内容可寻址存储器装置及其数据搜索比较方法与流程

1.本公开有关于一种内容可寻址存储器(content addressable memory，cam)装置及其数据搜索比较方法，且特别有关于一种可用于实现存储器内近似搜索(in-memory approximate searching)的cam存储器装置及其数据搜索比较方法。


背景技术：

2.随着大数据与人工智能(ai)硬件加速器的兴起，数据搜索与数据比较是重要功能。现有的三元内容可寻址存储器(ternary content addressable memory，tcam)可用于实现高度平行搜索(highly parallel searching)。传统tcam通常由静态随机存取存储器(static random access memory，sram)组成，因此存储密度低且存取功率高。为了通过密集的存储密度来节省功耗，最近提出了基于tcam的非易失性存储器阵列。
3.相较于具有16个晶体管(16t)的基于sram的tcam，最近发展出具有2个晶体管与2个电阻(2t2r)结构的基于电阻式随机存取存储器(resistive random access memory，rram)的tcam，以减少存储单元面积。待机功耗(standby power consumption)也可通过使用基于rram的非易失性tcam来改善。然而，现有的非易失性tcam难以区分全匹配状态(all-match state)与1位不匹配状态(1-bit-mismatch state)，也即无法实现存储器内近似搜索(in-memory approximate searching)。
4.故而，需要有一种内容可寻址存储器(content addressable memory，cam)装置及其数据搜索比较方法，可用于实现存储器内近似搜索。


技术实现要素：

5.根据本公开一实例，提出一种内容可寻址存储器装置，包括：多个内容可寻址存储器串；以及一感应放大器电路，耦接至这些内容可寻址存储器串；其中，在进行数据搜索时，将一搜索数据与这些内容可寻址存储器串中所存储的一存储数据进行比较，这些内容可寻址存储器串产生多个存储器串电流，该感应放大器电路感应这些多个存储器串电流以产生多个感应结果，根据这些感应结果以判断该搜索数据与该存储数据间的一匹配程度属于下列之一：完全匹配、部分匹配与完全不匹配。
6.根据本公开另一实例，提出一种内容可寻址存储器装置的数据搜索比较方法，包括：存储一存储数据于多个内容可寻址存储器串内；以一搜索数据对这些内容可寻址存储器串进行数据搜索；感应这些内容可寻址存储器串所产生的多个存储器串电流以产生多个感应结果；以及根据这些感应结果以判断该搜索数据与该存储数据间的一匹配程度属于下列之一：完全匹配、部分匹配与完全不匹配。
7.为了对本公开的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：
附图说明
8.图1为根据本公开第一实施例的内容可寻址存储器(contentaddressablememory，cam)单元。
9.图2为根据本公开第一实施例的搜索电压与单元电流的关系图。
10.图3为根据本公开第二实施例的cam存储器装置的电路示意图。
11.图4a与图4b为根据本公开第三实施例的cam存储器装置的电路示意图及人脸影像译码结果。
12.图5为根据本公开第四实施例的cam存储器装置的电路示意图。
13.图6为根据本公开一实施例的cam存储器装置的数据搜索比较方法的流程图。
14.附图标记说明
15.100：内容可寻址存储器单元t1、t2：快闪存储器单元
16.g1、g2：栅极sl_1、sl_2：搜索电压
17.s1、s2：源极d1、d2：漏极
18.300：cam存储器装置310_1～310_n：存储器串
19.320：感应放大器电路wl1～wl48：字线
20.321：感应放大器400：cam存储器装置
21.410：存储器阵列420：感应放大器电路
22.430：计数电路440：暂存器
