存储器的制作方法

本公开关于三元内容可寻址存储器(ternary content addressable memory；tcam)，包括tcam的非易失性存储器单元、适用于相似性匹配的tcam及适用于大搜索字的tcam的技术。

背景技术：

1、提供有效、高产量计算的系统被开发以支持例如人工智能及机器学习的技术。在实例系统中，极大数据集合可存储于非易失性存储器中，例如3d nand flash或3d andfalsh。为了处理数据集合，数据集合部分移动至数字处理系统，如dram及gpu，执行进一步计算。然而，数据集合可远大于可由数字系统有效地处理的数据集，因为对于此实例，dram可比非易失性存储器小得多。因此，数据集合逐步移动至数字系统。然而，数据移动需要消耗大量时间及大量功率，因而限制了系统的效率及产出量。

2、因此，需要提供可优化用于极大数据集合的数据处理的效率的技术，所述技术包括优化的tcam。

技术实现思路

1、描述可扩展以支持极大搜索字的三元内容可寻址存储器(ternary contentaddressable memory，tcam)技术。在一个实例系统中，包括非易失性存储器中大量存储字的数据集合可使用搜索字存取。产生的输出提供存储字与搜索字的相似性的指示，而非准确匹配，或外加准确匹配。相似性匹配可用于例如过滤数据集合，识别与搜索字相似的存储字。相似性匹配具有许多用途。举例而言，以此方式识别为类似的存储字接着可传送至主机系统以供进一步处理。此可实质上节省与应用于人工智能及机器学习的许多技术相关联的数据传送成本。

2、本公开中所描述的tcam系统包括经配置以将存储字保持在tcam单元的各别集合中的存储器阵列，其中每一个tcam单元用于存储存储字的位的三元状态。系统包括用于选择tcam单元的集合中的一个的电路，例如用于存储器阵列中的字线、位线、区块选择栅极等的译码器及驱动器。系统包括用于将输入搜索字应用于所选择的tcam单元的集合中的tcam单元的电路，例如用于阵列的字线或位线中的一个上的搜索字缓冲器或驱动器。系统包括基于搜索字的大于一个位的不匹配或可能不匹配而用于产生指示所选择的tcam单元的集合中的存储字与输入搜索字的相似性的输出的电路。

3、适用于tcam系统中的存储器阵列的实例包括3d nand架构阵列、3d and架构阵列以及3d nor架构阵列。存储器阵列可包括多个存储器单元，且tcam单元的集合中的每一个tcam单元可包括经配置以存储存储字的位的三元状态的阵列中的第一存储器单元及第二存储器单元。

4、存储器单元阵列可包括耦接至阵列中的存储器单元的各别行的位线及耦接至阵列中的存储器单元的各别列的字线。阵列中的存储器单元的行可设置于配置成行的各别nand字符串上，其中给定区块中的n'and字符串中的每一行共用单一位线。tcam单元的集合中的一个中的tcam单元中的第一存储器单元及第二存储器单元可设置于存储器单元的列中的一个中及存储器单元的行中的两个上。用于选择tcam单元的集合的电路可将信号施加至字线，例如读取电压信号。用于应用输入搜索字的电路可将搜索字的位应用至位线。在此系统中用于产生指示相似性的输出的电路将存储器单元的多对第一行及第二行的输出组合。在nand架构中，输出为在用于每一个tcam单元的第一行及第二行中的nand字符串上携带的电流。包括多对行上的存储器单元的tcam单元的数目可为极大的以支持极大搜索字，如下文更详细地论述。

5、在另一实例中，存储器单元阵列可包括存储器单元的堆叠的阵列，例如在3d and架构区块中或在3d nor架构区块中。在此实例中，在多层级中的多个字线耦接至阵列中的存储器单元的堆叠的各别列上的存储器单元，且tcam单元中的第一存储器单元及第二存储器单元设置于堆叠的各别列中的一个的第一层级及第二层级中。在此配置中，用于选择tcam单元的集合的电路可将信号施加至位线。用于应用输入搜索字的电路可将信号施加至字线。用于产生指示相似性的输出的电路可将所选择的tcam单元的集合中的多个tcam单元的存储器单元的堆叠的行的输出组合。

