Un dispositif de test de mémoire sur une feuille de polyimide. Crédit :Huber et al.
Dispositifs de mémoire - en tant que sous-ensemble de fonctions électroniques qui comprend la logique, capteurs et écrans - ont subi une augmentation exponentielle de l'intégration et des performances connue sous le nom de loi de Moore. En parallèle, notre vie quotidienne implique de plus en plus un assortiment de fonctions électroniques relativement peu performantes mises en œuvre dans les puces informatiques des cartes de crédit, appareils électroménagers, et même des balises intelligentes sur les produits de consommation.
Alors que les dispositifs de mémoire deviennent progressivement plus flexibles, leur facilité de fabrication et d'intégration dans des applications à faible performance ont généralement été considérées comme étant d'importance secondaire. Mais maintenant, grâce au travail d'un groupe de chercheurs de l'Université des Sciences Appliquées de Munich en Allemagne et de l'INRS-EMT au Canada, Ceci est sur le point de changer.
La fabrication additive, peut-être mieux connu en raison de l'impression 3D, permet un flux de processus rationalisé, éliminant les étapes complexes de lithographie et d'enlèvement de matière au détriment de la taille des caractéristiques, ce qui n'est dans de nombreux cas pas critique pour les dispositifs de mémoire dans des utilisations moins exigeantes en termes de calcul.
L'impression jet d'encre est une technologie bureautique courante qui concurrence l'impression laser. Elle offre l'avantage supplémentaire d'un transfert simple de l'impression jet d'encre à l'impression rouleau à rouleau. Dans un article paru cette semaine dans Lettres de physique appliquée , le groupe présente une preuve de concept, utilisant la mémoire résistive (ReRAM) qui ouvre désormais la voie à la production en série d'électronique imprimable.
Le principe de base de la ReRAM du groupe est simple. "Dans n'importe quel souvenir, l'unité mémoire de base doit être commutable entre deux états qui représentent un bit, ou '0' ou '1' Pour les appareils ReRAM, ces deux états sont définis par la résistance de la cellule mémoire, " a expliqué Bernhard Huber, doctorant à l'INRS-EMT et travaillant au Laboratoire de technologie des microsystèmes de l'Université des sciences appliquées de Munich.
Pour la mémoire vive à pont conducteur (CB-RAM) utilisée par le groupe, "0" est "un état de haute résistance représenté par la haute résistance d'un verre à visser isolant, qui sépare une électrode en polymère conducteur d'une électrode en argent, " Il a poursuivi. " Le '1' est un état de faible résistance, qui est donné par un filament métallique qui se développe dans le verre à visser et fournit un court-circuit réversible entre les deux électrodes."
Plutôt que d'imprimer des couleurs, « nous utilisons des encres fonctionnelles pour déposer une structure de condensateur – conducteur-isolant-conducteur – avec des matériaux qui ont déjà été déployés dans des procédés de salle blanche, " a déclaré Huber. " Ce processus est identique à celui d'une imprimante à jet d'encre de bureau, avec une option supplémentaire de réglage fin de la taille des gouttelettes et de chauffage du matériau cible."
Christina Schindler et Bernhard Huber devant leur imprimante jet d'encre dans le laboratoire. Crédit :Huber et al.
Le concept de CB-RAM est déjà bien établi et les dirigeants du groupe, Andreas Ruediger de l'INRS-EMT au Canada et Christina Schindler de l'Université des sciences appliquées de Munich, ont déjà travaillé sur des cellules CB-RAM plus conventionnelles.
Quelle est la signification du travail du groupe ?
« Nous avons non seulement démontré qu'un processus additif (impression) complet était possible, mais également que les paramètres de performance sont comparables à ceux des appareils fabriqués en salle blanche, " a déclaré Schindler. " Le plus grand attrait technologique est la flexibilité mécanique de nos tuiles à mémoire, et le fait que tous les matériaux nécessaires à la transformation sont disponibles dans le commerce."
"D'après notre preuve de concept, nous ouvrons la voie à l'optimisation, " a déclaré Schindler. " Notre plus grande surprise a été de constater à quel point les performances de l'appareil dépendent du processus de fabrication. "
Cela permet une électronique flexible extrêmement peu coûteuse grâce aux processus d'impression. « L'électronique d'impression à la demande est un autre vaste domaine d'applications possibles, " a dit Ruediger. " A présent, la principale source d'électronique polyvalente est constituée de matrices de portes programmables sur site qui fournissent un circuit reconfigurable qui peut être adopté à différentes fins avec des limitations prédéfinies."
L'électronique d'impression à la demande présente un énorme potentiel pour les petites lignes de production et les produits destinés aux utilisateurs finaux par nature flexibles.
« Imaginez simplement que les supermarchés impriment leurs propres étiquettes intelligentes ou que les fournisseurs de transports en commun personnalisent des billets multifonctionnels à la demande. Les « wearables » qui nécessitent explicitement une électronique flexible peuvent également en bénéficier, " a déclaré Schindler. Les coûts d'une telle imprimante, après optimisation des étapes du processus, pourrait tomber dans la gamme des imprimantes à jet d'encre actuelles.
