TWI790107B

TWI790107B - 內容定址記憶體裝置及其資料搜尋比對方法

Info

Publication number: TWI790107B
Application number: TW111103183A
Authority: TW
Inventors: 曾柏皓; 林榆瑄; 李峯旻; 李永駿
Original assignee: 旺宏電子股份有限公司
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2023-01-11
Also published as: TW202331719A

Abstract

本案提供內容定址記憶體(CAM)記憶體裝置及其資料搜尋比對方法。內容定址記憶體裝置包括：複數個內容定址記憶體串；以及一感應放大器電路，耦接至該些內容定址記憶體串；其中，於進行資料搜尋時，將一搜尋資料比對於該些內容定址記憶體串所儲存之一儲存資料，該些內容定址記憶體串產生複數個記憶體串電流，該感應放大器電路感應該些複數個記憶體串電流以產生複數個感應結果，根據該些感應結果以判斷該搜尋資料與該儲存資料間之一匹配程度屬於下列之一：完全匹配、部份匹配與完全不匹配。

Description

內容定址記憶體裝置及其資料搜尋比對方法

本發明係有關於一種內容定址記憶體(Content Addressable Memory,CAM)裝置及其資料搜尋比對方法，且特別有關於一種可用於實現記憶體內近似搜尋(In-memory approximate searching)的CAM記憶體裝置及其資料搜尋比對方法。

隨著大數據與人工智慧(AI)硬體加速器的興起，資料搜尋與資料比對是重要功能。現有的三元內容定址記憶體(Ternary Content Addressable Memory,TCAM)可用於實現高度平行搜尋(highly parallel searching)。傳統TCAM通常由靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory，SRAM)組成，因此記憶密度低且存取功率高。為了透過密集的記憶密度來節省功耗，最近提出了基於TCAM的非揮發性記憶體陣列。

相較於具有16個電晶體(16T)之基於SRAM的TCAM，最近發展出具有2個電晶體與2個電阻(2T2R)結構之基於電阻式隨機存取記憶體(Resistive Random Access Memory，RRAM)的TCAM，以減少晶胞面積。待機功耗(standby power consumption)也可藉由使用基於RRAM的非揮發性TCAM來改善。然而，現有的非揮發性TCAM難以區分全匹配狀態(all-match state)與1位元不匹配狀態(1-bit-mismatch state)，亦即無法實現記憶體內近似搜尋(In-memory approximate searching)。

故而，需要有一種內容定址記憶體(Content Addressable Memory，CAM)裝置及其資料搜尋比對方法，可用於實現記憶體內近似搜尋。

根據本案一實例，提出一種內容定址記憶體裝置，包括：複數個內容定址記憶體串；以及一感應放大器電路，耦接至該些內容定址記憶體串；其中，於進行資料搜尋時，將一搜尋資料比對於該些內容定址記憶體串所儲存之一儲存資料，該些內容定址記憶體串產生複數個記憶體串電流，該感應放大器電路感應該些複數個記憶體串電流以產生複數個感應結果，根據該些感應結果以判斷該搜尋資料與該儲存資料間之一匹配程度屬於下列之一：完全匹配、部份匹配與完全不匹配。

根據本案另一實例，提出一種內容定址記憶體裝置之資料搜尋比對方法，包括：儲存一儲存資料於複數個內容定址記憶體串內；以一搜尋資料對該些內容定址記憶體串進行資料搜尋；感應該些內容定址記憶體串所產生的複數個記憶體串電流以產生複數個感應結果；以及根據該些感應結果以判斷該搜尋資料與該儲存資料間之一匹配程度屬於下列之一：完全匹配、部份匹配與完全不匹配。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

