[发明专利]基于3D NAND FLASH存储阵列的TCAM及其操作方法

权利要求书

1.一种基于3D NAND FLASH存储阵列的三态内容寻址存储器，其特征在于，包括：

数据输入单元，包括上下两个相邻的字线WL，用于加载待搜索数据；

数据存储单元，包括上下两个相邻的FLASH存储单元，用于预先存储数据库数据，以与待搜索数据进行内容比较；

控制驱动单元，包括漏极选择管、源极选择管、漏极选择线DSL、源极选择线SSL和位线BL，用于逻辑功能的控制；以及

匹配结果输出单元，包括一条源线SL，用于输出三态内容寻址存储器对待搜索数据的查找和匹配结果。

2.根据权利要求1所述的基于3D NAND FLASH存储阵列的三态内容寻址存储器，其特征在于，在该基于3D NAND FLASH阵列的三态内容寻址存储器中，字线WL连接在用作存储的FLASH存储单元的栅端，漏极选择线DSL连接在漏极选择管的栅端，源极选择线SSL连接在源极选择管的栅端，位线BL连接在漏极选择管的漏端，源线SL连接在源极选择管的源端，FLASH存储单元之间源漏串联连接。

3.根据权利要求1所述的基于3D NAND FLASH存储阵列的三态内容寻址存储器，其特征在于，该基于3D NAND FLASH阵列的三态内容寻址存储器在搜索时，首先将待搜索数据转换为相应的电压值加载到字线WL上，对于起控制作用的位线BL、源极选择线SSL、漏极选择线DSL加载合适的驱动电压，源线SL接地，通过感知源线SL输出的电流大小来判断数据匹配的结果。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的基于3D NAND FLASH存储阵列的三态内容寻址存储器的操作方法，其特征在于，包括：

步骤S1：将待搜索数据预先存储到3D NAND FLASH阵列中；

步骤S2：将待搜索数据转换成电压施加在3D NAND FLASH阵列的字线WL上，在相应的位线BL上施加驱动电压，在漏极选择线DSL和源极选择线SSL上均施加高电压，将选择晶体管置于导通状态；

步骤S3：从阵列某侧边缘的位线BL开始，每次只选择一条位线BL施加驱动电压，其余未被选中的位线BL全部接地，通过源线SL上输出的电流大小来判断待搜索数据和存储数据的匹配情况。

5.根据权利要求4所述的操作方法，其特征在于，所述S1包括：

分别经位线BL、漏极选择线DSL、字线WL、源极选择线SSL和源线SL向3D NAND FLASH阵列共同施加电压，将待搜索数据写入到3D NAND FLASH阵列中，实现数据的存储。

6.根据权利要求4所述的操作方法，其特征在于，采用处于同一个3D NAND FLASH存储单元串上的两个上下相邻的NAND FLASH存储单元来表示三态内容寻址存储器中的1bit数据；

当存储“1”时，下方的NAND FLASH单元的阈值电压被调整为低，上方的NAND FLASH单元的阈值电压被调整为高；

当存储“0”时，下方的NAND FLASH单元的阈值电压被调整为高，上方的NAND FLASH单元的阈值电压被调整为低；

当存储“X”时，两个NAND FLASH单元的阈值电压均被调整为高。

7.根据权利要求6所述的操作方法，其特征在于，所述处于同一个3D NAND FLASH存储单元串上的两个上下相邻的NAND FLASH存储单元，是处在同一条位线且同一条源线上的两个上下相邻的NAND FLASH存储单元。

8.根据权利要求4所述的操作方法，其特征在于，步骤S2中所述将待搜索的数据转换成电压施加在3D NAND FLASH阵列的字线上，包括：

当待搜索数据为“1”时，下面的字线输入电压为低电压，上面的字线输入电压为高电压；

当待搜索数据为“0”时，下面的字线输入电压为高电压，上面的字线输入电压为低电压；

当待搜索数据为“X”时，两条字线输入的电压均为高电压。