基于铁电隧穿场效应晶体管FeTFET实现多值内容可寻址存储器MCAM的方法技术

本发明专利技术提出了一种基于铁电隧穿场效应晶体管FeTFET实现多值内容可寻址存储器MCAM的方法，在单个FeTFET上实现了MCAM的完整功能。本发明专利技术利用隧穿场效应晶体管FeTFET的隧穿电流特性，将铁电材料叠加到栅介质层上，得到同时受栅极电压和铁电极化强度控制的双极性的沟道电导，利用铁电多级极化状态实现多值存储，结合TFET的双极特性，在不需要额外增加晶体管或者其他外围电路的条件下便可以实现MCAM。相较于目前报道的基于各种新兴的非易失性存储器的MCAM，本发明专利技术具有显著降低的单元面积以及更加简洁的编程与搜索操作过程，相应地带来更高的能效。本发明专利技术将MCAM的硬件代价降低到理论最低，具有十分广阔的应用空间。具有十分广阔的应用空间。具有十分广阔的应用空间。

【技术实现步骤摘要】
基于铁电隧穿场效应晶体管FeTFET实现多值内容可寻址存储器MCAM的方法


[0001]本专利技术涉及新型存储与计算
，具体涉及一种基于铁电隧穿场效应晶体管(FeTFET)的多值内容可寻址存储器(MCAM)单元设计。

技术介绍

[0002]内容可寻址存储器(CAM)可以高效且并行地执行搜索操作，被广泛应用在路由器、数据库搜索、存内计算以及神经形态计算等高效机器学习模型中。CAM也被称为关联存储器，是一种用于高速搜索应用的特殊类型的存储器，而不仅是基于地址提供对数据的简单直接访问，其除了具有存储器的读操作和写操作之外，还可以执行独特的搜索操作。CAM最初是用于加速网络路由器中的数据包转发和分类等相关的查表操作，由于CAM可以在一个时钟周期内完成整个搜索操作，相较于其他基于硬件或软件的搜索系统具有显著的加速效果，并且随着互联网协议版本4(IPv4)到互联网版本协议6(IPv6)以及更高版本的过渡会进一步凸显。为了进一步提高存储密度，在CAM的基础上进一步发展了可以存储更多状态的MCAM以及存储entry为一个模拟范围的模拟内容可寻址存储器(A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铁电隧穿场效应晶体管FeTFET实现多值内容可寻址存储器MCAM的方法，其特征在于，基于铁电多畴理论实现铁电多级极化的连续调制用于MCAM的多值entry存储，FeTFET中的TFET具有典型的双极带带隧穿电流特性，利用隧穿场效应晶体管TFET独特的双极电流用于多级query搜索，从而实现基于单个FeTFET的MCAM，并且通过设置一定的参考电流阈值对应存储entry的范围，实现模拟内容可寻址存储器的基本功能，其中：FeTFET晶体管的漏极为MCAM的ML端，用于检测搜索操作中与entry是否匹配；FeTFET晶体管的栅极为MCAM的BL/SL端，在写操作中需要施加电压脉冲对FeTFET进行编程或者擦除，以得到相应的多值存储entry状态，在搜索操作中施加与query对应的搜索电压，完成搜索操作；FeTFET晶体管的栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄芊芊，徐伟凯，罗金，黄如，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：