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纸质存储器:台湾研究人员称高安全性和简易性

现在什么东西都能用“印”的,甚至是纸上记忆体跟电子元件──在各家记忆体大厂积极推进制程技术、开发3D架构元件的此刻,研究人员展示了纸张制作记忆体的可能性。

IEEE院士、美国辛辛那提大学(University of Cincinnati)电子工程教授Andrew Steckl曾在《IEEE Spectrum》期刊发表文章指出,纸张具备成为印刷电子元件软性材料的潜力;Steckl自2008年起就在辛辛那提大学展开以纸张制作电子元件的研究,他表示,与传统的印刷电路基板材料如塑胶、玻璃或是矽相较,纸张拥有许多优势:包括可生物分解、低成本、可利用再生能源制造、重量轻又具备可挠性,而且纸张种类繁多的程度让人吃惊。

特别重要的一点是,纸张并不只是纤维──虽然它是常见元素──总是有许多额外的成分能让纸张更平滑、更宽或是更强韧,甚至能使其透明化;Steckl指出,纸张的特性需要迎合不同的需求,因此其基础元素的特性很重要,举例来说,滑顺度就是显示器元件会需要的。

对纸电子元件的研究可追溯至1960年代,当时美国西屋电气(Westinghouse)的团队做了一个实验,以纸做为薄膜电晶体基板,用以制作开关阵列控制液晶显示器内的单独画素。Steckl表示,纸张在电子元件领域还有其他许多应用案例,例如制作太阳能电池、LED以及电子广告看板等其他种类的显示器。

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IEEE院士、美国辛辛那提大学电子工程教授Andrew Steckl

基础电路组成元素例如线路、电阻、电容、电晶体、二极体等都能印在纸上,但记忆体也能吗?其实Steckl的研究并没有特别只关注以纸张印刷记忆体的可能性,而有一个台湾大学的研究团队曾发表过一篇论文(参考连结),分享了结合喷墨与网版印刷技术,在纸张上制作小型电阻式RAM记忆体单元的研究成果。

上述台大研究团队成员连德轩(Der-Hsien Lien)在今年稍早接受《IEEE Spectrum》访问时表示,该团队能在纸上制作约50微米大小的记忆体单元,也就是可能在每一公分的范围内储存约1,000位元的资料,换句话说在一张A4纸上面的记忆体容量约当1MB;而该团队也假设,采用配备次微米印刷性能的更高阶喷墨印表机,可进一步将A4纸张记忆体容量提升至1GB。

根据台大研究团队在今年8月份所发表的研究报告,他们所开发的纸张印刷记忆体元件(printed-paper-based memory devices,PPMD)展现了反覆开关耐久性(reproducible switching endurance)、可靠的保存性、可调记忆体视窗(tunable memory window),以及能在极度弯折状态下运作等特性。

台大的报告指出,PPMD能应用于电子产品或生物的标签,支援多功能、可穿戴,以及在皮肤上、生物相容的应用;此外研究人员表示,这种纸记忆体具备一般矽元件没有的可抛弃性以及资料储存高安全性,也展现在资料管理(data handling)上的简易性。

研究人员相信以全印刷方式生产的PPMD制造,将带来成本与时间的节省,也可望成为实现未来全纸电路的关键元件;PPMD能直接内建于医疗生物感测器、多功能装置以及自供电系统。看来虽然印刷业逐渐凋零、人们转而阅读数位化讯息,未来的印刷电子、纸记忆体将让我们不至于真的成为一个“无纸化”世界!

编译:Judith Cheng

(参考原文: Putting Memory on Paper,by Gary Hilson)

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