Sel memori 3-bit yang cepat dicetak pada printer inkjet standarSampai saat ini, dua jenis memori telah digunakan dalam perangkat komputer: 1) memori flash tidak mudah menguap, tetapi relatif lambat; 2) memori akses acak cepat volatile seperti DRAM. Tetapi memori yang ideal menggabungkan keuntungan dari kedua jenis ini - itu harus cepat untuk menulis dan membaca, tetapi pada saat yang sama non-volatile dan tidak dihancurkan, termasuk dari beberapa operasi baca. Jenis memori inilah yang sedang dikembangkan oleh tim peneliti dari berbagai perusahaan. Salah satu tipe memori yang diusulkan adalah Conductive Bridge RAM (CBRAM), sejenis RAM Resistif (ReRAM).
CBRAM benar-benar menggabungkan sifat-sifat RAM dan memori flash. Ini memiliki struktur tipe konduktor-dielektrik-konduktor yang sederhana. Resistensi sel CBRAM berubah secara elektrokimia antara dua keadaan. Jika Anda menerapkan voltase yang sesuai, ulir logam membentuk interkoneksi antara kedua elektroda, yang sesuai dengan resistansi rendah dalam keadaan ON. Thread dapat sebagian dilarutkan pada voltase berbeda, mengembalikan sel ke status resistansi tinggi (OFF).
Salah satu bidang yang paling menjanjikan dalam pengembangan ReRAM adalah mencetak sel memori pada printer inkjet. Proses ini tidak memerlukan penggunaan litografi dan ruang yang bersih, secara signifikan mengurangi biaya pembuatan elektronik. Selain itu, dengan menggunakan substrat dari film murah, kami mendapatkan memori yang bagus untuk elektronik fleksibel. Dan ini sangat memperluas cakupan perangkat elektronik.
Penelitian sebelumnya di bidang pencetakan memori pada printer telah difokuskan terutama pada
metode pencetakan elektrohidrodinamik . Sayangnya, pada saat ini, semua perangkat memori yang dicetak dengan teknologi memori ink-jet standar memerlukan langkah-langkah produksi tambahan, seperti
penataan elektroplating atau
litograf .
Tapi sekarang, fisikawan dari Universitas Munich Ilmu Terapan telah menemukan
metode inkjet CBRAM, yang tidak memerlukan pasca-pemrosesan tambahan . Perangkat RAM resistif yang sepenuhnya siap untuk digunakan keluar dari printer. Metode ini mudah diadaptasi untuk
teknologi gulungan - proses pembuatan perangkat elektronik pada gulungan plastik fleksibel.
Elemen kunci dari ReRAM adalah lapisan isolasi, yang menyediakan ruang untuk migrasi ion dan pembuatan filamen logam. Banyak bahan telah dicoba dalam peran ini, termasuk Ag
2 S, ZnO, SiO
2 , GeSe dan polimer, dengan SiO
2 menunjukkan
karakteristik switching terbaik di antara semua .
Fisikawan Jerman menggunakan bahan Honeywell Accuglass 111 untuk lapisan isolasi. Ini adalah polimer methylsiloxane yang mengandung lapisan SiO
2 yang disebutkan di atas. Polimer ini kemudian dilapisi dengan beberapa lapisan tambahan pada printer inkjet. Para peneliti menggunakan printer inkjet standar yang tersedia secara komersial
FujiFilm Dimatix Materials Printer DMP-2850 , yang digunakan untuk mencetak dengan bahan yang berbeda. Dalam hal ini, tiga bahan cair diperlukan:
- lapisan nanopartikel perak konduktif secara elektrik;
- gelas putar (dielektrik);
- PEDOT Polimer Organik Konduktif: PSS.
Hasilnya adalah pelat yang benar-benar fleksibel dengan memori akses acak yang dapat ditulis ulang. Menurut penulis karya ilmiah, menulis ulang informasi ke dalam perangkat tersebut menggunakan metode elektrokimia membutuhkan arus yang relatif kecil: 1 microampere untuk merekam, 0,5 volt untuk beralih ke keadaan ON (pembentukan konduktor logam) dan tegangan negatif -0,05 volt untuk beralih ke keadaan OFF .
Kekuatan arus (dalam nano-ampere) dan tegangan selama perekaman, serta karakteristik resistensi dan tegangan yang sesuai
Tegangan untuk ON sehubungan dengan suhu sintering dari spin glassYang paling penting, para peneliti mencapai kecepatan switching dari ON ke OFF dan kembali pada 300 nanodetik. Ini berarti bahwa memori dapat beroperasi pada frekuensi 3,33 MHz. Ini memori yang sangat cepat.
Menariknya, sel-sel memori yang diproduksi dengan cara ini berpotensi multi-bit. Yaitu, dengan memvariasikan tegangan, dimungkinkan untuk mengatur resistansi yang berbeda di setiap sel memori dan dengan demikian merekam tidak hanya 0 dan 1 di dalamnya, tetapi juga nilai-nilai lainnya. Para peneliti mengatakan bahwa setiap sel mampu menerima delapan keadaan elektron yang jelas dapat dibedakan satu sama lain (ternyata 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 dan 111, yaitu, tiga bit). Belum jelas bagaimana cara menggunakan memori tiga-bit. Mungkin hanya untuk meningkatkan kepadatan penyimpanan informasi.
Sekarang densitas catatan memori di atas pelat hanya bergantung pada resolusi yang dapat dicetak oleh printer. Model DMP-2850 mencetak sel 100 × 100 mikron, tetapi setiap perbaikan dalam teknologi inkjet akan langsung meningkatkan kapasitas memori.
Satu sel memori di bawah mikroskopPara ilmuwan berharap bahwa pencetakan elektronik fleksibel akan menjadi teknologi revolusioner seperti pencetakan 3D dari plastik. Siapa pun akan dapat mencetak papan elektronik baru untuk alat rumah mereka atau cukup mencetak RAM untuk komputer pribadi jika perlu.
Memori yang dicetak berhasil menahan 10.000 operasi baca pada 0,1 V.
Karya ilmiah
diterbitkan dalam jurnal Applied Physics Letters pada April 2017 (doi: 10.1063 / 1.4978664).