[发明专利]含有三维纵向存储阵列的模式处理器

说明书

模式处理器(100)含有多个储算单元(100aa‑100mn)，每个储算单元(100ij)含有至少一三维纵向存储（3D‑M_V）阵列(170)和一模式处理电路(180)。3D‑M_V阵列(170)存储至少部分模式，模式处理电路(180)对所述模式进行模式处理。模式处理电路(180)位于半导体衬底(0)中，3D‑M_V阵列(170)堆叠在模式处理电路(180)之上并通过多个芯片内连接(160)电耦合。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，更确切地说，涉及模式处理器。

背景技术

模式匹配和模式识别指在目标模式（被检索的模式，target pattern）中查找与检索模式（用于检索的模式，search pattern）相同或接近的模式。其中，模式匹配要求查找到相同的模式，模式识别仅要求查找到接近的模式。除了特别说明，本说明书用模式处理来统称在目标模式和检索模式之间进行的操作，包括模式匹配和模式识别。

模式处理包括模式匹配和模式识别，它指在目标模式（被检索的模式，targetpattern）中查找与检索模式（用于检索的模式，search pattern）相同或接近的模式。其中，模式匹配要求查找到相同的模式，模式识别仅要求查找到接近的模式。在本说明书中，“模式”包括目标模式和检索模式；“模式库”是指一包含相关模式的数据库，它包括目标模式库或检索模式库。

模式处理应用广泛。常用的模式处理包括代码匹配、字符串匹配、语音识别和图像识别等。代码匹配广泛用于信息安全等领域，其操作包括从网络数据包或计算机文件中查找病毒、或检查它们是否符合规范，从而决定数据是否安全。字符串匹配又被称为关键词检索，它广泛用于大数据分析等领域，其操作包括正规表达式（regular expression）匹配等。语音识别在声学/语言模型库中找到与语音数据最接近的声学/语言模型。图像识别将在图像模型库中找到与图像数据最接近的图像模型。

随着大数据时代的到来，模式库已成为大型数据库。其中，检索模式库（包括相关检索模式，如病毒库、关键词库、声学/语言模型库、图像模型库等）的数据量已经很大，而目标模式库（包括相关目标模式，如整个硬盘上的计算机文件、大数据数据库、语音档案库、图像档案库等）的数据量则更为巨大。遗憾的是，现有处理器的内部存储器无法存储这些模式库，所有模式库都需要存储在外部存储器中，在模式处理时需要频繁地从外部存储器中读取模式。因此，现有的处理器及其架构无法对大型模式库实现快速模式处理。

另一方面，三维纵向存储器（three-dimensional vertical memory，简称为3D-M_V）是一种大容量的非易失性存储器。美国专利8,638,611 披露了一种3D-M_V。它是一种纵向NAND（vertical NAND）。3D-M_V 阵列含有多个竖直存储串。每个存储串含有多个相互堆叠的存储元，这些存储元通过一条竖直地址线相互耦合。3D-M_V是模式库的理想存储载体。但是，现有技术中的3D-M_V仅具有存储数据的功能，而不具有对其所存数据在本地进行处理的功能。在模式处理过程中，需要将大量模式从3D-M_V中读出，并送到外置处理器中处理。受限于3D-M_V和处理器之间的带宽，大型模式库的模式处理效率很低。

发明内容

本发明的主要目的是对大型模式库实现高速高效模式处理。

本发明的另一目的是增强信息安全。

本发明的另一目的是增强大数据分析能力。

本发明的另一目的是增强语音识别能力并对语音档案库实现语音检索。

本发明的另一目的是增强图像识别能力并对图像档案库实现图像检索。