100:內容定址記憶體晶胞

T1、T2:快閃記憶體晶胞

G1、G2:閘極

SL_1、SL_2:搜尋電壓

S1、S2:源極

D1、D2:汲極

300:CAM記憶體裝置

310_1~310_N:記憶體串

320:感應放大器電路

WL1~WL48:字元線

321:感應放大器

400:CAM記憶體裝置

410:記憶體陣列

420:感應放大器電路

430:計數電路

440:暫存器

SS:記憶體串

IM:人臉影像

IM1~IMX:參考人臉影像

B1-B8:區塊

500:CAM記憶體裝置

510:記憶體陣列

520:感應放大器電路

540:暫存器

550:權重電路

610-640:步驟

第1圖顯示根據本案第一實施例的內容定址記憶體(Content Addressable Memory,CAM)晶胞。

第2圖顯示根據本案第一實施例的搜尋電壓與晶胞電流的關係圖。

第3圖顯示根據本案第二實施例之CAM記憶體裝置之電路示意圖。

第4A圖與第4B圖顯示根據本案第三實施例的CAM記憶體裝置之電路示意圖及人臉影像解碼結果。

第5圖顯示根據本案第四實施例的CAM記憶體裝置之電路示意圖。

第6圖顯示根據本案一實施例之CAM記憶體裝置之資料搜尋比對方法之流程圖。

本說明書的技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。本揭露之各個實施例分別具有一或多個技術特徵。在可能實施的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者選擇性地將這些實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。

在本案一實施例中，揭露一種可實施記憶體近似搜尋的記憶體裝置及其資料搜尋比對方法。搜尋資料係由字元線輸入至內容定址記憶體(Content Addressable Memory,CAM)晶胞，而儲存資料則儲存於內容定址記憶體晶胞內。於進行資料搜尋或資料比對時，於匹配狀態下，閘極過驅動電壓超過一門檻值，該電晶體提供高晶胞電流；相反地，於不匹配狀態下，閘極過驅動電壓低於該門檻值，該電晶體提供低晶胞電流。當搜尋資料完全匹配於儲存資料時，一記憶體串提供高記憶體串電流；當搜尋資料部份匹配於儲存資料時，該記憶體串提供中等記憶體串電流；以及，當搜尋資料完全不匹配於儲存資料時，該記憶體串提供低記憶體串電流。亦即，記憶體串電流的大小取決於搜尋資料與儲存資料之間的匹配程度(或者是不匹配程度)。

第一實施例

第1圖顯示根據本案第一實施例的內容定址記憶體晶胞100。如第1圖所示，本案第一實施例的內容定址記憶體晶胞100例如但不受限於為，可儲存單位元的CAM。

內容定址記憶體晶胞100包括：二個串聯的快閃記憶體晶胞T1與T2，其中，該些快閃記憶體晶胞例如但不受限於為，浮接閘極記憶體晶胞(floating gate memory cell)、矽-氧化物-氮化物-氧化物-矽(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，SONOS)記憶體晶胞、浮點記憶體晶胞(floating dot memory cell)、鐵電場效電晶體記憶體晶胞(Ferroelectric FET(FeFET)memory cell)等。

快閃記憶體晶胞T1的閘極G1用以接收第一搜尋電壓SL_1，快閃記憶體晶胞T2的閘極G2用以接收第二搜尋電壓SL_2，快閃記憶體晶胞T1的源極S1係與快閃記憶體晶胞T2的源極S2電性連接。快閃記憶體晶胞T1的汲極D1與快閃記憶體晶胞T2的汲極D2則電性連接至其他信號線(未示出)。

內容定址記憶體晶胞100之儲存資料決定於第一快閃記憶體晶胞T1與該第二快閃記憶體晶胞T2之複數個臨界電壓之組合。

第1圖更顯示出於本案第一實施例中，晶胞數量與臨界電壓的關係圖。如第1圖所示，於本案第一實施例中，高參考臨界電壓(HVT)例如但不受限於為3~4V，而低參考臨界電壓(LVT)例如但不受限於為小於0V。此外，參考搜尋電壓VH1與VH2則代表第一搜尋電壓SL_1與/或第二搜尋電壓SL_2之可能值。例如，但不受限於，參考搜尋電壓VH1與VH2可分別為5V與8V，亦即，VH1小於VH2。

於本案第一實施例中，快閃記憶體晶胞T1的臨界電壓(亦可稱為第一臨界電壓)、快閃記憶體晶胞T2的臨界電壓(亦可稱為第二臨界電壓)、第一搜尋電壓SL_1與第二搜尋電壓SL_2之設定可如下表，其中，將搜尋資料解碼成第一搜尋電壓SL_1與第二搜尋電壓SL_2：