23.ss：存储器串im：人脸影像
24.im1～imx：参考人脸影像b1-b8：区块
25.500：cam存储器装置510：存储器阵列
26.520：感应放大器电路540：暂存器
27.550：权重电路610-640：步骤
具体实施方式
28.本说明书的技术用语参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书的说明或定义为准。本公开的各个实施例分别具有一或多个技术特征。在可能实施的前提下，本技术领域的技术人员可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。
29.在本公开一实施例中，提供了一种可实施存储器近似搜索的存储器装置及其数据搜索比较方法。搜索数据由字线输入至内容可寻址存储器(contentaddressablememory，cam)单元，而存储数据则存储于内容可寻址存储器单元内。在进行数据搜索或数据比较时，在匹配状态下，栅极过驱动电压超过一门限值，该晶体管提供高单元电流；相反地，于不匹配状态下，栅极过驱动电压低于该门限值，该晶体管提供低单元电流。当搜索数据完全匹配于存储数据时，一存储器串提供高存储器串电流；当搜索数据部分匹配于存储数据时，该存储器串提供中等存储器串电流；以及，当搜索数据完全不匹配于存储数据时，该存储器串提供低存储器串电流。也即，存储器串电流的大小取决于搜索数据与存储数据之间的匹配程度(或者是不匹配程度)。
30.第一实施例
31.图1为根据本公开第一实施例的内容可寻址存储器单元100。如图1所示，本公开第一实施例的内容可寻址存储器单元100例如但不受限于为，可存储单位的cam。
32.内容可寻址存储器单元100包括：二个串联的快闪存储器单元t1与t2，其中，这些快闪存储器单元例如但不受限于为，浮接栅极存储器单元(floating gate memory cell)、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon，sonos)存储器单元、浮点存储器单元(floating dot memory cell)、铁电场效晶体管存储器单元(ferroelectric fet(fefet)memory cell)等。
33.快闪存储器单元t1的栅极g1用以接收第一搜索电压sl_1，快闪存储器单元t2的栅极g2用以接收第二搜索电压sl_2，快闪存储器单元t1的源极s1与快闪存储器单元t2的源极s2电性连接。快闪存储器单元t1的漏极d1与快闪存储器单元t2的漏极d2则电性连接至其他信号线(未示出)。
34.内容可寻址存储器单元100的存储数据决定于第一快闪存储器单元t1与该第二快闪存储器单元t2的多个阈值电压的组合。
35.图1更显示出于本公开第一实施例中，单元数量与阈值电压的关系图。如图1所示，于本公开第一实施例中，高参考阈值电压(hvt)例如但不受限于为3～4v，而低参考阈值电压(lvt)例如但不受限于为小于0v。此外，参考搜索电压vh1与vh2则代表第一搜索电压sl_1与/或第二搜索电压sl_2的可能值。例如，但不受限于，参考搜索电压vhl与vh2可分别为5v与8v，也即，vhl小于vh2。
36.在本公开第一实施例中，快闪存储器单元t1的阈值电压(也可称为第一阈值电压)、快闪存储器单元t2的阈值电压(也可称为第二阈值电压)、第一搜索电压sl_1与第二搜索电压sl_2的设定可如下表，其中，将搜索数据译码成第一搜索电压sl_1与第二搜索电压sl_2：
[0037][0038][0039]
在本公开第一实施例中，当存储数据为第一既定存储数据(1)时，第一阈值电压为高参考阈值电压(hvt)，第二阈值电压为低参考阈值电压(lvt)；当存储数据为第二既定存
储数据(0)时，第一阈值电压为低参考阈值电压(lvt)，第二阈值电压为高参考阈值电压(hvt)；当存储数据为第三既定存储数据(x(don’t care)，不重要)时，第一阈值电压与第二阈值电压皆为高参考阈值电压(hvt)；当存储数据为第四既定存储数据(即无效数据)时，第一阈值电压与第二阈值电压皆为低参考阈值电压(lvt)。亦即，于本公开第一实施例中，内容可寻址存储器单元100的存储数据决定于快闪存储器单元t1的第一阈值电压与快闪存储器单元t2的第二阈值电压的组合。
