按内容寻址存储器(CAM)是一种特殊的存储器，它除了可以像普通的存储器(如 SRAM、DRAM)那样存取数据，更重要的是它能进行高速的数据搜索，其本质上就是一个基于硬件的高速搜索引擎，在搜索密集型应用中备受欢迎，如计算机中的TLB、全相联cache、数据库加速、模式识别以及图像处理等。目前CAM最主要的商业用途集中于因特网路由器中实现数据包(或报文)分组转发和分类、高速2、3和4层的网络开关(如ATM中地址转换)等。近年来，随着光纤传输速度的提高、因特网业务量的激增、IPv6的逐步采用以及各种新的网络应用(如网络防火墙、入侵检测系统以及各种多媒体应用)的出现等，这一切都对处在路由器关键路径上的CAM提出了更高的要求，即更高的速度、更低的功耗及成本等。因此，高速、低功耗的CAM研究也就越来越显得重要了。　　CAM的高速来源于内部电路的高度并行性，因此其代价之一就是高的功耗，尤其是三值 CAM(TCAM)，功耗更高。高功耗增加了封装和冷却成本，降低了芯片的性能和可靠性。因此，世界各地的研究者提出了各种方案来降低CAM功耗。在保证搜索速度的情况下降低功耗是CAM设计中的一个挑战。　　本文针对高速、低功耗CAM进行了研究与实现。CAM的功耗主要来源于匹配线电路和搜索线驱动电路。针对匹配线电路，论文提出了两种方案。一种是基于电荷重利用的下匹配线敏感方案，它利用敏感放大器敏感下匹配线电压变化来给出搜索结果，同时敏感放大器的电流(荷)被重新利用来给匹配线充电。既实现了低功耗又提高了电路搜索速度。另一种是级联电荷共享匹配线敏感方案，通过电荷共享和匹配线分段级联的方法降低功耗，并给出了能量延迟积(EDP)的优化过程，大大降低了字电路的EDP。　　同时，针对专门实现数据包分类的改进型TCAM(即 RCAM)，论文提出了改进的高速区间匹配字电路HRMW，一方面采用EQ(相等)链和GE(大于等于)链分开的方法，提高电路的并行性。另一方面采用了PF_CDPD门，利用其在求值时的虚地效应，有效地提高电路速度。匹配线电路的EDP也得到了很大的降低。　　针对搜索线驱动电路，论文提出了一种自定时电荷重利用搜索线驱动方案。它通过在搜索线SL及其互补信号SL＃之间实现电荷共享来降低电路功耗，同时这种方案能“自感知”电荷共享过程的结束，因此具有工艺自适应的特点。电路的速度得到了很大的改善，且所提方案还支持全局“屏蔽(X)”位。