面向TCAM、存储与存内计算应用的铁电MirrorBit集成现场可编程存储器阵列
系统与控制
2023-07-11 v1 系统与控制
摘要
基于可重构架构的存内计算是一个新兴领域，其通过面向应用的资源分配来实现计算效率与能耗优化。本工作中，我们提出一种铁电 MirrorBit 集成的现场可编程可重构存储器。我们在同一现场可编程阵列中展示了常规的 1-Bit FeFET、MirrorBit 以及基于 MirrorBit 的三态内容寻址存储器（MCAM 或基于 MirrorBit 的 TCAM）。除常规均匀的向上和向下极化态外，MirrorBit 中的附加态通过沿横向施加非均匀电场来编程，这会产生极化与导带能量的梯度。这创造了两个附加态，从而总共形成 4 个态或 2 位信息。导带中的梯度类似于肖特基势垒（肖特基二极管），其朝向可通过施加适当电场来配置。TCAM 操作利用可重构阵列上基于 MirrorBit 的二极管实现。该可重构阵列架构可在 AND 型与 NOR 型之间切换。AND 型阵列适用于编程常规位与 MirrorBit。NOR 阵列中基于 MirrorBit 的肖特基二极管类似于交叉阵列结构，适用于基于二极管的 CAM 操作。我们提出的存储系统可通过 1-bit FeFET 实现快速写入、借助 Mirror-bit 技术实现高密度数据存储，以及利用 MCAM 实现快速搜索。此外，双重可配置性实现了功耗、面积与速度优化，使可重构 Fe-Mirrorbit 存储器成为存内与联想计算极具吸引力的解决方案。
引用
@article{arxiv.2307.04705,
title = {Ferroelectric MirrorBit-Integrated Field-Programmable Memory Array for TCAM, Storage, and In-Memory Computing Applications},
author = {Paritosh Meihar and Rowtu Srinu and Sandip Lashkare and Ajay Kumar Singh and Halid Mulaosmanovic and Veeresh Deshpande and Stefan Dünkel and Sven Beyer and Udayan Ganguly},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.04705},
year = {2023}
}