Células de memória rápidas de 3 bits impressas em uma impressora jato de tinta padrãoAté o momento, dois tipos de memória foram usados em dispositivos de computador: 1) memória flash não volátil, mas relativamente lenta; 2) memória volátil de acesso aleatório rápido como DRAM. Mas uma memória ideal combina as vantagens de ambos os tipos - ela deve ser rápida para escrever e ler, mas ao mesmo tempo não volátil e não deve ser destruída, inclusive a partir de várias operações de leitura. É esse tipo de memória que está sendo desenvolvido por equipes de pesquisa de diferentes empresas. Um dos tipos de memória propostos é a Conductive Bridge RAM (CBRAM), um tipo de RAM resistiva (ReRAM).
O CBRAM realmente combina as propriedades da RAM e da memória flash. Possui uma estrutura simples tipo condutor-dielétrico-condutor. A resistência de uma célula CBRAM muda de maneira eletroquímica entre dois estados. Se você aplicar a voltagem apropriada, a rosca metálica forma uma interconexão entre os dois eletrodos, o que corresponde a uma baixa resistência no estado ON. A rosca pode ser parcialmente dissolvida em uma voltagem diferente, retornando a célula a um estado de alta resistência (OFF).
Uma das áreas mais promissoras no desenvolvimento do ReRAM é imprimir células de memória em uma impressora a jato de tinta. Esse processo não requer o uso de litografia e sala limpa, reduzindo significativamente o custo de fabricação de eletrônicos. Além disso, usando um substrato de um filme barato, obtemos uma memória excelente para eletrônicos flexíveis. E isso expande muito o escopo dos dispositivos eletrônicos.
Pesquisas anteriores na área de impressão de memória em uma impressora se concentraram principalmente em
métodos de impressão eletro -
hidrodinâmica . Infelizmente, no momento, todos os dispositivos de memória impressos com a tecnologia de memória padrão para jato de tinta exigem etapas adicionais de produção, como
galvanoplastia ou
estrutura litográfica .
Mas agora, físicos da Universidade de Ciências Aplicadas de Munique descobriram
o método de jato de tinta CBRAM, que não requer pós-processamento adicional . Os dispositivos resistivos de RAM que estão completamente prontos para uso saem da impressora. O método é fácil de adaptar à
tecnologia de rolos - o processo de fabricação de dispositivos eletrônicos em rolos de plástico flexível.
Um elemento chave do ReRAM é a camada isolante, que fornece espaço para a migração de íons e a criação de filamentos metálicos. Muitos materiais foram testados nesse papel, incluindo Ag
2 S, ZnO, SiO
2 , GeSe e polímeros, com o SiO
2 mostrando as
melhores características de comutação entre todos .
Os físicos alemães usaram o material Honeywell Accuglass 111 para a camada isolante.É um polímero de metilsiloxano que contém uma camada do SiO
2 acima mencionado. Esse polímero é então revestido com várias camadas adicionais em uma impressora a jato de tinta. Os pesquisadores usaram a impressora a jato de tinta padrão disponível no mercado
FujiFilm Dimatix Materials Printer DMP-2850 , usada para imprimir com diferentes materiais. Nesse caso, são necessários três materiais líquidos:
- uma camada eletricamente condutora de nanopartículas de prata;
- vidro giratório (dielétrico);
- Polímero orgânico condutor PEDOT: PSS.
O resultado são placas verdadeiramente flexíveis com memória de acesso aleatório regravável. De acordo com os autores do trabalho científico, a reescrita de informações nesses dispositivos usando um método eletroquímico requer uma corrente relativamente pequena: 1 microampere para gravação, 0,5 volts para alternar para o estado ON (formação de um condutor de metal) e tensão negativa de –0,05 volts para alternar para o estado OFF .
Força atual (em nano-amperes) e tensão durante a gravação, bem como as correspondentes características de resistência e tensão
A tensão para ligar em relação à temperatura de sinterização do vidro de centrifugaçãoMais importante ainda, os pesquisadores alcançaram uma velocidade de comutação de ON para OFF e voltando a 300 nanossegundos. Isso significa que a memória pode operar a uma frequência de 3,33 MHz. Esta é uma memória muito rápida.
Curiosamente, as células de memória fabricadas dessa maneira são potencialmente mult bits. Ou seja, variando a tensão, é possível definir diferentes resistências em cada célula de memória e, assim, registrar não apenas 0 e 1 nelas, mas também outros valores. Os pesquisadores dizem que cada célula é capaz de aceitar oito estados eletrônicos bem distintos (são 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 e 111, ou seja, três bits). Ainda não está claro como usar a memória de três bits. Talvez apenas para aumentar a densidade do armazenamento de informações.
Agora, a densidade do registro de memória na placa depende apenas da resolução com a qual a impressora pode imprimir. O modelo DMP-2850 imprime células de 100 × 100 mícron, mas quaisquer melhorias na tecnologia de jato de tinta aumentam instantaneamente a capacidade de memória.
Uma célula de memória sob o microscópioOs cientistas esperam que a impressão de eletrônicos flexíveis se torne tão revolucionária quanto a impressão 3D em plástico. Qualquer pessoa poderá imprimir uma nova placa eletrônica para o eletrodoméstico ou simplesmente imprimir RAM para um computador pessoal, se necessário.
A memória impressa suportou com êxito 10.000 operações de leitura a 0,1 V.
O trabalho científico foi
publicado na revista Applied Physics Letters em abril de 2017 (doi: 10.1063 / 1.4978664).