[发明专利]三态内容可寻址存储器及其操作方法

说明书

一种三态内容可寻址存储器及其操作方法，该三态内容可寻址存储器包括3D NAND闪存存储阵列，该3D NAND闪存存储阵列具有多个闪存单元，在特定闪存单元中预先存储有供查找的数据，3D NAND闪存存储阵列的位线用于在数据查找操作下被施加由待搜索数据转换成的电压，漏极选择线和源极选择线用于在数据查找操作下被施加高电压，以使得选择晶体管处于导通状态；该3D NAND闪存存储阵列的字线中某个字线被选中用于在数据查找操作下被施加读电压，其余字线用于在数据查找操作下被施加通过电压；闪存单元的输出电流经源线汇总输出，该源线上的输出电流用于指示待搜索数据与供查找数据的匹配结果。该三态内容可寻址存储器能够明显降低静态能耗，有效减小电路面积。

技术领域

本公开属于半导体器件及其集成技术领域，涉及一种三态内容可寻址存储器及其操作方法。

背景技术

与普通的存储器不同，三态内容可寻址存储器(TCAM，Ternary ContentAddressable Memory)是通过输入内容来查找数据所在的地址，这个性质使得它在稀疏编码、IP路由和近似计算等方面应用十分广泛。

然而传统的TCAM是基于静态随机存取存储器(SRAM，Static Random AccessMemory)实现，往往一个单元就需要十几个互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)晶体管来构建，同时在非查找状态，整个系统也需要持续供电。近年来，随着人工智能和大数据的快速发展，供搜索查找的数据量呈爆炸式增长，传统的TCAM实现方法将会对功耗和电路面积等带来巨大的挑战，因此亟需发展一种低功耗、高密度的TCAM实现方法，以满足海量数据搜索查询的要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种三态内容可寻址存储器及其操作方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种三态内容可寻址存储器(TCAM)，所述TACM包括3D NAND(与非)闪存存储阵列，该3D NAND闪存存储阵列包括多个闪存单元；其中，所述3DNAND闪存存储阵列中，在特定闪存单元中预先存储有供查找的数据，所述3D NAND闪存存储阵列的位线用于在数据查找操作下被施加由待搜索数据转换成的电压，所述3D NAND闪存存储阵列的漏极选择线和源极选择线用于在数据查找操作下被施加高电压，以使得选择晶体管处于导通状态；所述3D NAND闪存存储阵列的字线中某个字线被选中用于在数据查找操作下被施加读电压，其余字线用于在数据查找操作下被施加通过电压；闪存单元的输出电流经源线汇总输出，该源线上的输出电流用于指示待搜索数据与供查找数据的匹配结果。

在本公开的一实施例中，所述特定闪存单元包括处于同一条字线且位于相邻两条位线上的第一闪存单元和第二闪存单元，所述第一闪存单元和第二闪存单元用于共同表示1位/比特(1bit，称为位或者比特)数据。

在本公开的一实施例中，所述第一闪存单元的阈值电压为低电压，且所述第二闪存单元的阈值电压为高电压对应的存储状态为：存储有数据“1”；所述第一闪存单元的阈值电压为高电压，且所述第二闪存单元的阈值电压为低电压对应的存储状态为：存储有数据“0”；所述第一闪存单元和所述第二闪存单元的阈值电压均为高电压对应的存储状态为：存储有数据“X”。

在本公开的一实施例中，所述3D NAND闪存存储阵列的位线用于在数据查找操作下被施加由待搜索数据转换成的电压，包括：当待搜索数据为“1”时，相邻两条位线分别为第一位线和第二位线，第一位线施加的电压为0，第二位线施加的电压为漏极驱动电压；当待搜索数据为“0”时，第一位线施加的电压为漏极驱动电压；第二位线施加的电压为0；当待搜索数据为“X”时，第一位线和第二位线施加的电压均为0。

在本公开的一实施例中，所述漏极驱动电压的大小等于3D NAND闪存存储阵列作为存储器工作时对应的漏极驱动电压。