Analog Feedback-Controlled Memristor programming Circuit for analog Content Addressable Memory

要約

タイトル：アナログコンテンツアドレスメモリ用アナログフィードバック制御メタルレジスト式メモリプログラミング回路

要約：
– 結社的メモリに関する最近のブレイクスルーは、メタルレジスト式コンテンツアドレスメモリ（CAM）について、特にアナログ値で読み書きが可能であるため、シリコンメモリが人間のメモリに近づいていることを示している。
– しかし、状態最先端のメタルレジスト式プログラムアルゴリズムであるプログラム-検証アルゴリズムは、メタルレジストのコンダクタンスを検証とプログラムの間で頻繁に切り替える必要があるため、高い動的電力や長いプログラム時間などの多数の欠陥を引き起こします。
– そこで、私たちは、新しいルックアップテーブルに基づくプログラミングアルゴリズムを使用するアナログフィードバック制御メタルレジスト式プログラム回路を提案します。
– 提案されたアルゴリズムでは、メタルレジストのプログラムと検証を単方向の連続プロセスで実行できるようになります。
– さらに、私たちは、1つの提案されたプログラミング回路を8つのアナログCAM細胞と統合して、aCAM配列を構築しました。
– TSMC 28nmプロセス上でSPICEシミュレーションを行い、この提案されたプログラミング回路のシミュレーション結果は、理論的分析を証明し、コンダクタンスを繰り返しプログラムと検証することなくプログラムメタルレジストをプログラムできることを確認しています。
– さらに、提案されたaCAM配列のシミュレーション結果は、提案されたプログラミング回路を大規模なアレイアーキテクチャに統合できることを示しています。

要約(オリジナル)

Recent breakthroughs in associative memories suggest that silicon memories are coming closer to human memories, especially for memristive Content Addressable Memories (CAMs) which are capable to read and write in analog values. However, the Program-Verify algorithm, the state-of-the-art memristor programming algorithm, requires frequent switching between verifying and programming memristor conductance, which brings many defects such as high dynamic power and long programming time. Here, we propose an analog feedback-controlled memristor programming circuit that makes use of a novel look-up table-based (LUT-based) programming algorithm. With the proposed algorithm, the programming and the verification of a memristor can be performed in a single-direction sequential process. Besides, we also integrated a single proposed programming circuit with eight analog CAM (aCAM) cells to build an aCAM array. We present SPICE simulations on TSMC 28nm process. The theoretical analysis shows that 1. A memristor conductance within an aCAM cell can be converted to an output boundary voltage in aCAM searching operations and 2. An output boundary voltage in aCAM searching operations can be converted to a programming data line voltage in aCAM programming operations. The simulation results of the proposed programming circuit prove the theoretical analysis and thus verify the feasibility to program memristors without frequently switching between verifying and programming the conductance. Besides, the simulation results of the proposed aCAM array show that the proposed programming circuit can be integrated into a large array architecture.

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