[0040]
在本公开第一实施例中，当搜索数据为第一既定搜索数据(1)时，第一搜索电压sl_1为第一参考搜索电压(vh1)，第二搜索电压sl_2为第二参考搜索电压(vh2)，其中搜索数据代表所想要搜索的数据；当搜索数据为第二既定搜索数据(0)时，第一搜索电压sl_1为第二参考搜索电压(vh2)，第二搜索电压sl_2为第一参考搜索电压(vhl)；当搜索数据为第三既定搜索数据(wc)时，第一搜索电压sl_1与第二搜索电压sl_2皆为第二参考搜索电压(vh2)；以及，当搜索数据为第四既定搜索数据(无效搜索)时，第一搜索电压sl_1与第二搜索电压sl_2皆为第一参考搜索电压(vh1)，其中，第一参考搜索电压(vh1)低于第二参考搜索电压(vh2)。
[0041]
图2显示根据本公开第一实施例的搜索电压与单元电流的关系图。
[0042]
在本公开第一实施例中，将施加至字线的搜索电压与阈值电压之间的电压差称为栅极过驱动电压(gate overdrive voltage，go)。在匹配状态下，栅极过驱动电压超过一门限值，该晶体管提供高单元电流；相反地，在不匹配状态下，栅极过驱动电压低于该门限值，该晶体管提供低单元电流。以图2为例，参考搜索电压vh1与vh2可分别为5v与8v，高参考阈值电压例如但不受限于为3～4v，而低参考阈值电压例如但不受限于为小于0v。参考搜索电压vh2(8v)与高参考阈值电压(3～4v)之间的栅极过驱动电压约为4～5v，可视为是高栅极过驱动电压；参考搜索电压vh2(8v)与低参考阈值电压(小于0v)之间的栅极过驱动电压约为大于8v，可视为是高栅极过驱动电压；参考搜索电压vh1(5v)与高参考阈值电压(3～4v)之间的栅极过驱动电压约为1～2v，可视为是低栅极过驱动电压；参考搜索电压vh1(5v)与低参考阈值电压(小于0v)之间的栅极过驱动电压约为大于5v，可视为是高栅极过驱动电压。
[0043]
细言之，当搜索电压为第二参考搜索电压(vh2)时，不论晶体管的阈值电压是低参考阈值电压(lvt)或高参考阈值电压(hvt)，该晶体管的该栅极过驱动电压超过该门限值，所以，该晶体管的单元电流为高参考单元电流(i1)。当搜索电压为第一参考搜索电压(vh1)时，(1)如果晶体管的阈值电压是低参考阈值电压(lvt)，该晶体管的该栅极过驱动电压超过该门限值，所以，该晶体管的单元电流约为高参考单元电流(i1)；以及，(2)如果单元的阈值电压是高参考阈值电压(hvt)，该晶体管的该栅极过驱动电压低于该门限值，所以，该晶体管的单元电流约为低参考单元电流(i2)。
[0044]
在一例中，当高参考阈值电压(hvt)为3～4v，低参考阈值电压(lvt)为小于0v，参考搜索电压vh1与vh2分别为5v与8v时，则高参考单元电流(i1)与低参考单元电流(i2)例如但不受限于，分别为100～500na与1～99na。
[0045]
在本公开一实施例中，搜索数据与存储数据之间的匹配关系如下表所示：
[0046][0047][0048]
x：不导通(或低栅极过驱动电压)o：导通(或高栅极过驱动电压)
[0049]
因此，当搜索数据为1而存储数据为0时，快闪存储器单元t1不导通而快闪存储器单元t2为导通，所以，内容可寻址存储器单元100的单元电流为低参考单元电流(i2)，也即搜索结果为不匹配。同理，当搜索数据为0而存储数据为0时，快闪存储器单元t1导通而快闪存储器单元t2为导通，所以，内容可寻址存储器单元100的单元电流为高参考单元电流(i1)，也即搜索结果为匹配。其余可以此类推。
[0050]
在进行搜索时，当搜索数据匹配于存储数据时，内容可寻址存储器单元100的单元电流为高参考单元电流(i1)，代表搜索结果为匹配；当搜索数据未匹配于存储数据时，内容可寻址存储器单元100的单元电流为低参考单元电流(i2)，代表搜索结果为不匹配。
