Dispositivi di memoria, come un sottoinsieme di funzioni elettroniche che include logica, sensori e display, hanno subito un aumento esponenziale dell'integrazione e delle prestazioni noto come legge di Moore. In parallelo, le nostre vite quotidiane coinvolgono sempre più un assortimento di funzioni elettroniche relativamente a basse prestazioni implementate nei chip dei computer sulle carte di credito, elettrodomestici, e persino smart tag sui prodotti di consumo.

Mentre i dispositivi di memoria stanno diventando progressivamente più flessibili, la loro facilità di fabbricazione e integrazione in applicazioni a basse prestazioni è stata generalmente considerata di secondaria importanza. Ma ora, grazie al lavoro di un gruppo di ricercatori dell'Università di Scienze Applicate di Monaco in Germania e dell'INRS-EMT in Canada, questo sta per cambiare.

Produzione di additivi, forse più noto a causa della stampa 3D, consente un flusso di processo semplificato, eliminando la litografia complessa e le fasi di rimozione del materiale a scapito delle dimensioni delle caratteristiche, che in molti casi non è critico per i dispositivi di memoria in usi meno impegnativi dal punto di vista computazionale.

La stampa a getto d'inchiostro è una tecnologia comune per ufficio che compete con la stampa laser. Offre l'ulteriore vantaggio di un semplice trasferimento dalla stampa a getto d'inchiostro alla stampa roll-to-roll. In un articolo apparso questa settimana in Lettere di fisica applicata , il gruppo presenta un proof of concept, utilizzando la memoria resistiva (ReRAM) che ora apre la strada alla produzione di massa di elettronica stampabile.

Il principio alla base della ReRAM del gruppo è semplice. "In ogni tipo di memoria, l'unità di memoria di base deve essere commutabile tra due stati che rappresentano un bit, o '0' o '1' Per i dispositivi ReRAM, questi due stati sono definiti dalla resistenza della cella di memoria, " ha spiegato Bernhard Huber, uno studente di dottorato presso INRS-EMT e lavora nel Laboratorio per la tecnologia dei microsistemi presso l'Università di Scienze Applicate di Monaco.

Per la memoria ad accesso casuale a ponte conduttivo (CB-RAM) utilizzata dal gruppo, "0" è "uno stato ad alta resistenza rappresentato dall'elevata resistenza di un vetro isolante avvitabile, che separa un elettrodo polimerico conduttore da un elettrodo d'argento, " ha continuato. "L' '1' è uno stato a bassa resistenza, che è dato da un filamento metallico che cresce nel vetro spin-on e fornisce un cortocircuito reversibile tra i due elettrodi."

Piuttosto che stampare i colori, "usiamo inchiostri funzionali per depositare una struttura di condensatori, conduttore-isolante-conduttore, con materiali che sono già stati impiegati nei processi delle camere bianche, " Huber ha detto. "Questo processo è identico a quello di una stampante a getto d'inchiostro per ufficio, con un'opzione aggiuntiva per la regolazione fine della dimensione delle gocce e il riscaldamento del materiale target."

Il concetto di CB-RAM è già ben consolidato e i leader del gruppo, Andreas Ruediger dell'INRS-EMT in Canada e Christina Schindler dell'Università di Scienze Applicate di Monaco, hanno precedentemente lavorato su celle CB-RAM più convenzionali.

Qual è il significato del lavoro del gruppo?

"Non solo abbiamo dimostrato che era possibile un processo additivo (stampa) completo, ma anche che i parametri di prestazione sono paragonabili ai dispositivi fabbricati in camera bianca, " ha detto Schindler. "La più grande attrattiva tecnologica è la flessibilità meccanica delle nostre tessere di memoria, e il fatto che tutti i materiali necessari per la lavorazione sono disponibili in commercio."

"Dalla nostra prova di concetto, stiamo aprendo una strada verso l'ottimizzazione, " ha detto Schindler. "La nostra più grande sorpresa è stata quanto poco le prestazioni del dispositivo dipendano dal processo di fabbricazione".

Ciò consente un'elettronica flessibile a costi estremamente contenuti attraverso i processi di stampa. "L'elettronica print-on-demand è un altro vasto campo di possibili applicazioni, " ha detto Ruediger. "Attualmente, la principale fonte di elettronica versatile sono gli array di porte programmabili sul campo che forniscono un circuito riconfigurabile che può essere adottato per scopi diversi con limitazioni predefinite."

L'elettronica di stampa su richiesta mostra un enorme potenziale per linee di produzione piccole e intrinsecamente flessibili e prodotti per l'utente finale.

"Immagina i supermercati che stampano i propri smart tag o i fornitori di trasporti pubblici che personalizzano i biglietti multifunzionali su richiesta. Anche i 'indossabili' che richiedono esplicitamente un'elettronica flessibile possono trarne vantaggio, " ha detto Schindler. I costi per una stampante del genere, dopo l'ottimizzazione delle fasi di processo, potrebbe rientrare nella gamma delle attuali stampanti a getto d'inchiostro.