动态三态内容寻址存储器确有前景：基于纳米机电继电器的设计与基准测试
新兴技术
2021-01-26 v2
摘要
三态内容寻址存储器（TCAM）一直是缓存、路由器等中的关键组件，其中密度、速度、功耗效率和可靠性是主要设计目标。现有方案包括传统的低写入功耗但体积庞大的基于SRAM的TCAM设计，以及使用非易失性存储器（NVM）器件实现的更密集但可靠性较低或写入功耗更高的TCAM设计。同时，也有一些使用动态存储器的TCAM设计被提出。尽管动态设计TCAM比CMOS SRAM TCAM更密集，且比NVM TCAM更可靠，但传统的逐行刷新操作最终成为干扰正常TCAM活动的瓶颈。因此，本文提出一种利用一次性刷新的纳米机电（NEM）继电器器件定制的低功耗动态TCAM，以解决存储器刷新问题。通过利用所提出的新型单元结构独有的NEM继电器特性，所提出的TCAM仅占用3个晶体管（通过后端制程在其顶部集成两个NEM继电器）的小面积，显著优于16晶体管基于SRAM的TCAM的密度。此外，评估表明，与SRAM、RRAM和FeFET TCAM相比，所提出的TCAM分别将写入能效提高了2.31倍、131倍和13.5倍；搜索能量延迟积分别比SRAM、RRAM和FeFET TCAM提高了12.7倍、1.30倍和2.83倍。
引用
@article{arxiv.2101.06375,
title = {Dynamic Ternary Content-Addressable Memory Is Indeed Promising: Design and Benchmarking Using Nanoelectromechanical Relays},
author = {Hongtao Zhong and Shengjie Cao and Huazhong Yang and Xueqing Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.06375},
year = {2021}
}
备注
To be published in 24th Design, Automation and Test in Europe Conference (DATE) in 2021