La estructura del proyecto CAM propuesto se basa en una matriz flash 3D-NAND con k×n palabras almacenadas de m bits de longitud. Fuente: Science China Press
Las aplicaciones informáticas con uso intensivo de datos, como el reconocimiento de patrones, el procesamiento de video, los motores de bases de datos y los enrutadores de red, han crecido de manera espectacular debido al rápido desarrollo de los macrodatos y la inteligencia artificial (IA), que imponen exigencias estrictas al almacenamiento y procesamiento de cantidades masivas de datos. datos.
Debido a los diversos esquemas operativos de la memoria de acceso aleatorio (RAM) y la potente funcionalidad de alta velocidad y alto paralelo, la memoria direccionable por contenido (CAM) es una solución excelente para los sistemas informáticos con uso intensivo de datos. Sin embargo, los diseños CAM basados en CMOS convencionales existentes impiden un mayor desarrollo de los sistemas informáticos intensivos en datos debido al área de circuito excesiva y al consumo de energía en espera no trivial que resulta del declive de la tecnología.
Haozhang Yang y los coautores de la Universidad de Pekín propusieron un diseño CAM novedoso basado en 3D-NAND de ultra alta densidad y baja potencia para computación intensiva en datos. El significado específico y la novedad se resumen a continuación:
1) El diseño CAM propuesto utiliza dos transistores NAND adyacentes en la dirección de la línea de palabra para formar una celda CAM. Los datos almacenados en la celda CAM están determinados por el voltaje de umbral de los dos transistores juntos. Con una matriz 3D-NAND de 16 capas, el consumo de energía (0,196 fJ/bit/búsqueda) es menor que el de las TCAM convencionales basadas en SRAM (0,58 fJ/bit/búsqueda en tecnología de 32 nm) y la densidad celular es 157 veces mayor que debido a la función de apilamiento 3D.
2) Se propone un diseño CAM multinivel basado en memoria flash 3D-NAND para aumentar la densidad de celdas y ampliar la funcionalidad que almacena varios estados lógicos en una celda CAM. Los resultados de la simulación muestran una gran ventana (>0,6 V) entre los casos de coincidencia completa y desajuste de 1 bit en el diseño CAM de 4 niveles, lo que verifica su viabilidad. También se analizan los efectos de las capas 3D-NAND y la inmunidad y capacitancia parásitas en las propiedades del diseño CAM multinivel, lo que brinda pautas para la mejora de procesos y materiales.
El estudio fue publicado en la revista Ciencia China Ciencia de la información.
Más información:
Haozhang Yang et al., Diseño de memoria direccionable de ultra alta densidad y eficiencia energética basado en memoria flash 3D-NAND, Ciencia China Ciencia de la información (2023). DOI: 10.1007/s11432-021-3502-4