Minnenheter - som en delmängd av elektroniska funktioner som inkluderar logik, sensorer och displayer - har genomgått en exponentiell ökning av integration och prestanda som kallas Moores lag. Parallellt, våra dagliga liv involverar alltmer ett sortiment av relativt lågpresterande elektroniska funktioner som implementeras i datorchips på kreditkort, hushållsapparater, och till och med smarta taggar på konsumentprodukter.

Medan minnesenheter gradvis blir mer flexibla, deras enkla tillverkning och integration i applikationer med låg prestanda har i allmänhet behandlats som av sekundär betydelse. Men nu, tack vare arbetet från en grupp forskare vid München University of Applied Sciences i Tyskland och INRS-EMT i Kanada, detta är på väg att förändras.

Additiv tillverkning, kanske mest känd på grund av 3D-utskrift, möjliggör ett strömlinjeformat processflöde - eliminerar komplexa litografi- och materialborttagningssteg till nackdel för funktionsstorleken, vilket i många fall inte är kritiskt för minnesenheter vid mindre beräkningskrävande användningsområden.

Bläckstråleskrivare är en vanlig kontorteknik som konkurrerar med lasertryck. Det ger den extra fördelen med en enkel överföring från bläckstråleskrivare till utskrift från rull till rull. I en artikel som visas i veckan i Tillämpad fysikbokstäver , gruppen presenterar ett bevis på koncept, med resistivt minne (ReRAM) som nu banar väg för massproducerbar utskrivbar elektronik.

Grundprincipen bakom gruppens ReRAM är enkel. "I något slags minne, grundminnesenheten måste kunna växlas mellan två tillstånd som representerar en bit, eller "0" eller "1." För ReRAM -enheter, dessa två tillstånd definieras av motståndet i minnescellen, "förklarade Bernhard Huber, doktorand vid INRS-EMT och arbetar vid Laboratory for Microsystems Technology vid München University of Applied Sciences.

För ledande-bridge random access-minne (CB-RAM) som används av gruppen, "0" är "ett högmotståndstillstånd som representeras av det höga motståndet hos ett isolerande spinnglas, som separerar en ledande polymerelektrod från en silverelektrod, "fortsatte han." '1' är ett tillstånd med lågt motstånd, som ges av en metalltråd som växer in i spinnglaset och ger en reversibel kortslutning mellan de två elektroderna. "

Istället för att skriva ut färger, "vi använder funktionella bläck för att deponera en kondensatorstruktur-ledare-isolator-ledare-med material som redan har använts i renrumsprocesser, "Huber sa." Denna process är identisk med den för en bläckstråleskrivare på kontoret, med ett ytterligare alternativ för att finjustera droppstorleken och värma upp målmaterialet. "

Begreppet CB-RAM är redan väl etablerat och gruppens ledare-Andreas Ruediger från INRS-EMT i Kanada och Christina Schindler från München University of Applied Sciences-har tidigare arbetat med mer konventionella CB-RAM-celler.

Vad är betydelsen av gruppens arbete?

"Vi visade inte bara att en fullständig tillsats (utskrift) var möjlig utan också att prestandaparametrarna är jämförbara med renrumstillverkade enheter, "Sade Schindler." Den största tekniska attraktionen är den mekaniska flexibiliteten hos våra minnesplattor, och det faktum att allt material som krävs för bearbetning är kommersiellt tillgängligt. "

"Från vårt bevis på koncept, vi banar en väg mot optimering, "Schindler sa." Vår största överraskning var hur liten enhetens prestanda beror på tillverkningsprocessen. "

Detta möjliggör extremt billig flexibel elektronik genom tryckprocesser. "Print-on-demand-elektronik är ett annat stort område med möjliga applikationer, "Sa Ruediger." För närvarande, huvudkällan till mångsidig elektronik är fältprogrammerbara grindmatriser som tillhandahåller en omkonfigurerbar krets som kan användas för olika ändamål med fördefinierade begränsningar. "

Print-on-demand-elektronik visar stor potential för små och i sig flexibla produktionslinjer och slutanvändarprodukter.

"Tänk dig att stormarknader skriver ut sina egna smarta taggar eller leverantörer av kollektivtrafik som anpassar multifunktionella biljetter på begäran." Wearables "som uttryckligen kräver flexibel elektronik kan också vara till nytta, "Sa Schindler. Kostnaderna för en sådan skrivare, efter optimering av processstegen, kan falla till intervallet för nuvarande bläckstråleskrivare.