使用相变器件的三元内容可寻址存储器制造技术

一种内容可寻址存储器器件，具有存储高、低和随意这些三元数据值的多个存储器单元。内容可寻址存储器器件的一个方面在于存储器单元中的第一存储器元件和第二存储器元件的使用。第一存储器元件和第二存储器元件在并联电路中电耦合到匹配线。第一存储器元件耦合到第一字线，第二存储器元件耦合到第二字线。第一存储器元件配置用于在三元数据值为低的情况下存储低阻态以及在三元数据值为高或者随意的情况下存储高阻态。第二存储器元件配置用于在三元数据值为高的情况下存储低阻态，以及在三元数据值为低或者随意的情况下存储高阻态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用相变存储器以及独立的字线和搜索线访问元件对内容可寻址存储器进行编程。
技术介绍
内容可寻址存储器(CAM)是在高速搜索应用中采用的一类计算机存储器。多数 CAM器件使用配置为静态随机访问存储器(SRAM)的晶体管和用于匹配操作的附加晶体管电路。通常，在这些CAM器件中，搜索线访问晶体管和字线访问晶体管是对存储器阵列中的个体存储器单元进行操作和编程所必需的。搜索线访问晶体管和字线访问晶体管经常包括功率密集型大驱动场效应晶体管(FET)。相变(phase change)材料也可以用来在CAM器件中存储信息。相变材料可被操控为不同相位或者状态而每个相位代表不同数据值。一般而言，每个相位表现不同电性质。 非结晶和结晶相位通常是用于二元数据储存(1和0)的两个相位，因为它们具有可检测的阻抗差。具体而言，非结晶相位具有比结晶相位更高的阻抗。在CAM设计中使用阻抗式存储器元件(诸如相变存储器)时的一个难点是个体存储器单元的尺寸和必须使用的线(搜索线、字线、位线、匹配线及其互补线)的数目。因此， 设计需要更少线的CAM器件是有益的。此外，设计也可以存储三元数据的CAM器件也将是有益的。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种用于存储三元数据值的内容可寻址存储器这列中的存储器单元。三元数据值为低、高和随意(don't care)之一。存储器单元包括第一存储器元件，配置用于在三元数据值为低的情况下存储低阻态以及在三元数据值为高或者随意的情况下存储高阻态。高阻态在阻抗上比低阻态高至少一个量级。存储器单元包括第二存储器元件，配置用于在三元数据值为高的情况下存储低阻态以及在三元数据值为低或者随意的情况下存储高阻态。存储器单元还包括匹配线，其在并联电路中电耦合到第一存储器元件和第二存储器元件。本专利技术的另一方面是一种用于存储数据字的内容可寻址存储器器件。数据字的每位被设置为低、高和随意的三元数据值之一。内容可寻址存储器器件包括多个匹配线。内容可寻址存储器器件包括多个存储器单元，其在并联电路中电耦合到多个匹配线中的一个匹配线。每个存储器单元被配置为存储数据字的一位。内容可寻址存储器器件包括每个存储器单元中的第一存储器元件。第一存储器元件被配置用于在其对应位的三元数据值为低的情况下存储低阻态以及在其对应位的三元数据值为高或者随意的情况下存储高阻态。高阻态在阻抗上比低阻态高至少一个量级。内容可寻址存储器器件还包括每个存储器单元中的第二存储器元件。第二存储器元件被配置用于在其对应位的三元数据值为高的情况下存储低阻态以及在其对应位的三元数据值为低或者随意的情况下存储高阻态。第一存储器元件和第二存储器元件在并联电路中电耦合到匹配线。本专利技术的又一方面是一种用于操作内容可寻址存储器器件的方法。该方法包括 接收用于在内容可寻址存储器器件中存储的数据字；数据字的每个数据位被设置为低、高和随意这三个值之一。对于数据字中的每个数据位，该方法包括如果数据位的值为低，则将与该数据位对应的存储器单元中的第一存储器元件编程为低阻态，以及如果数据位的值为高或者随意则将其编程为高阻态。高阻态在阻抗上比低阻态高至少一个量级。对于数据字中的每个数据位，该方法还包括如果该值为高则将与数据位对应的存储器单元中的第二存储器元件编程为低阻态，以及如果该值为低或者随意则编程为高阻态。本专利技术的又一方面是一种体现为计算机可用存储器的计算机程序产品。计算机可读程序代码耦合到计算机可用介质以供操作内容可寻址存储器器件。