В любом электронном изделии, даже малой сложности, требуется хранить (накапливать, считывать и т.п.) информацию. Для подобных процедур используются ячейки памяти. На сегодняшний день в области печатной электроники уже разработаны как удачные лабораторные образцы емкостью 1 кбит, так и серийно изготавливаемая память емкостью 20 бит. Гибкость, тонкость и легкость таких ячеек памяти открывают широкие возможности для их применения в различных отраслях электроники.
Отдельной строкой в перечне полупроводниковых структур и изделий, выполненных по печатной технологии, стоит выделить полупроводниковую память. Как и все прочие печатные элементы, память имеет прародителя, выполненного по «классической» технологии – кремниевый кристалл со сформированной топологией. Конечно, емкость «классической» памяти на текущий момент на порядок превосходит объемы печатной памяти. Но ведутся исследовательские работы и прогресс налицо: от 1 бита в начале до 1 кбита на текущий момент (рисунок 1).
Рисунок 1 – Память, выполненная печатным методом (Contact electrode – сигнальный проводник, common electrode – общий проводник)
При этом память небольшого объема (20 бит) на гибких основаниях выпускается серийно уже сегодня. На рисунке 2 показаны катушки, на которые намотаны ленты не с компонентами, а с печатной памятью.
Рисунок 2 – Печатная память объемом 20 бит, поставляемая в качестве готовых элементов
Такая память может использоваться в различных изделиях, и перспективы её применения достаточно разнообразны и широки. Уже сегодня представлен прототип флэш-карты, где память выполнена не на кремниевом кристалле, а на гибкой пленке полиэтиленнафталата площадью 6 см. Такую схему можно сгибать и крутить, ей не страшны механические нагрузки. Как и обычному носителю для хранения информации, ему не требуются источники питания (рисунок 3).
Рисунок 3 – Гибкая флэш-память
Укрупненно выделяют три типа печатной памяти. Наиболее проста в производстве так называемая постоянная память (ROM), содержание которой определяется на этапе изготовления и не может быть изменено в дальнейшем. Более сложна в производстве память с однократной записью и многократным считыванием (WORM). Такую память пользователь может запрограммировать только один раз, поэтому при необходимости многократного изменения содержания памяти используется перезаписываемая энергонезависимая память (NV-RAM, рисунок 4).
Рисунок 4 – Печатная перезаписываемая энергонезависимая память. Источник: Thin Film Electronics
Впервые серийное производство печатной памяти по рулонной технологии было запущено в 2009 году норвежской компанией Thin Film Electronics ASA (“Thinfilm”). Печатная память, производимая компанией, нашла применение в игрушках (см. рисунок 5), RFID-метках, защите бренда. Использование дешевой печатной памяти в игрушках добавляет им интерактивности. Так, наличие памяти в коллекционируемых игровых карточках позволит ребенку персонифицировать игрового персонажа, связанного с карточкой. При помещении карточки в игровое устройство персонаж «оживает», и игра может продолжаться с сохраненного момента. Новые карточки могут добавлять в игру персонажей или открывать новые уровни.
Рисунок 5 – Игровые карточки с печатной перезаписываемой энергонезависимой памятью: а) игровое устройство, которое может считывать и записывать данные в печатную память на карточке; б) объем памяти карточки – 20 бит. Источник: Thin Film Electronics
На данный момент на рынке имеются все три перечисленных типа памяти, однако область ее применения пока сильно ограничена из-за малой емкости, в большинстве случаев не превышающей 100 бит. За ближайшее десятилетие емкость и быстродействие серийно выпускаемой печатной памяти увеличится в десятки раз: ожидается, что объем серийно выпускаемой памяти составит до 5000 бит, а скорость передачи данных увеличится до 10 кбит/с.