在本案第一實施例中，當儲存資料為第一既定儲存資料(1)時，第一臨界電壓為高參考臨界電壓(HVT)，第二臨界電壓為低參考臨界電壓(LVT)；當儲存資料為第二既定儲存資料(0)時，第一臨界電壓為低參考臨界電壓(LVT)，第二臨界電壓為高參考臨界電壓(HVT)；當儲存資料為第三既定儲存資料(X(don’t care)，不重要)時，第一臨界電壓與第二臨界電壓皆為高參考臨界電壓(HVT)；當儲存資料為第四既定儲存資料(即無效資料)時，第一臨界電壓與第二臨界電壓皆為低參考臨界電壓(LVT)。亦即，於本案第一實施例中，內容定址記憶體晶胞100之儲存資料決定於快閃記憶體晶胞T1之第一臨界電壓與快閃記憶體晶胞T2之第二臨界電壓之組合。

在本案第一實施例中，當搜尋資料為第一既定搜尋資料(1)時，第一搜尋電壓SL_1為第一參考搜尋電壓(VH1)，第二搜尋電壓SL_2為第二參考搜尋電壓(VH2)，其中搜尋資料代表所想要搜尋的資料；當搜尋資料為第二既定搜尋資料(0)時，第一搜尋電壓SL_1為第二參考搜尋電壓(VH2)，第二搜尋電壓SL_2為第一參考搜尋電壓(VH1)；當搜尋資料為第三既定搜尋資料(WC)時，第一搜尋電壓SL_1與第二搜尋電壓SL_2皆為第二參考搜尋電壓(VH2)；以及，當搜尋資料為第四既定搜尋資料(無效搜尋)時，第一搜尋電壓SL_1與第二搜尋電壓SL_2皆為第一參考搜尋電壓(VH1)，其中，第一參考搜尋電壓(VH1)低於第二參考搜尋電壓(VH2)。

於本案第一實施例中，將施加至字元線的搜尋電壓與臨界電壓之間的電壓差稱為閘極過驅動電壓(gate overdrive voltage，GO)。於匹配狀態下，閘極過驅動電壓超過一門檻值，該電晶體提供高晶胞電流；相反地，於不匹配狀態下，閘極過驅動電壓低於該門檻值，該電晶體提供低晶胞電流。以第2圖為例，參考搜尋電壓VH1與VH2可分別為5V與8V，高參考臨界電壓例如但不受限於為3~4V，而低參考臨界電壓例如但不受限於為小於0V。參考搜尋電壓VH2(8V)與高參考臨界電壓(3~4V)之間的閘極過驅動電壓約為4~5V，可視為是高閘極過驅動電壓；參考搜尋電壓VH2(8V)與低參考臨界電壓(小於0V)之間的閘極過驅動電壓約為大於8V，可視為是高閘極過驅動電壓；參考搜尋電壓VH1(5V)與高參考臨界電壓(3~4V)之間的閘極過驅動電壓約為1~2V，可視為是低閘極過驅動電壓；參考搜尋電壓VH1(5V)與低參考臨界電壓(小於0V)之間的閘極過驅動電壓約為大於5V，可視為是高閘極過驅動電壓。

細言之，當搜尋電壓為第二參考搜尋電壓(VH2)時，不論電晶體的臨界電壓是低參考臨界電壓(LVT)或高參考臨界電壓(HVT)，該電晶體的該閘極過驅動電壓超過該門檻值，所以，該電晶體的晶胞電流為高參考晶胞電流(I1)。當搜尋電壓為第一參考搜尋電壓(VH1)時，(1)如果電晶體的臨界電壓是低參考臨界電壓(LVT)，該電晶體的該閘極過驅動電壓超過該門檻值，所以，該電晶體的晶胞電流約為高參考晶胞電流(I1)；以及，(2)如果晶胞的臨界電壓是高參考臨界電壓(HVT)，該電晶體的該閘極過驅動電壓低於該門檻值，所以，該電晶體的晶胞電流約為低參考晶胞電流(I2)。