[0051]
当搜索数据为通配符(wildcard，wc)时，不论存储数据为何值，内容可寻址存储器单元100的单元电流为高参考单元电流(i1)，代表搜索结果为匹配；当搜索数据为无效搜索时，不论存储数据为1或0或无效数据，内容可寻址存储器单元100的单元电流为低参考单元电流(i2)，代表搜索结果为不匹配。
[0052]
当存储数据为x(don’t care，不重要)时，不论搜索数据为何值，内容可寻址存储器单元100的单元电流为高参考单元电流(11)，代表搜索结果为匹配。当存储数据为无效数据，不论搜索数据为1或0或无效搜索，内容可寻址存储器单元100的单元电流为低参考单元
电流(i2)，代表搜索结果为不匹配。
[0053]
第二实施例
[0054]
图3显示根据本公开第二实施例的cam存储器装置300的电路示意图。如图3所示，根据本公开第二实施例的cam存储器装置300包括：多个存储器串310_1～310_n，感应放大器电路320，以及多个字线(在图3中，以字线wl1～wl48为例做说明，但当知本公开并不受限于此)。感应放大器电路320包括多个感应放大器321，各感应放大器321耦接至这些存储器串310_1～310_n之一。
[0055]
各存储器串310_1～310_n包括多个串联的内容可寻址存储器单元(如图1的内容可寻址存储器单元100)。
[0056]
现将说明本公开第二实施例如何达成存储器内近似搜索。
[0057]
为方便解说，各存储器串310_1～310_n的这些内容可寻址存储器单元的存储数据如后。存储器串310_1的所有内容可寻址存储器单元皆存储数据1。存储器串310_2的1个内容可寻址存储器单元存储数据0，而其余的内容可寻址存储器单元皆存储数据1。存储器串310_3的2个内容可寻址存储器单元存储数据0，而其余的内容可寻址存储器单元皆存储数据1。存储器串310_n的所有内容可寻址存储器单元皆存储数据0。
[0058]
此外，有24组的搜索电压从这些字线wl1～wl48施加至这些存储器串310_1～310_n，以进行近似搜索。为方便解说，该24组搜索电压被设定为搜索数据1。
[0059]
故而，经搜索后，由于存储器串310_1的所有内容可寻址存储器单元皆存储数据1，所以，存储器串310_1的所有内容可寻址存储器单元皆输出高参考单元电流(i1)，也即，存储器串310_1可以输出24*i1的存储器串电流。在本公开一实施例中，将存储器串310_1定义为全匹配状态，也即，存储器串310_1的所有内容可寻址存储器单元的搜索结果皆为匹配。
[0060]
同样地，经搜索后，由于存储器串310_2的1个内容可寻址存储器单元存储数据0，而其余的内容可寻址存储器单元皆存储数据1，所以，存储器串310_2的这些内容可寻址存储器单元共输出23个高参考单元电流(i1)与1个低参考单元电流(i2)，也即，存储器串310_2可以输出23*i1+1*i2的存储器串电流。在本公开一实施例中，将存储器串310_2定义为1位不匹配状态，也即，存储器串310_2的1个内容可寻址存储器单元的搜索结果为不匹配，但存储器串310_2的其余内容可寻址存储器单元的搜索结果为匹配。
[0061]
同理，存储器串310_3的这些内容可寻址存储器单元共输出22个高参考单元电流(i1)与2个低参考单元电流(i2)，也即，存储器串310_3可以输出22*i1+2*i2的存储器串电流。在本公开一实施例中，将存储器串310_3定义为2位不匹配状态，也即，存储器串310_3的2个内容可寻址存储器单元的搜索结果为不匹配，但存储器串310_3的其余内容可寻址存储器单元的搜索结果为匹配。
[0062]
同理，存储器串310_n的这些内容可寻址存储器单元共输出24个低参考单元电流(i2)，也即，存储器串310_n可以输出24*i2的存储器串电流。在本公开一实施例中，将存储器串310_n定义为全不匹配状态，也即，存储器串310_n的所有内容可寻址存储器单元的搜索结果皆为不匹配。
[0063]
