SEE-MCAM：面向高能效关联搜索的可扩展多比特 FeFET 内容寻址存储器
硬件体系结构
2023-10-10 v1
摘要
本工作中，我们提出 SEE-MCAM，一种利用三端铁电 FET（FeFET）作为代理的可扩展紧凑多比特 CAM（MCAM）设计。通过发掘 FeFET 的多级单元特性，我们提出的 SEE-MCAM 设计实现了多比特关联搜索功能，并比现有基于 FeFET 的 CAM 设计取得更优的能效与性能。我们通过实现每单元 3 比特 CAM 功能验证了所提设计的功能，存储密度提升 3 倍。所提 SEE-MCAM 单元的面积每比特为传统 CMOS CAM 的 8%。我们深入研究了该设计的可扩展性与鲁棒性。评估结果表明，所提 2FeFET-1T SEE-MCAM 相比 CMOS CAM 分别实现 9.8 倍更高能效与 1.6 倍更低搜索延迟。与现有 MCAM 设计相比，所提 SEE-MCAM 相比基于 ReRAM 与基于 FeFET 的 MCAM 分别实现 8.7 倍与 4.9 倍更高能效。基准测试结果显示，在加速一种新颖的量化超维计算（HDC）应用时，我们的方法相比 GPU 实现在加速比与能效上提供高达 3 个数量级的提升。
引用
@article{arxiv.2310.04940,
title = {SEE-MCAM: Scalable Multi-bit FeFET Content Addressable Memories for Energy Efficient Associative Search},
author = {Shengxi Shou and Che-Kai Liu and Sanggeon Yun and Zishen Wan and Kai Ni and Mohsen Imani and X. Sharon Hu and Jianyi Yang and Cheng Zhuo and Xunzhao Yin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.04940},
year = {2023}
}
备注
Accepted by Internation Conference on Computer-Aided Design (ICCAD), 2023