在一例中，當高參考臨界電壓(HVT)為3~4V，低參考臨界電壓(LVT)為小於0V，參考搜尋電壓VH1與VH2分別為5V與8V時，則高參考晶胞電流(I1)與低參考晶胞電流(I2)例如但不受限於，分別為100~500nA與1~99nA。

在本案一實施例中，搜尋資料與儲存資料之間的匹配關係如下表所示：

X：不導通(或低閘極過驅動電壓)O：導通(或高閘極過驅動電壓)

因此，當搜尋資料為1而儲存資料為0時，快閃記憶體晶胞T1不導通而快閃記憶體晶胞T2為導通，所以，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為低參考晶胞電流(I2)，亦即搜尋結果為不匹配。同理，當搜尋資料為0而儲存資料為0時，快閃記憶體晶胞T1導通而快閃記憶體晶胞T2為導通，所以，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為高參考晶胞電流(I1)，亦即搜尋結果為匹配。其餘可依此類推。

於進行搜尋時，當搜尋資料匹配於儲存資料時，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為高參考晶胞電流(I1)，代表搜尋結果為匹配；當搜尋資料未匹配於儲存資料時，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為低參考晶胞電流(I2)，代表搜尋結果為不匹配。

當搜尋資料為萬用字元(wildcard，WC)時，不論儲存資料為何值，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為高參考晶胞電流(I1)，代表搜尋結果為匹配；當搜尋資料為無效搜尋時，不論儲存資料為1或0或無效資料，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為低參考晶胞電流(I2)，代表搜尋結果為不匹配。

當儲存資料為X(don’t care，不重要)時，不論搜尋資料為何值，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為高參考晶胞電流(I1)，代表搜尋結果為匹配。當儲存資料為無效資料，不論搜尋資料為1或0或無效搜尋，內容定址記憶體晶胞100之晶胞電流為低參考晶胞電流(I2)，代表搜尋結果為不匹配。

第二實施例

第3圖顯示根據本案第二實施例之CAM記憶體裝置300之電路示意圖。如第3圖所示，根據本案第二實施例之CAM記憶體裝置300包括：複數個記憶體串310_1~310_N，感應放大器電路320，以及複數個字元線(在第3圖中，以字元線WL1~WL48為例做說明，但當知本案並不受限於此)。感應放大器電路320包括複數個感應放大器321，各感應放大器321耦接至該些記憶體串310_1~310_N之一。

各記憶體串310_1~310_N包括複數個串聯的內容定址記憶體晶胞(如第1圖之內容定址記憶體晶胞100)。

現將說明本案第二實施例如何達成記憶體內近似搜尋。

為方便解說，各記憶體串310_1~310_N的該些內容定址記憶體晶胞之儲存資料如後。記憶體串310_1的所有內容定址記憶體晶胞皆儲存資料1。記憶體串310_2的1個內容定址記憶體晶胞儲存資料0，而其餘的內容定址記憶體晶胞皆儲存資料1。記憶體串310_3的2個內容定址記憶體晶胞儲存資料0，而其餘的內容定址記憶體晶胞皆儲存資料1。記憶體串310_N的所有內容定址記憶體晶胞皆儲存資料0。

此外，有24組的搜尋電壓從該些字元線WL1~WL48施加至該些記憶體串310_1~310_N，以進行近似搜尋。為方便解說，該24組搜尋電壓被設定為搜尋資料1。

故而，經搜尋後，由於記憶體串310_1的所有內容定址記憶體晶胞皆儲存資料1，所以，記憶體串310_1的所有內容定址記憶體晶胞皆輸出高參考晶胞電流(I1)，亦即，記憶體串310_1可以輸出24*I1的記憶體串電流。在本案一實施例中，將記憶體串310_1定義為全匹配狀態，亦即，記憶體串310_1的所有內容定址記憶體晶胞的搜尋結果皆為匹配。

同樣地，經搜尋後，由於記憶體串310_2的1個內容定址記憶體晶胞儲存資料0，而其餘的內容定址記憶體晶胞皆儲存資料1，所以，記憶體串310_2的該些內容定址記憶體晶胞共輸出23個高參考晶胞電流(I1)與1個低參考晶胞電流(I2)，亦即，記憶體串310_2可以輸出23*I1+1*I2的記憶體串電流。在本案一實施例中，將記憶體串310_2定義為1位元不匹配狀態，亦即，記憶體串310_2的1個內容定址記憶體晶胞的搜尋結果為不匹配，但記憶體串310_2的其餘內容定址記憶體晶胞的搜尋結果為匹配。