为方便称呼，也可将这些存储器串搜索结果分类为三种：全匹配状态(如存储器串310_1)，部分不匹配状态(如存储器串310_2～310_(n-1))，与全不匹配状态(如存储器串310_n)。
[0064]
此外，在本公开第二实施例中，可通过调整这些感应放大器321的感应时间来感应不同的存储器串电流，以分辨出全匹配状态、部分不匹配状态与全不匹配状态。也即，当调整该感应放大器321的感应时间愈长时，该感应放大器321可感应愈小的存储器串电流，反之亦然。
[0065]
故而，以图3为例，如果将调整该感应放大器321的感应时间调整为适合感应(22*i1+2*i2)的存储器串电流，则耦接至存储器串310_1～310_3的该3个感应放大器可以感应到由存储器串310_1～310_3所传来的存储器串电流，至于其余的感应放大器则无法感应到由存储器串310_4～310_n所传来的存储器串电流(因为存储器串310_4～310_n所传来的存储器串电流太小而无法被感应)。
[0066]
耦接至存储器串310_1～310_3的该3个感应放大器321则会输出数字信号1，其代表在搜索数据与存储数据之间的匹配状态。至于其余的感应放大器则输出数字信号0。
[0067]
也即，当感应放大器感应到存储器串所提供的存储器串电流时，该感应放大器输出数字信号1；以及，当感应放大器未感应到存储器串所提供的存储器串电流时，该感应放大器输出数字信号0。
[0068]
第三实施例
[0069]
图4a与4图b显示根据本公开第三实施例的cam存储器装置400的电路示意图及人脸影像译码结果。根据本公开第三实施例的cam存储器装置400包括：存储器阵列410、感应放大器电路420、计数电路430与暂存器440。
[0070]
存储器阵列410包括多个存储器串ss。
[0071]
感应放大器电路420耦接至存储器阵列410。感应放大器电路420包括多个感应放大器(未示出)，分别耦接至这些存储器串。该感应放大器电路420感应由这些存储器串ss所传来的多个存储器串电流，并输出多个感应结果。
[0072]
计数电路430耦接至感应放大器电路420，用于计数这些感应结果，以得到多个匹配分数(matching score)。回应于该感应结果指示愈高的存储器串电流时，该匹配分数愈高，反之亦然。
[0073]
暂存器440耦接至计数电路430，用以暂存计数电路430的这些匹配分数。
[0074]
现以将第三实施例的存储器装置400应用于人脸辨识为例做说明，以了解第三实施例的存储器装置400如何达成存储器内近似搜索。
[0075]
为方便解释，在此，将一张人脸影像im分为480个特征(feature)。各特征具有8位分辨率，从第一最高有效位(most significant bit，msb)，第二最高有效位
…
至最低有效位(least significant bit，lsb)，但本公开并不受限于此。也即，一张人脸影像im包括480个第一msb、480个第二msb、
…
480个lsb。也即，所存储的数据包括480个第一msb、480个第二msb、
…
480个lsb。
[0076]
为进行人脸辨识，将多个参考人脸影像im1～imx(x为正整数)存储于该存储器阵列410内。例如，这些参考人脸影像im1～imx的个别480个第一msb存于存储器阵列410的区块b1内，这些参考人脸影像im1～imx的个别480个第二msb存于存储器阵列410的区块b2内，
…
，以及，这些参考人脸影像im1～imx的个别480个lsb存于存储器阵列410的区块b8内。
[0077]
在进行人脸辨识时，同样地将待比较人脸影像译码成这些搜索电压s1、s1’、s2、s2’...、s24、s24’，以对这些参考人脸影像im1～imx进行近似搜索。
[0078]
各参考人脸影像im1～imx的个别匹配分数是由计数电路430所计数，并存于暂存器440内。根据这些匹配分数，将对应于最高匹配分数的这些参考人脸影像iml～imx的一目标参考人脸影像判定为相同或最相似于该待比较人脸影像。
[0079]
第四实施例
[0080]