计算机可读程序代码被配置用于使程序接收用于在内容可寻址存储器器件中存储的数据字，数据字的每个数据位设置成低、高和随意这三个值之一；对于数据字中的每个数据位，如果数据位的值为低则将与数据位对应的存储器单元中的第一存储器元件编程为低阻态而如果数据位的值为高或者随意则编程为高阻态，高阻态在阻抗上比低阻态高至少一个量级；并且对于数据字中的每个数据位，如果值为高则将与数据位对应的存储器单元中的第二存储器元件编程为低阻态而如果值为低或者随意则编程为高阻态。附图说明在说明书附带的权利要求书中具体地指出并且清楚地要求保护视为本专利技术的主题内容。根据与以下附图结合进行的下文的具体描述，本专利技术的前述和其它目的、特征及优点是显而易见的图1示出了根据本专利技术一个实施例的内容可寻址存储器单元的电路图。图2示出了针对搜索位和存储位匹配的表。图3A示出了针对存储位存储器元件阻态的表。图;3B示出了针对搜索位访问器件阻态的表。图4示出了示例性内容可寻址存储器器件。图5A示出了用于存储数据字的方法。图5B示出了用于匹配搜索字和数据字的方法。具体实施例方式参照本专利技术的实施例描述本专利技术。在本专利技术的描述全文中参照图1-图5。如下文具体描述的那样，本专利技术的一个实施例是一种用于存储三元数据字的内容可寻址存储器器件。数据字中的每个数据位可设置为低、高和随意的三元数据值之一。内容可寻址存储器器件包括多个存储器单元。每个存储器单元包括第一存储器元件和第二存储器元件。每个存储器单元的第一存储器元件和第二存储器元件在并联电路中电耦合到匹配线。在本专利技术的一种具体配置中，第一存储器元件和第二存储器元件是由相变材料 (诸如，锗-锑-碲(GST))组成的相变元件。存储器元件可被编程为两个状态之一晶态或者非晶态。在晶态(SET)中，存储器元件呈现相对较低的阻抗，并且需要较少的电流来编程。另一方面，在非晶态(RESET)中，存储器元件具有相对较高的阻抗，并且需要较多的电流来编程。第一存储器元件和第二存储器元件的阻态用来在数据字中存储数据位。例如， 为了存储三元数据值为低的数据位，第一存储器元件被编程为低阻态，第二存储器元件被编程为高阻态。在图1中，示出了根据本专利技术一个实施例的存储器单元102的实施例。存储器单元102包括第一存储器元件104和第二存储器元件106。第一存储器元件104和第二存储器元件106在并联电路中电耦合到位线112。金属线112在搜索操作期间还被用作匹配线。 第一存储器元件104和第二存储器元件106可以包括但不限于相变存储器元件、阻抗存储器元件、浮栅场效应晶体管(浮栅FET)、磁阻随机访问存储器(MRAM)或者电荷俘获器件。存储器单元102包括第一访问器件108，其电耦合到第一存储器元件104、第一金属线114和共同接地端118。存储器单元102还包括第二访问器件110，其电耦合到第二存储器元件106、第二金属线116和共同接地端118。第一访问器件108和第二访问器件110 可以包括但不限于场效应晶体管(FET)或者双极结晶体管(BJT)。在本专利技术的一种配置中，访问器件108和访问器件110包括源极、漏极和共同端子。访问器件108和访问器件110的源极端子电耦合在一起并且电耦合到共同接地端。第一访问器件108的漏极端子电耦合到第一存储器元件104。第二访问器件110的漏极端子电耦合到第二存储器元件106。第一访问器件108的栅极端子电耦合到在数据存储操作期间充当字线的金属线114。在搜索操作期间，金属线114还充当互补搜索线。第二访问器件 106的栅极端子电耦合到在数据存储操作期间充当互补字线的金属线116。在搜索操作期间，线116充当作搜索线。现在参照图2，其中示出了表202，表202示出了在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于存储三元数据值的内容可寻址存储器阵列中的存储器单元，所述三元数据值为低、高和随意之一，所述存储器单元包括：第一存储器元件，配置用于在所述三元数据值为低的情况下存储低阻态，以及在所述三元数据值为高或者随意的情况下存储高阻态，所述高阻态在阻抗上比所述低阻态高至少一个量级；第二存储器元件，配置用于在所述三元数据值为高的情况下存储所述低阻态，以及在所述三元数据值为低或者随意的情况下存储所述高阻态；以及匹配线，其在并联电路中电耦合所述第一存储器元件和所述第二存储器元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·H·拉姆，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US