隨著人類文明的演進與科技的飛速發展，網路通訊技術亦同步邁入新世代，越來越多智慧裝置具備聯網功能，並持續產生、傳輸與交換大量資料，驅動全球邁入大數據時代。這些數位資料的快速累積與密集使用對資料儲存與運算系統提出更高需求，導致記憶體在整體運算系統中扮演愈加關鍵的角色。為因應資料儲存規模呈指數級成長的趨勢，記憶體容量亦必須隨之擴展。然而傳統以馮紐曼結構為主的記憶體系統在面對大規模資料流動時，其資料搬移成本與階層間延遲逐漸暴露出問題。其中處理器與記憶體之間因頻寬與存取延遲限制所產生的效能瓶頸，成為限制現代計算架構效率提升的主要障礙之一。 因此針對上述所提及之問題，本研究提出一種TCAM+SRAM融合陣列架構，有效整合儲存與比對功能於單一記憶體矩陣中，進而簡化資料處理流程並提升整體系統效能。該架構設計容量為 16kb，單元結構之實體面積僅為 3.92 um²具備極佳空間利用率，藉由本融合式架構中之資料與搜尋路徑的緊密整合，搜尋時間僅需 1.359 ns即可完成搜尋，透過此融合式架構，資料可直接於儲存單元中進行即時比對，無須額外資料傳輸，有效消除傳統架構下的資料搬移瓶頸，並簡化整體記憶體層級與控制邏輯之設計。實驗結果顯示，與傳統TCAM與SRAM分離式架構相比，本設計在功耗上可減少 5.67 倍，資料傳播延遲時間顯著降低 30.7 倍，佈局面積亦縮小 1.62 倍，顯示本融合式設計在現代計算架構應用場景中具備優越的能效表現與空間效率。有效降低因資料搬移所產生之延遲與能耗。綜合上述本架構為高效率之搜尋記憶體架構提供一具潛力的實現方向，亦展現其於未來先進記憶體技術中的應用價值。 關鍵字：靜態隨機存取記憶體 (SRAM)、三態內容可尋址記憶體 (TCAM) 、馮紐曼結構(von Neumann architecture)、記憶體矩陣 ;With the rapid advancement of technology, the interconnectivity between smart devices and the associated data has increased dramatically, driving the world into the era of big data. This trend has higher demands on memory and computing systems, making memory a critical component in modern architectures. However, traditional von Neumann architectures face growing challenges because of the performance bottleneck between the processor and memory, which is caused by bandwidth and access latency limitations. To address these issues, this study proposes a TCAM + SRAM Fusion array architecture that integrates storage and comparison functions within a single memory matrix. This design simplifies data processing, eliminating unnecessary data movement and improves overall system efficiency. The proposed 16kb array features a compact cell size of 3.92 μm² and achieves a search time of just 1.359 ns. Experimental results show that, compared to conventional separate TCAM and SRAM systems, this fusion design reduces power consumption by 5.67×, shortens propagation delay time by 30.7×, and decreases layout area by 1.62×. These results emphasize the proposed architecture’s potential for high performance memory solutions in future computing systems. Keywords: Static Random-Access Memory (SRAM), Ternary Content Addressable Memory (TCAM), von Neumann architecture, memory array
