一种时间域内容可寻址存储器及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种时间域内容可寻址存储器及其应用，属于新型存储与计算技术领域。本发明专利技术结合具有双极特性的铁电场效应晶体管以及反相器的延时特性，仅需要3个晶体管即可在时间域上实现CAM单元的线性不可分的比较操作，且通过级联时间域CAM单元形成时间域CAM链，每一行的搜索结果通过反相器链累计延时得到，其与不匹配单元数成正比，因此利用本发明专利技术可以实现高能效、完全线性的距离度量，且在时间域上的动态范围不受限制。间域上的动态范围不受限制。间域上的动态范围不受限制。

【技术实现步骤摘要】
一种时间域内容可寻址存储器及其应用


[0001]本专利技术涉及新型存储与计算
，具体涉及一种时间域内容可寻址存储器的实现方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能、大数据技术的迅速发展，存算分离的传统冯
·
诺依曼计算架构的瓶颈日益凸显，数据在存储单元和计算单元之间的传输将引起大量的延时和能耗的浪费，计算系统对速度和能效有了更高的要求。研究者们受人脑运算模式启发，提出了存内计算架构，构建出存算一体、高度并行的分布式计算网络，在提高了对复杂数据的处理效率的同时，可以避免传统冯
·
诺依曼计算架构中因数据搬运引起的延时和能耗问题。内容可寻址存储器(CAM)作为一种新的存内计算范式，可以在一个搜索周期内完成输入向量(query)与所有存储向量(entry)的匹配操作，并根据不匹配程度进行基于距离度量的特征检索，在处理基于距离度量的存内计算等高效机器学习模型中具有极大的吸引力。
[0003]基于传统静态随机存取存储器(SRAM)的CAM设计占用巨大的单元面积，限制了其对于计算密集型算法映射的存储密度，并且由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间域内容可寻址存储器CAM，其特征在于，时间域CAM由一个N型场效应晶体管NFET、一个P型场效应晶体管PFET和一个具有双极特性的N型铁电场效应晶体管(BiFeFET)组成，其中NFET和PFET连接构成反相器结构，BiFeFET的漏端与反相器中的NFET的源端连接，BiFeFET的源端连接地电位，BiFeFET的栅端用于编程和搜索，在编程阶段，施加写电压脉冲作用于BiFeFET的栅端，使其进行电荷俘获/去俘获或者铁电极化翻转，编程为不同的阈值电压状态，在器件的转移特性曲线上体现为沿栅电压平移，漏极电流最小时对应的栅电压成为V
OFF
，代表存储不同的entry状态，搜索阶段，通过在BiFeFET的栅端施加相对较小的搜索电压信号，不会使铁电极化发生翻转，以非破坏地搜索，当搜索query与存储entry一致时，则BiFeFET会完全导通，具有较高的导通电流，反相器的下拉延时接近反相器的本征延时；当搜索query与存储entry不一致时，BiFeFET具有较低的电流，则反相器的下拉延时会被延长，上述时间域CAM的比较结果由反相器的下拉延时表示。2.如权利要求1所述的时间域内容可寻址存储器CAM，其特征在于，所述N型场效应晶体管NFET和P型场效应晶体管PFET分别是常规CMOS，或是在栅端和漏端之间引入欠覆盖抑制双极效应的隧穿场效应晶体管TFET。3.如权利要求...

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