图5显示根据本公开第四实施例的cam存储器装置500的电路示意图。如图5所示，根据本公开第四实施例的cam存储器装置500包括：存储器阵列510、感应放大器电路520、暂存器540与多个权重电路550。
[0081]
权重电路550耦接至该存储器阵列510的这些存储器串。权重电路550对这些存储器串所提供的这些存储器串电流指派不同权重。
[0082]
在人脸辨识中，msb对于影像特征影响最大。所以，在本公开第四实施例中，导入权重电路550以增加搜索准确度。由搜索第一msb所得到的存储器串电流被指派最高权重w8，由搜索第二msb所得到的存储器串电流被指派次高权重w7，
…
，由搜索lsb所得到的存储器串电流被指派最低权重w1，其中，w8＞w7＞...＞w1。
[0083]
在进行人脸辨识时，同样地将待比较人脸影像译码成这些搜索电压s1、s1’、s2、s2’...、s24、s24’，以对这些参考人脸影像im1～imx进行近似搜索。
[0084]
搜索各参考人脸影像im1～imx所得到的加权后存储器串电流则暂存于暂存器540。根据这些加权后存储器串电流，将对应于最高存储器串电流的这些参考人脸影像im1～imx的一目标参考人脸影像判定为相同或最相似于该待比较人脸。
[0085]
图6显示根据本公开一实施例的cam存储器装置的数据搜索比较方法的流程图。如图6所示，在步骤610中，存储一存储数据于多个内容可寻址存储器串内；在步骤620中，以一搜索数据对这些内容可寻址存储器串进行数据搜索；在步骤630中，感应这些内容可寻址存储器串所产生的多个存储器串电流以产生多个感应结果；以及，于步骤640中，根据这些感应结果以判断该搜索数据与该存储数据间的一匹配程度属于下列之一：完全匹配、部分匹配与完全不匹配。
[0086]
在本公开上述实施例中，cam存储器装置可为二维(2d)快闪存储器架构或三维(3d)快闪存储器架构，此皆在本公开精神范围内。
[0087]
在本公开实施例中，进行存储器内近似搜索时，通过指派不同权重给搜索msb与lsb所得到的存储器串电流，可提高匹配速度与准确性。
[0088]
在本公开一实施例中，于进行存储器内近似搜索时，可在一个读取周期内完成数据搜索与比较。配合cam存储器装置的高存储密度，本公开实施例的存储器内近似搜索可用于多种领域，例如但不受限于，大数据搜索(big-data searching)，人工智能硬件加速器/分类器(aihardware accelerator/classifier)、近似计算(approximate computing)、相联存储器(associative memory)、固态硬盘(solid-state drive，ssd)数据管理(ssd data management)、脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，dna)匹配、数据过滤(data filter)等。
[0089]
综上所述，虽然本公开已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。本公开所属技术领域的技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本公开的保护范围当视随附的权利要求书所界定的为准。

技术特征：
1.一种内容可寻址存储器装置，包括：多个内容可寻址存储器串；以及一感应放大器电路，耦接至这些内容可寻址存储器串；其中，在进行数据搜索时，将一搜索数据与这些内容可寻址存储器串中所存储的一存储数据进行比较，这些内容可寻址存储器串产生多个存储器串电流，该感应放大器电路感应这些多个存储器串电流以产生多个感应结果，根据这些感应结果以判断该搜索数据与该存储数据间的一匹配程度属于下列之一：完全匹配、部分匹配与完全不匹配。2.根据权利要求1所述的内容可寻址存储器装置，其中，当该搜索数据完全匹配于该存储数据时，该感应放大器电路感应一第一存储器串电流；当该搜索数据部分匹配于该存储数据时，该感应放大器电路感应一第二存储器串电流；以及当该搜索数据完全不匹配于存储于该存储数据时，该感应放大器电路感应一第三存储器串电流，该第一存储器串电流高于该第二存储器串电流，且该第二存储器串电流高于该第三存储器串电流。