同理，記憶體串310_3的該些內容定址記憶體晶胞共輸出22個高參考晶胞電流(I1)與2個低參考晶胞電流(I2)，亦即，記憶體串310_3可以輸出22*I1+2*I2的記憶體串電流。在本案一實施例中，將記憶體串310_3定義為2位元不匹配狀態，亦即，記憶體串310_3的2個內容定址記憶體晶胞的搜尋結果為不匹配，但記憶體串310_3的其餘內容定址記憶體晶胞的搜尋結果為匹配。

同理，記憶體串310_N的該些內容定址記憶體晶胞共輸出24個低參考晶胞電流(I2)，亦即，記憶體串310_N可以輸出24*I2的記憶體串電流。在本案一實施例中，將記憶體串310_N定義為全不匹配狀態，亦即，記憶體串310_N的所有內容定址記憶體晶胞的搜尋結果皆為不匹配。

為方便稱呼，亦可將該些記憶體串搜尋結果分類為三種：全匹配狀態(如記憶體串310_1)，部份不匹配狀態(如記憶體串310_2~310_(N-1))，與全不匹配狀態(如記憶體串310_N)。

此外，於本案第二實施例中，可藉由調整該些感應放大器321的感應時間來感應不同的記憶體串電流，以分辨出全匹配狀態、部份不匹配狀態與全不匹配狀態。亦即，當調整該感應放大器321的感應時間愈長時，該感應放大器321可感應愈小的記憶體串電流，反之亦然。

故而，以第3圖為例，如果將調整該感應放大器321的感應時間調整為適合感應(22*I1+2*I2)的記憶體串電流，則耦接至記憶體串310_1~310_3的該3個感應放大器可以感應到由記憶體串310_1~310_3所傳來的記憶體串電流，至於其餘的感應放大器則無法感應到由記憶體串310_4~310_N所傳來的記憶體串電流(因為記憶體串310_4~310_N所傳來的記憶體串電流太小而無法被感應)。

耦接至記憶體串310_1~310_3的該3個感應放大器321則會輸出數位信號1，其代表在搜尋資料與儲存資料之間的匹配狀態。至於其餘的感應放大器則輸出數位信號0。

亦即，當感應放大器感應到記憶體串所提供之記憶體串電流時，該感應放大器輸出數位信號1；以及，當感應放大器未感應到記憶體串所提供之記憶體串電流時，該感應放大器輸出數位信號0。

第三實施例

第4A圖與第4B圖顯示根據本案第三實施例的CAM記憶體裝置400之電路示意圖及人臉影像解碼結果。根據本案第三實施例的CAM記憶體裝置400包括：記憶體陣列410、感應放大器電路420、計數電路430與暫存器440。

記憶體陣列410包括複數個記憶體串SS。

感應放大器電路420耦接至記憶體陣列410。感應放大器電路420包括複數個感應放大器(未示出)，分別耦接至該些記憶體串。該感應放大器電路420感應由該些記憶體串SS所傳來的複數個記憶體串電流，並輸出複數個感應結果。

計數電路430耦接至感應放大器電路420，用以計數該些感應結果，以得到複數個匹配分數(matching score)。回應於該感應結果指示愈高的記憶體串電流時，該匹配分數愈高，反之亦然。

暫存器440耦接至計數電路430，用以暫存計數電路430的該些匹配分數。

現以將第三實施例的記憶體裝置400應用於人臉辨識為例做說明，以了解第三實施例的記憶體裝置400如何達成記憶體內近似搜尋。

為方便解釋，在此，將一張人臉影像IM分為480個特徵(feature)。各特徵具有8位元解析度，從第一最高有效位元(most significant bit，MSB)，第二最高有效位元…至最低有效位元(least significant bit，LSB)，但本案並不受限於此。亦即，一張人臉影像IM包括480個第一MSB、480個第二MSB、…480個LSB。亦即，所儲存之資料包括480個第一MSB、480個第二MSB、…480個LSB。

