[发明专利]双面模式处理器

说明书

双面模式处理器(100)含有多个存储计算单元(100aa‑100mn)，每个存储计算单元(100ij)含有至少一存储阵列(170)和一模式处理电路(180)。模式处理器(100形成在一含有第一表面(0a)和第二表面(0b)的半导体衬底(0)上。第一表面(100a)含有存储阵列(170)，第二表面(100b)含有模式处理电路(180)。存储阵列(170)和模式处理电路(180)通过多个表面间连接(160)电耦合。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，更确切地说，涉及模式处理器。

背景技术

模式处理包括模式匹配和模式识别，它指在目标模式（被检索的模式，targetpattern）中查找与检索模式（用于检索的模式，search pattern）相同或接近的模式。其中，模式匹配要求查找到相同的模式，模式识别仅要求查找到接近的模式。在本说明书中，“模式”包括目标模式和检索模式；“模式库”是指一包含相关模式的数据库，它包括目标模式库或检索模式库。

模式处理应用广泛。常用的模式处理包括代码匹配、字符串匹配、语音识别和图像识别等。代码匹配广泛用于信息安全等领域，其操作包括从网络数据包或计算机文件中查找病毒、或检查它们是否符合规范，从而决定数据是否安全。字符串匹配又被称为关键词检索，它广泛用于大数据分析等领域，其操作包括正规表达式（regular expression）匹配等。语音识别在声学/语言模型库中找到与语音数据最接近的声学/语言模型。图像识别将在图像模型库中找到与图像数据最接近的图像模型。

随着大数据时代的到来，模式库已成为大型数据库。其中，检索模式库（包括相关检索模式，如病毒库、关键词库、声学/语言模型库、图像模型库等）的数据量已经很大，而目标模式库（包括相关目标模式，如整个硬盘上的计算机文件、大数据数据库、语音档案库、图像档案库等）的数据量则更为巨大。遗憾的是，现有处理器的内部存储器无法存储这些模式库，所有模式库都需要存储在外部存储器中，在模式处理时需要频繁地从外部存储器中读取模式。因此，现有的处理器及其架构无法对大型模式库实现快速模式处理。

发明内容

本发明的主要目的是对大型模式库实现高速高效模式处理。

本发明的另一目的是增强信息安全。

本发明的另一目的是增强大数据分析能力。

本发明的另一目的是增强语音识别能力并对语音档案库实现语音检索。

本发明的另一目的是增强图像识别能力并对图像档案库实现图像检索。

为了实现这些以及别的目的，本发明提出一种双面模式处理器，其基本功能是模式处理；更重要的是，大部分模式处理所涉及的模式存储同一芯片中。模式处理器含有成千上万个存储计算单元（简称为储算单元），每个储算单元含有至少一模式存储电路和一模式处理电路。模式存储电路含有存储模式的存储阵列；模式处理电路对所述模式进行模式处理。模式处理器形成在一半导体衬底上，该衬底含有第一表面和第二表面：第一表面含有多个存储阵列，第二表面中含有多个模式处理电路，它们之间通过多个表面间连接电耦合。

这种将存储阵列和模式处理电路形成衬底正反两面的集成方式被称为双面集成。双面集成能提高计算密度。采用传统的二维集成，模式处理器的面积是存储阵列和模式处理电路之和。采用双面集成后，存储阵列从边上移到衬底的另外一面，模式处理器变小，计算密度加强。