[发明专利]一种在与非型存储器阵列中实现数据搜索的方法

说明书

本发明公开了一种在与非型存储器阵列中实现数据搜索的方法，阵列的基本搜索单元为成对且互补的阈值电压可受外界物理场调控的晶体管；单元内两个晶体管源漏相接，两个栅极相互独立；每行的单元对应的两个栅极分别相接，联接至正字线与补字线，通过在正字线与补字线上施加互补的电压信号实现对单元所存储的互补的数据的匹配与搜索；每列首行至末行基本搜索单元依次漏、源相接，首行单元漏极引出到漏端位线，末行单元源极引出到源端位线，通过源端位线与漏端位线的电流来判断正字线与补字线上输入的互补的电压信号与所存储的互补的数据是否匹配，实现数据搜索。本发明可实现对与非型存储器阵列中所存储的数据的快速搜索，亦可实现内容寻址。

技术领域

本发明属于半导体与集成电路技术领域，具体涉及一种在与非型存储器阵列中实现数据搜索的方法。

背景技术

一方面，与非型闪存(NAND Flash)作为目前应用最为广泛市场规模最大的非易失性存储器(Non-volatile Memory，NVM)。具有容量高，成本低，技术成熟等一系列优点。闪存作为一种浮栅型存储器，通过在MOS晶体管的栅介质层中增加一个浮栅层来存储和释放电荷，从而使其阈值电压可调来存储信息。闪存擦写通过诸如沟道热电子注入效应(channelhot electron injection)及F-N隧穿效应(Fowler-Nordheim electron tunneling)等手段在浮栅层上存入和移出电子来改变其阈值电压。与非型闪存作为移动端存储器及固态硬盘的核心部件广泛应用于数据中心，计算机，移动电话等领域。

另一方面，信息技术的飞速发展，已推动社会进入了“大数据”时代。搜索作为数据处理最为关键的操作之一，对存储器中所存储的数据的搜索的速度与能效的优化能够显著提升数据中心，计算机，移动终端的性能。然而与非型闪存中的数据搜索都是先读取到缓存中然后用软件的方法实现的，造成了严重的功耗与延时。

因此，通过一种方法直接在与非型闪存内部进行数据搜索，可极大地提升数据搜索速度与能效。

发明内容

本发明的目的在于针对现有与非型闪存无法直接对其内部所存储的数据进行直接搜索的不足，提供一种在与非型存储器阵列中实现数据搜索的方法，提升与非型闪存内所存储的数据的搜索速度与能效。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种在与非型存储器阵列中实现数据搜索的方法，由数据在存储器中的特殊存储方式与配套的存储器操作方法实现数据搜索：

阵列的基本搜索单元为成对且互补的阈值电压可受外界物理场调控的晶体管，记为第一晶体管和第二晶体管；所述单元内的两个晶体管源漏相接，两个栅极相互独立；

所述单元构成矩阵式排布的存储阵列，行方向上，每行的基本搜索单元对应的两个栅极分别相接，联接至正字线与补字线，通过在正字线与补字线上施加互补的电压信号实现对单元所存储的互补的数据的匹配与搜索；

列方向上，每列首行至末行基本搜索单元依次漏、源相接，首行基本搜索单元漏极引出到漏端位线，末行基本搜索单元源极引出到源端位线，通过源端位线与漏端位线的电流来判断正字线与补字线上输入的互补的电压信号与所存储的互补的数据是否匹配，实现数据搜索。

进一步地，单元内第一晶体管的阈值电压V_thp和第二晶体管的阈值电压V_thc之和为一个确定的电压值V₀。

进一步地，单元阈值电压和V₀通常取V_thp的最小阈值电压和最大阈值电压之和，或者取V_thc的最小阈值电压和最大阈值电压之和。