為進行人臉辨識，將複數個參考人臉影像IM1~IMX(X為正整數)儲存於該記憶體陣列410內。例如，該些參考人臉影像IM1~IMX的個別480個第一MSB存於記憶體陣列410的區塊B1內，該些參考人臉影像IM1~IMX的個別480個第二MSB存於記憶體陣列410的區塊B2內，…，以及，該些參考人臉影像IM1~IMX的個別480個LSB存於記憶體陣列410的區塊B8內。

於進行人臉辨識時，同樣地將待比對人臉影像解碼成該些搜尋電壓S1、S1’、S2、S2’...、S24、S24’，以對該些參考人臉影像IM1~IMX進行近似搜尋。

各參考人臉影像IM1~IMX的個別匹配分數是由計數電路430所計數，並存於暫存器440內。根據該些匹配分數，將對應於最高匹配分數的該些參考人臉影像IM1~IMX之一目標參考人臉影像判定為相同或最相似於該待比對人臉影像。

第四實施例

第5圖顯示根據本案第四實施例的CAM記憶體裝置500之電路示意圖。如第5圖所示，根據本案第四實施例的 CAM記憶體裝置500包括：記憶體陣列510、感應放大器電路520、暫存器540與複數個權重電路550。

權重電路550耦接至該記憶體陣列510的該些記憶體串。權重電路550對該些記憶體串所提供的該些記憶體串電流指派不同權重。

在人臉辨識中，MSB對於影像特徵影響最大。所以，於本案第四實施例中，導入權重電路550以增加搜尋準確度。由搜尋第一MSB所得到的記憶體串電流被指派最高權重W8，由搜尋第二MSB所得到的記憶體串電流被指派次高權重W7，…，由搜尋LSB所得到的記憶體串電流被指派最低權重W1，其中，W8>W7>...>W1。

搜尋各參考人臉影像IM1~IMX所得到的加權後記憶體串電流則暫存於暫存器540。根據該些加權後記憶體串電流，將對應於最高記憶體串電流的該些參考人臉影像IM1~IMX之一目標參考人臉影像判定為相同或最相似於該待比對人臉。

第6圖顯示根據本案一實施例之CAM記憶體裝置之資料搜尋比對方法之流程圖。如第6圖所示，於步驟610中，儲存一儲存資料於複數個內容定址記憶體串內；於步驟620中，以一搜尋資料對該些內容定址記憶體串進行資料搜尋；於步驟630 中，感應該些內容定址記憶體串所產生的複數個記憶體串電流以產生複數個感應結果；以及，於步驟640中，根據該些感應結果以判斷該搜尋資料與該儲存資料間之一匹配程度屬於下列之一：完全匹配、部份匹配與完全不匹配。

在本案上述實施例中，CAM記憶體裝置可為二維(2D)快閃記憶體架構或三維(3D)快閃記憶體架構，此皆在本案精神範圍內。

在本案實施例中，進行記憶體內近似搜尋時，透過指派不同權重給搜尋MSB與LSB所得到的記憶體串電流，可提高匹配速度與準確性。

在本案一實施例中，於進行記憶體內近似搜尋時，可在一個讀取周期內完成資料搜尋與比對。配合CAM記憶體裝置的高儲存密度，本案實施例的記憶體內近似搜尋可用於多種領域，例如但不受限於，大資料搜尋(Big-data searching)，人工智慧硬體加速器/分類器(AI hardware accelerator/classifier)、近似計算(Approximate Computing)、相聯記憶體(Associative memory)、固態硬碟(Solid-state drive，SSD)資料管理(SSD data management)、脫氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)匹配、資料過濾(Data filter)等。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

