأنظمة الحرجة
نظرًا لأن خلايا TCAM الخاصة بالعنوان نفسه متجاورة فيزيائيًا، فإن أخطاء البت المزدوجة الناتجة عن Soft Errors لا يمكن تصحيحها باستخدام آلية SECDED-ECC التقليدية. ولمعالجة ذلك، طورت رينيساس حلّين هندسيين:
- فصل حافلات البيانات الفردية والزوجية لبيانات المستخدم وبتات التحقق، ما يزيد المسافة الفيزيائية بين الخلايا ويحوّل الأخطاء الثنائية المحتملة إلى أخطاء أحادية قابلة للتصحيح.
- استخدام ذاكرة SRAM مستقلة لتخزين بتات ECC مع مفكك عناوين منفصل عن TCAM، ما يحسن القدرة على كشف الأخطاء في حال اختيار عنوان خاطئ أثناء الكتابة.
تؤدي هذه التحسينات إلى رفع مستوى التغطية الأمنية المطلوبة في تطبيقات السيارات بشكل ملحوظ.
نطاق الاستخدامات
بفضل المرونة في التهيئة، والكفاءة الطاقية العالية، ومستوى الأمان الوظيفي المتقدم، لا تقتصر هذه الذاكرة على تطبيقات السيارات فحسب، بل تمتد أيضًا إلى التطبيقات الصناعية والأجهزة الاستهلاكية التي يتطلب تشغيلها تبادل بيانات سريع بين المستشعرات والمعالجات.