3.根据权利要求1所述的内容可寻址存储器装置，其中，这些内容可寻址存储器串包括多个内容可寻址存储器单元，各这些内容可寻址存储器单元包括串联的一第一存储器单元与一第二存储器单元，当一第一既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一存储器单元的一第一阈值电压为一第一参考阈值电压，该第二存储器单元的一第二阈值电压为一第二参考阈值电压；当一第二既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一阈值电压为该第二参考阈值电压，该第二阈值电压为该第一参考阈值电压；当一第三既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一阈值电压与该第二阈值电压皆为该第一参考阈值电压；以及当一第四既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一阈值电压与该第二阈值电压皆为该第二参考阈值电压；当该搜索数据为一第一既定搜索数据时，施加至该第一存储器单元的一第一搜索电压为一第一参考搜索电压，施加至该第二存储器单元的一第二搜索电压为一第二参考搜索电压；当该搜索数据为一第二既定搜索数据时，该第一搜索电压为该第二参考搜索电压，该第二搜索电压为该第一参考搜索电压；当该搜索数据为一第三既定搜索数据时，该第一搜索电压与该第二搜索电压皆为该第二参考搜索电压；以及，当该搜索数据为一第四既定搜索数据时，该第一搜索电压与该第二搜索电压皆为该第一参考搜索电压，
其中，该第一参考搜索电压低于该第二参考搜索电压。4.根据权利要求1所述的内容可寻址存储器装置，其中，该感应放大器电路包括多个感应放大器，一对一耦接于这些内容可寻址存储器串，其中，当该感应放大器感应到该内容可寻址存储器串所提供的该存储器串电流时，该感应放大器输出一第一逻辑数字信号，以及当该感应放大器未感应到该内容可寻址存储器串所提供的该存储器串电流时，该感应放大器输出一第二逻辑数字信号。该内容可寻址存储器装置还包括：一计数电路，耦接至该感应放大器电路，用于计数这些感应结果，以得到多个匹配分数，以及；一暂存器，耦接至该计数电路，用于暂存该计数电路的这些匹配分数，其中，当该感应放大器电路感应到该第一存储器串电流，该计数电路得到一第一匹配分数；当该感应放大器电路感应到该第二存储器串电流，该计数电路得到一第二匹配分数；以及当该感应放大器电路感应到该第三存储器串电流，该计数电路得到一第三匹配分数；该第一匹配分数高于该第二匹配分数，该第二匹配分数高于该第三匹配分数，多个参考人脸影像存储于这些内容可寻址存储器串，在进行人脸辨识时，将一待比较人脸影像译码成多个搜索电压，以对这些参考人脸影像进行近似搜索；各这些参考人脸影像的个别匹配分数由该计数电路所计数并存于该暂存器内；根据这些匹配分数，对应于这些匹配分数的一最高匹配分数的这些参考人脸影像的一目标参考人脸影像判定为相同或最相似于该待比较人脸影像。5.根据权利要求1所述的内容可寻址存储器装置，还包括：多个权重电路，耦接至这些内容可寻址存储器串，对这些内容可寻址存储器串所提供的这些存储器串电流指派不同权重；其中，当该存储数据包括一最高有效位与一最低有效位时，搜索该最高有效位所得到的该存储器串电流被指派一第一权重，搜索该最低有效位所得到的该存储器串电流被指派一第二权重，其中，该第一权重高于该第二权重。6.一种内容可寻址存储器装置的数据搜索比较方法，包括：存储一存储数据于多个内容可寻址存储器串内；以一搜索数据对这些内容可寻址存储器串进行数据搜索；感应这些内容可寻址存储器串所产生的多个存储器串电流以产生多个感应结果；以及根据这些感应结果以判断该搜索数据与该存储数据间的一匹配程度属于下列之一：完全匹配、部分匹配与完全不匹配。7.根据权利要求6所述的内容可寻址存储器装置的数据搜索比较方法，其中，当该搜索数据完全匹配于该存储数据时，感应一第一存储器串电流；当该搜索数据部分匹配于该存储数据时，感应一第二存储器串电流；以及当该搜索数据完全不匹配于存储于该存储数据时，感应一第三存储器串电流，
