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25 Jan, 2024

Des RAM liquides Flexibles pour les appareils portables, les robots et les implants 

Des RAM liquides Flexibles pour les appareils portables, les robots et les implants 

Une version non volatile pourrait également être en route. S’appuyant sur la longue tradition du biomimétisme, les chercheurs ont développé la mémoire flexible ultime, capable de résister à presque toutes les déformations.

Alors que les transistors organiques à couches minces construits sur du plastique flexible existent depuis assez longtemps pour que les gens commencent à discuter d’une loi de Moore pour les circuits intégrés flexibles, les dispositifs de mémoire pour ces composants électroniques flexibles sont un peu plus insaisissables. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université Tsinghua , à Pékin, ont développé un dispositif de mémoire vive résistive entièrement flexible, baptisé FlexRAM, qui offre une autre approche : une approche liquide.

Dans une recherche décrite dans la revue Advanced Materials , les chercheurs ont utilisé un métal liquide à base de gallium pour réaliser le processus d’écriture et de lecture des données de FlexRAM. Dans un exemple de biomimétisme, les gouttelettes de métal liquide à base de gallium (GLM) subissent des mécanismes d’oxydation et de réduction dans un environnement de solution qui imite l’ hyperpolarisation et la dépolarisation des neurones .

Ces tensions de polarisation positive et négative définissent respectivement l’écriture des informations « 1 » et « 0 ». Lorsqu’une basse tension est appliquée, le métal liquide est oxydé, correspondant à l’état de haute résistance « 1 ». En inversant la polarité de la tension, il ramène le métal à son état initial de faible résistance de « 0 ». Ce processus de commutation réversible permet le stockage et l’effacement des données.

Pour présenter les capacités de lecture et d’écriture de FlexRAM, les chercheurs l’ont intégré dans une configuration logicielle et matérielle. Grâce à des commandes informatiques, ils ont codé une chaîne de lettres et de chiffres, représentés sous la forme de 0 et de 1, sur une matrice de huit unités de stockage FlexRAM, équivalentes à 1 octet d’informations de données. 

Le signal numérique de l’ordinateur a été converti en signal analogique en utilisant une modulation de largeur d’impulsion pour contrôler avec précision l’oxydation et la réduction du métal liquide.

Ces photographies montrent l’état d’oxydation et de réduction du métal liquide à base de gallium au cœur de FlexRAM. 

Le prototype actuel est une mémoire volatile, selon Jing Liu , professeur au département de génie biomédical de l’Université Tsinghua. Mais Liu soutient que le principe de la mémoire permet de développer le dispositif sous différentes formes de mémoire.

Cette affirmation est étayée par le phénomène inhabituel selon lequel les données stockées dans FlexRAM persistent même lorsque l’alimentation est coupée. Dans un environnement pauvre ou sans oxygène, FlexRAM peut conserver ses données jusqu’à 43 200 secondes (12 heures). Il présente également une utilisation reproductible, maintenant des performances stables pendant plus de 3 500 cycles de fonctionnement.

« Cette percée change fondamentalement les notions traditionnelles de mémoire flexible, offrant une base théorique et une voie technique pour les futurs robots intelligents, les systèmes d’interface cerveau-machine et les appareils électroniques portables/implantables », lance Jing Liu.

Les gouttelettes de GLM sont encapsulées dans Ecoflex, un biopolymère extensible. À l’aide d’une imprimante 3D, les chercheurs ont imprimé des moules Ecoflex et injecté séparément des gouttelettes de métal liquide à base de gallium et une solution d’hydrogel d’acétate de polyvinyle dans les cavités du moule. L’hydrogel empêche non seulement les fuites de solution, mais améliore également les propriétés mécaniques du dispositif, augmentant ainsi son rapport de résistance.

Dans le prototype actuel, un réseau de huit unités FlexRAM peut stocker 1 octet d’informations.

À ce stade de démonstration conceptuelle, le moulage à résolution millimétrique est suffisant pour démontrer son principe de fonctionnement, note Liu.

« L’échelle de taille imaginable pour ces appareils FlexRAM peut varier considérablement », a déclaré Jing Liu. « Par exemple, la taille de chacun des éléments de mémoire de gouttelettes peut aller du millimètre aux gouttelettes nanométriques. Fait intéressant, comme l’a révélé la présente étude, plus la taille des gouttelettes est petite, plus la réponse de la mémoire est sensible. »

Ce travail révolutionnaire ouvre la voie à la réalisation de circuits cérébraux, s’alignant sur les concepts proposés par des chercheurs tels que Stuart Parkin chez IBM il y a plus de dix ans. « FlexRAM pourrait être incorporé dans des systèmes informatiques entiers à base de liquide, fonctionnant comme un dispositif logique », envisage Jing Liu.

Alors que les chercheurs et les ingénieurs continuent de relever les défis et d’affiner la technologie, les applications potentielles de FlexRAM dans la robotique logicielle, les systèmes d’interface cerveau-machine et l’électronique portable/implantable pourraient être importantes.

https://spectrum.ieee.org/flexible-electronics-flexram