現在什麼東西都能用「印」的,甚至是紙上記憶體跟電子元件──在各家記憶體大廠積極推進製程技術、開發3D架構元件的此刻,研究人員展示了紙張製作記憶體的可能性。
IEEE院士、美國辛辛那提大學(University of Cincinnati)電子工程教授Andrew Steckl曾在《IEEE Spectrum》期刊發表文章指出,紙張具備成為印刷電子元件軟性材料的潛力;Steckl自2008年起就在辛辛那提大學展開以紙張製作電子元件的研究,他表示,與傳統的印刷電路基板材料如塑膠、玻璃或是矽相較,紙張擁有許多優勢:包括可生物分解、低成本、可利用再生能源製造、重量輕又具備可撓性,而且紙張種類繁多的程度讓人吃驚。
特別重要的一點是,紙張並不只是纖維──雖然它是常見元素──總是有許多額外的成分能讓紙張更平滑、更寬或是更強韌,甚至能使其透明化;Steckl指出,紙張的特性需要迎合不同的需求,因此其基礎元素的特性很重要,舉例來說,滑順度就是顯示器元件會需要的。
對紙電子元件的研究可追溯至1960年代,當時美國西屋電氣(Westinghouse)的團隊做了一個實驗,以紙做為薄膜電晶體基板,用以製作開關陣列控制液晶顯示器內的單獨畫素。Steckl表示,紙張在電子元件領域還有其他許多應用案例,例如製作太陽能電池、LED以及電子廣告看板等其他種類的顯示器。
基礎電路組成元素例如線路、電阻、電容、電晶體、二極體等都能印在紙上,但記憶體也能嗎?其實Steckl的研究並沒有特別只關注以紙張印刷記憶體的可能性,而有一個台灣大學的研究團隊曾發表過一篇論文(參考連結),分享了結合噴墨與網版印刷技術,在紙張上製作小型電阻式RAM記憶體單元的研究成果。
上述台大研究團隊成員連德軒(Der-Hsien Lien)在今年稍早接受《IEEE Spectrum》訪問時表示,該團隊能在紙上製作約50微米大小的記憶體單元,也就是可能在每一公分的範圍內儲存約1,000位元的資料,換句話說在一張A4紙上面的記憶體容量約當1MB;而該團隊也假設,採用配備次微米印刷性能的更高階噴墨印表機,可進一步將A4紙張記憶體容量提升至1GB。
根據台大研究團隊在今年8月份所發表的研究報告,他們所開發的紙張印刷記憶體元件(printed-paper-based memory devices,PPMD)展現了反覆開關耐久性(reproducible switching endurance)、可靠的保存性、可調記憶體視窗(tunable memory window),以及能在極度彎折狀態下運作等特性。
台大的報告指出,PPMD能應用於電子產品或生物的標籤,支援多功能、可穿戴,以及在皮膚上、生物相容的應用;此外研究人員表示,這種紙記憶體具備一般矽元件沒有的可拋棄性以及資料儲存高安全性,也展現在資料管理(data handling)上的簡易性。
研究人員相信以全印刷方式生產的PPMD製造,將帶來成本與時間的節省,也可望成為實現未來全紙電路的關鍵元件;PPMD能直接內建於醫療生物感測器、多功能裝置以及自供電系統。看來雖然印刷業逐漸凋零、人們轉而閱讀數位化訊息,未來的印刷電子、紙記憶體將讓我們不至於真的成為一個「無紙化」世界!
編譯:Judith Cheng
(參考原文: Putting Memory on Paper,by Gary Hilson)
資料來源:電子工程專輯
留言列表