610-640:步驟

Claims

一種內容定址記憶體裝置，包括：複數個內容定址記憶體串；以及一感應放大器電路，耦接至該些內容定址記憶體串；其中，於進行資料搜尋時，將一搜尋資料比對於該些內容定址記憶體串所儲存之一儲存資料，該些內容定址記憶體串產生複數個記憶體串電流，該感應放大器電路感應該些複數個記憶體串電流以產生複數個感應結果，根據該些感應結果以判斷該搜尋資料與該儲存資料間之一匹配程度屬於下列之一：完全匹配、部份匹配與完全不匹配。
如請求項1所述之內容定址記憶體裝置，其中，當該搜尋資料完全匹配於該儲存資料時，該感應放大器電路感應一第一記憶體串電流；當該搜尋資料部份匹配於該儲存資料時，該感應放大器電路感應一第二記憶體串電流；以及當該搜尋資料完全不匹配於儲存於該儲存資料時，該感應放大器電路感應一第三記憶體串電流，該第一記憶體串電流高於該第二記憶體串電流，且，該第二記憶體串電流高於該第三記憶體串電流。
如請求項1所述之內容定址記憶體裝置，其中，該些內容定址記憶體串包括複數個內容定址記憶體晶胞，各該些內容定址記憶體晶胞包括串聯之一第一記憶體晶胞與一第二記憶體晶胞，當一第一既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一記憶體晶胞之一第一臨界電壓為一第一參考臨界電壓，該第二記憶體晶胞之一第二臨界電壓為一第二參考臨界電壓；當一第二既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一臨界電壓為該第二參考臨界電壓，該第二臨界電壓為該第一參考臨界電壓；當一第三既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一臨界電壓與該第二臨界電壓皆為該第一參考臨界電壓；以及當一第四既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一臨界電壓與該第二臨界電壓皆為該第二參考臨界電壓；當該搜尋資料為一第一既定搜尋資料時，施加至該第一記憶體晶胞之一第一搜尋電壓為一第一參考搜尋電壓，施加至該第二記憶體晶胞之一第二搜尋電壓為一第二參考搜尋電壓；當該搜尋資料為一第二既定搜尋資料時，該第一搜尋電壓為該第二參考搜尋電壓，該第二搜尋電壓為該第一參考搜尋電壓；當該搜尋資料為一第三既定搜尋資料時，該第一搜尋電壓與該第二搜尋電壓皆為該第二參考搜尋電壓；以及，當該搜尋資料為一第四既定搜尋資料時，該第一搜尋電壓與該第二搜尋電壓皆為該第一參考搜尋電壓，其中，該第一參考搜尋電壓低於該第二參考搜尋電壓。
如請求項2所述之內容定址記憶體裝置，其中，該感應放大器電路包括複數個感應放大器，一對一耦接於該些內容定址記憶體串，其中，當該感應放大器感應到該內容定址記憶體串所提供之該記憶體串電流時，該感應放大器輸出一第一邏輯數位信號，以及當該感應放大器未感應到該內容定址記憶體串所提供之該記憶體串電流時，該感應放大器輸出一第二邏輯數位信號；該內容定址記憶體裝置更包括：一計數電路，耦接至該感應放大器電路，用以計數該些感應結果，以得到複數個匹配分數，以及；一暫存器，耦接至該計數電路，用以暫存該計數電路的該些匹配分數，其中，當該感應放大器電路感應到該第一記憶體串電流，該計數電路得到一第一匹配分數；當該感應放大器電路感應到該第二記憶體串電流，該計數電路得到一第二匹配分數；以及當該感應放大器電路感應到該第三記憶體串電流，該計數電路得到一第三匹配分數；該第一匹配分數高於該第二匹配分數，該第二匹配分數高於該第三匹配分數，複數個參考人臉影像儲存於該些內容定址記憶體串，於進行人臉辨識時，將一待比對人臉影像解碼成複數個搜尋電壓，以對該些參考人臉影像進行近似搜尋；各該些參考人臉影像的個別匹配分數由該計數電路所計數並存於該暫存器內；根據該些匹配分數，對應於該些匹配分數之一最高匹配分數的該些參考人臉影像之一目標參考人臉影像判定為相同或最相似於該待比對人臉影像。