6、当所选择的tcam单元的集合中的存储字中的位与输入搜索字的不匹配数目低于阈值时，用于侦测到如本公开中所描述的tcam系统中的相似性的电路可产生指示相似性的信号，其中阈值大于1。当使用阈值为1时，可用于指示准确匹配。

7、用于侦测到相似性的电路的实例可包括数字至模拟转换器(analog-to-digitalconverter，adc)，其产生指示多个不匹配单元的数字输出，所述不匹配单元可经求和以指示存储字与搜索字的相似性。此不匹配单元的数目可与阈值比较以识别类似于搜索字的存储字。

8、在另一实例中，tcam系统可包括用于用「x」(don’t care)状态置换输入搜索字的一个或多个位的电路，实际上将输入搜索字的一些位建立为通配。当侦测到未被搜索字中的x(don’t care)状态遮蔽的存储字中的至少一个位不匹配时，用于产生指示相似性的输出的电路可产生指示相似性的信号。在通配方法中，由于遮蔽位是否存在不匹配不会被侦测到，因此感测放大器的输出可经设定以侦测到搜索字的未遮蔽位的单一位不匹配，从而指示多个位不匹配的可能性。然而，信号视为指示本说明书的上下文中的相似性。

9、一般而言，技术是基于将数据集合存储于非易失性存储器中及配置非易失性存储器以用于tcam操作。通过以对于使搜索字的对应位不匹配的每一个tcam单元产生电流或其他信号的方式将搜索字应用于非易失性存储器来执行tcam相似性匹配。可通过组合由搜索字存取的所有tcam单元的输出来产生指示相似性的输出，且当tcam单元的阈值数目个输出指示不匹配时指示存储字的不匹配。此外，可通过在输入搜索字中应用通配位来产生指示相似性的输出，且当tcam单元的输出中的至少一个指示未遮蔽位中的不匹配时指示存储字的不匹配。基于感测单一存取循环中来自不匹配单元的组合电流，指示相似性的输出可为模拟信号。在一些实施例中，模拟信号可使用模拟至数字转换器转换以用于数字信号处理。

10、另外，描述支持可包括多个部分搜索字的极大搜索字的技术。用于指示搜索字与存储字的相似性的电路可包括使用时域执行用于累积多个部分搜索字的相似性匹配结果的逻辑。此逻辑可定位于感测放大器电路系统附近且跨存储器中的多个部分搜索字累积结果。

11、在审阅以下附图、实施方式以及权利要求范围之后可见本公开技术的其他方面及优势。

12、附图说明

13、图1为经配置为具有相似性匹配的tcam的3d非易失性nand架构存储器的简化电路图；

14、图2为用于与图1的电路类似的电路中的nand架构tcam单元的九个操作条件的图示；

15、图3为包括经配置为具有相似性匹配的tcam的nand架构存储器的集成电路的简化方块图；

16、图4为经配置为具有相似性匹配的tcam的3d非易失性and架构存储器的简化电路图；

17、图5为用于与图4的电路相似的电路中的and架构tcam单元的九个操作条件的图示；

18、图6示出经配置为具有相似性匹配的tcam的3d非易失性and架构存储器的简化方块图；

19、图7a为tcam配置的nand架构存储器的简化图，其中逻辑使用长搜索字的部分搜索字支持多个存取循环；

20、图7b为tcam配置的and架构存储器的简化图，其中逻辑使用长搜索字的部分搜索字支持多个存取循环；

21、图8a、图8b、图8c示出用于存储于在一个层级及一个位线以及源极线对中具有多个字线对的一个层级的tcam单元中的依次数据区段的3d and架构结构，其中通过遍历位线及源极线对来选择依次数据区段；

22、图9a至图9b示出用于存储具有一个字线对及每区段多个位线/源极线对的一个层级的tcam单元中的依次数据区段的3d and架构结构，其中通过在一个层级中遍历字线对来选择依次数据区段；

23、图10a、图10b、图10c示出用于存储于在多层级中的每一个及一个位线以及源极线对中具有多个字线对的多层级的tcam单元中的依次数据区段的3d and架构结构，其中通过遍历位线及源极线对来选择依次数据区段；

24、图11为具有用于将通配位应用于输入搜索字以用于相似性匹配的逻辑的tcam配置存储器的简化图。