随着大数据和人工智能（AI）的迅猛发展，模式识别、视频处理、数据库引擎和网络路由器等数据密集型计算应用已大大增加，这对存储和处理海量数据资源提出了严格要求。

由于内容寻址存储器(CAM)具有与随机存取存储器(RAM)不同的工作方案以及高并行性和快速速度的强大功能，CAM为数据密集型计算系统提供了优秀的解决方案。然而，现有的传统基于CMOS的CAM设计由于电路面积过大和非常规静态功耗消耗过多导致技术规模缩小而阻碍了数据密集型计算系统的进一步发展。

来自北京大学的杨浩章等人提出了一种新颖的基于3D-NAND的内容寻址存储器（CAM）设计，具有超高密度和低功耗，适用于数据密集型计算。其具体意义和创新点总结如下：

1）所提出的CAM设计在字线方向上采用两个相邻的NAND晶体管来构成一个CAM单元。存储在CAM单元中的数据由两个晶体管的阈值电压共同决定。当采用16层3D-NAND阵列时，能耗（0.196 fJ/bit/search）比基于传统SRAM的TCAMs低（32nm技术中为0.58fJ/bit/search），而由于3D堆叠特性，单元密度高达157倍。

2）基于3D-NAND闪存的多级CAM设计被提出，以提高单元密度并扩展功能性，其中一个CAM单元中存储了几个逻辑状态。仿真结果显示四级CAM设计在完全匹配的情况下和1位不匹配的情况下有一个大的窗口 (>0.6 V)，验证了其可行性。还分析了3D-NAND层数和寄生电阻和电容对多级CAM设计性能的影响，为改进工艺和材料提供了指导。

这项研究发表在《科学中国信息科学》杂志上。