该第一存储器串电流高于该第二存储器串电流，且该第二存储器串电流高于该第三存储器串电流。8.根据权利要求6所述的内容可寻址存储器装置的数据搜索比较方法，其中，这些内容可寻址存储器串包括多个内容可寻址存储器单元，各这些内容可寻址存储器单元包括串联的一第一存储器单元与一第二存储器单元，当一第一既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一存储器单元的一第一阈值电压为一第一参考阈值电压，该第二存储器单元的一第二阈值电压为一第二参考阈值电压；当一第二既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一阈值电压为该第二参考阈值电压，该第二阈值电压为该第一参考阈值电压；当一第三既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一阈值电压与该第二阈值电压皆为该第一参考阈值电压；以及当一第四既定存储数据存储于该内容可寻址存储器单元数据时，该第一阈值电压与该第二阈值电压皆为该第二参考阈值电压；当该搜索数据为一第一既定搜索数据时，施加至该第一存储器单元的一第一搜索电压为一第一参考搜索电压，施加至该第二存储器单元的一第二搜索电压为一第二参考搜索电压；当该搜索数据为一第二既定搜索数据时，该第一搜索电压为该第二参考搜索电压，该第二搜索电压为该第一参考搜索电压；当该搜索数据为一第三既定搜索数据时，该第一搜索电压与该第二搜索电压皆为该第二参考搜索电压；以及当该搜索数据为一第四既定搜索数据时，该第一搜索电压与该第二搜索电压皆为该第一参考搜索电压，其中，该第一参考搜索电压低于该第二参考搜索电压。9.根据权利要求6所述的内容可寻址存储器装置的数据搜索比较方法，其中，当感应到该内容可寻址存储器串所提供的该存储器串电流时，输出一第一逻辑数字信号，以及当未感应到该内容可寻址存储器串所提供的该存储器串电流时，输出一第二逻辑数字信号。该数据搜索比较方法还包括：计数这些感应结果，以得到多个匹配分数，以及；暂存这些匹配分数，其中，当感应到该第一存储器串电流时，产生一第一匹配分数；当感应到该第二存储器串电流，产生一第二匹配分数；以及当感应到该第三存储器串电流，产生一第三匹配分数；该第一匹配分数高于该第二匹配分数，该第二匹配分数高于该第三匹配分数，多个参考人脸影像存储于这些内容可寻址存储器串；在进行人脸辨识时，将一待比较人脸影像译码成多个搜索电压，以对这些参考人脸影
像进行近似搜索；计数各这些参考人脸影像的个别匹配分数；根据这些匹配分数，对应于这些匹配分数的一最高匹配分数的这些参考人脸影像的一目标参考人脸影像判定为相同或最相似于该待比较人脸影像。10.根据权利要求1所述的内容可寻址存储器装置的数据搜索比较方法，其中：当该存储数据包括一最高有效位与一最低有效位时，搜索该最高有效位所得到的该存储器串电流被指派一第一权重，搜索该最低有效位所得到的该存储器串电流被指派一第二权重，其中，该第一权重高于该第二权重。

技术总结
本公开提供了一种内容可寻址存储器(CAM)装置及其数据搜索和比较方法。内容可寻址存储器装置包括：多个内容可寻址存储器串；以及一感应放大器电路，耦接至这些内容可寻址存储器串；其中，在进行数据搜索时，将一搜索数据与这些内容可寻址存储器串中所存储的一存储数据进行比较，这些内容可寻址存储器串产生多个存储器串电流，该感应放大器电路感应这些多个存储器串电流以产生多个感应结果，根据这些感应结果以判断该搜索数据与该存储数据间的一匹配程度属于下列之一：完全匹配、部分匹配与完全不匹配。全不匹配。全不匹配。


技术研发人员：曾柏皓 林榆瑄 李峯旻 李永骏
受保护的技术使用者：旺宏电子股份有限公司
技术研发日：2022.02.08
技术公布日：2023/8/5