[发明专利]三态内容寻址存储器及操作方法

说明书

本申请涉及一种三态内容寻址存储器，包括第一非易失性可重构晶体管、第二非易失性可重构晶体管、匹配线、第一写入线、第二写入线、第一查找线及第二查找线，其中，匹配线与第一非易失性可重构晶体管的源极及第二非易失性可重构晶体管的漏极均连接；第一写入线与第一非易失性可重构晶体管的漏极连接；第二写入线与第二非易失性可重构晶体管的源极及第一写入线均连接；第一查找线与第一非易失性可重构晶体管的栅极连接；第二查找线与第二非易失性可重构晶体管的栅极连接；通过控制第一写入线的电压与第二写入线的电压进行写入操作，通过控制第一查找线的电压与第二查找线的电压进行寻址操作，上述三态内容寻址存储器具备器件数量少、能耗低等优点。

技术领域

本申请涉及存储器技术领域，特别是涉及一种三态内容寻址存储器及操作方法。

背景技术

三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory，TCAM)是一种区别于传统的地址存储器的存储技术。它不需要通过地址指针的检索来查找存储内容，而是直接依据存储内容的是否匹配来完成查找，且除了数据0，1之外还有一个第三状态，故称为三态内容寻址存储器。TCAM具有快速查找的优势，目前广泛应用在网络通信与路由技术中。

然而传统的TCAM是基于静态随机存取存储器实现，往往一个单元就需要十几个互补半导体晶体管来构建，近年来，随着人工智能和大数据的快速发展，供搜索查找的数据量呈爆炸式增长，传统的TCAM实现方法将会对功耗和电路面积等带来巨大的挑战，如果能在晶体管器件级进行更新换代，采取更低功耗、功能更强大的晶体管，将极大的降低TCAM的能耗，提升TCAM的存储密度，降低成本。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种三态内容寻址存储器及操作方法，解决传统三态内容寻址存储器功耗及成本高的问题。

本申请一方面提供了一种三态内容寻址存储器，其特征在于，包括第一非易失性可重构晶体管、第二非易失性可重构晶体管、匹配线、第一写入线、第二写入线、第一查找线及第二查找线，其中，所述匹配线与所述第一非易失性可重构晶体管的源极及所述第二非易失性可重构晶体管的漏极均连接；第一写入线，与所述第一非易失性可重构晶体管的漏极连接，用于向所述第一非易失性可重构晶体管的漏极施加预设电压，使所述第一非易失性可重构晶体管极性重构；第二写入线，与所述第二非易失性可重构晶体管的源极及所述第一写入线均连接，用于向所述第二非易失性可重构晶体管的漏极施加所述预设电压，使所述第二非易失性可重构晶体管极性重构；其中，通过改变所述第一非易失性可重构晶体管的极性及所述第二非易失性可重构晶体管的极性，以向所述三态内容寻址存储器写入预设数据；第一查找线，与所述第一非易失性可重构晶体管的栅极连接，用于向所述第一非易失性可重构晶体管的栅极施加第一导通触发电压，以使所述第一非易失性可重构晶体管导通；第二查找线，与所述第二非易失性可重构晶体管的栅极连接，用于向所述第二非易失性可重构晶体管的栅极施加第二导通触发电压，以使所述第二非易失性可重构晶体管导通；其中，通过向所述第一查找线及所述第二查找线施加预设电平，以寻址到所述预设数据。

于上述实施例所述的三态内容寻址存储器中，一个存储单元采用两个非易失性可重构晶体管作为基础元件进行构建，任一非易失性可重构晶体管均为初始极性为N型的晶体管，且包括含碲源电极与含碲漏电极，通过控制源极与漏极之间的电压，能够便捷的改变晶体管的极性，因此，在本实施例中的三态内容寻址存储器中，通过配置第一写入线与匹配线之间的电压及第二写入线与匹配线之间的电压，使第一非易失性可重构晶体管及第二非易失性可重构晶体管呈现不同的极性组合，使所述三态内容寻址存储器具备三态存储状态，另一方面，通过向第一查找线与第二查找线施加预设电平，控制第一非易失性可重构晶体管及第二非易失性可重构晶体管导通，根据两者的不同导通状态能够获取三态内容寻址存储器的对应存储状态，上述存储器大大节省了晶体管的使用数量，且写入和寻址操作均只需要通过控制两个非易失性可重构晶体管来实现，大大降低了能耗和制造使用成本。