[发明专利]使用相变器件的三元内容可寻址存储器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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发明的主题内容。根据与以下附图结合进行的下文的具体描述，本发明的前述和其它目的、特征及优点是显而易见的：

图1示出了根据本发明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。