如請求項1所述之內容定址記憶體裝置，更包括：複數個權重電路，耦接至該些內容定址記憶體串，對該些內容定址記憶體串所提供的該些記憶體串電流指派不同權重；其中，當該儲存資料包括一最高有效位元與一最低有效位元時，搜尋該最高有效位元所得到的該記憶體串電流被指派一第一權重，搜尋該最低有效位元所得到的該記憶體串電流被指派一第二權重，其中，該第一權重高於該第二權重。
一種內容定址記憶體裝置之資料搜尋比對方法，包括：儲存一儲存資料於複數個內容定址記憶體串內；以一搜尋資料對該些內容定址記憶體串進行資料搜尋；感應該些內容定址記憶體串所產生的複數個記憶體串電流以產生複數個感應結果；以及根據該些感應結果以判斷該搜尋資料與該儲存資料間之一匹配程度屬於下列之一：完全匹配、部份匹配與完全不匹配。
如請求項6所述之內容定址記憶體裝置之資料搜尋比對方法，其中，當該搜尋資料完全匹配於該儲存資料時，感應一第一記憶體串電流；當該搜尋資料部份匹配於該儲存資料時，感應一第二記憶體串電流；以及當該搜尋資料完全不匹配於儲存於該儲存資料時，感應一第三記憶體串電流，該第一記憶體串電流高於該第二記憶體串電流，且，該第二記憶體串電流高於該第三記憶體串電流。
如請求項6所述之內容定址記憶體裝置之資料搜尋比對方法，其中，該些內容定址記憶體串包括複數個內容定址記憶體晶胞，各該些內容定址記憶體晶胞包括串聯之一第一記憶體晶胞與一第二記憶體晶胞，當一第一既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一記憶體晶胞之一第一臨界電壓為一第一參考臨界電壓，該第二記憶體晶胞之一第二臨界電壓為一第二參考臨界電壓；當一第二既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一臨界電壓為該第二參考臨界電壓，該第二臨界電壓為該第一參考臨界電壓；當一第三既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一臨界電壓與該第二臨界電壓皆為該第一參考臨界電壓；以及當一第四既定儲存資料儲存於該內容定址記憶體晶胞資料時，該第一臨界電壓與該第二臨界電壓皆為該第二參考臨界電壓；當該搜尋資料為一第一既定搜尋資料時，施加至該第一記憶體晶胞之一第一搜尋電壓為一第一參考搜尋電壓，施加至該第二記憶體晶胞之一第二搜尋電壓為一第二參考搜尋電壓；當該搜尋資料為一第二既定搜尋資料時，該第一搜尋電壓為該第二參考搜尋電壓，該第二搜尋電壓為該第一參考搜尋電壓；當該搜尋資料為一第三既定搜尋資料時，該第一搜尋電壓與該第二搜尋電壓皆為該第二參考搜尋電壓；以及當該搜尋資料為一第四既定搜尋資料時，該第一搜尋電壓與該第二搜尋電壓皆為該第一參考搜尋電壓，其中，該第一參考搜尋電壓低於該第二參考搜尋電壓。
如請求項7所述之內容定址記憶體裝置之資料搜尋比對方法，其中，當感應到該內容定址記憶體串所提供之該記憶體串電流時，輸出一第一邏輯數位信號，以及當未感應到該內容定址記憶體串所提供之該記憶體串電流時，輸出一第二邏輯數位信號；該資料搜尋比對方法更包括：計數該些感應結果，以得到複數個匹配分數，以及；暫存該些匹配分數，其中，當感應到該第一記憶體串電流時，產生一第一匹配分數；當感應到該第二記憶體串電流，產生一第二匹配分數；以及當感應到該第三記憶體串電流，產生一第三匹配分數；該第一匹配分數高於該第二匹配分數，該第二匹配分數高於該第三匹配分數，複數個參考人臉影像儲存於該些內容定址記憶體串；於進行人臉辨識時，將一待比對人臉影像解碼成複數個搜尋電壓，以對該些參考人臉影像進行近似搜尋；計數各該些參考人臉影像的個別匹配分數；根據該些匹配分數，對應於該些匹配分數之一最高匹配分數的該些參考人臉影像之一目標參考人臉影像判定為相同或最相似於該待比對人臉影像。
如請求項6所述之內容定址記憶體裝置之資料搜尋比對方法，其中：當該儲存資料包括一最高有效位元與一最低有效位元時，搜尋該最高有效位元所得到的該記憶體串電流被指派一第一權重，搜尋該最低有效位元所得到的該記憶體串電流被指派一第二權重，其中，該第一權重高於該第二權重。