Teknologi Semikonduktor Sekarang dan yang Akan Datang

10 10 2010

Kemampuan menguasai teknologi tinggi adalah merupakan syarat mutlak bagi suatu negara untuk memasuki negara industri baru. Salah satu bidang teknologi tinggi yang sangat mempengaruhi peradaban manusia di abad ini adalah teknologi semikonduktor dan mikroelektronika. Bidang ini biasanya dianalogikan dengan tiga kata bahasa Inggris yang mempengaruhi kehidupan modern yaitu Computer, Component dan communication. Untuk komputer, topik utama dalam bidang ini adalah bagaimana membuat komputer menjadi lebih cepat, lebih ramping dengan fungsi yang lebih kompleks dan komsumsi daya yang makin kecil. Untuk tujuan tersebut, terdapat dua pendekatan yang saling mendukung yakni dari segi hardware dan software. Dari segi hardware adalah bagaimana membuat transistor sebagai komponen aktif terkecil menjadi semakin kecil dan berkecepatan tinggi. Dari segi software adalah bagaimana mendesain rangkaian terpadu (integrated circuit) yang makin kompleks menjadi semakin ramping dan kompak. Tulisan di bawah ini membahas mengenai pendekatan dari segi hardware yakni perkembangan dari divais-divais elektron (elektron devices) saat ini dan yang akan datang sebagai komponen dasar peralatan semikonduktor/elektronika, dengan tinjauan dari sudut material semikonduktor itu sendiri.

Teknologi Silikon

Pembahasan tentang divais semikonduktor tentunya tidak bisa lepas dari material semikonduktor itu sendiri sebagai bahan dasar pembuatan divais tersebut. Silikon (Si) dengan persediaan yang berlimpah di bumi dan dengan teknologi pembuatan kristalnya yang sudah mapan, telah menjadi pilihan dalam teknologi semikonduktor. Silikon very large scale integration (VLSI) telah membuka era baru dalam dunia elektronika di abad ke-20 ini. Kebutuhan akan kecepatan yang lebih tinggi dan unjuk kerja yang lebih baik dari komputer telah mendorong teknologi silikon VLSI ke silikon ultra high scale integration (ULSI). Saat ini metaloxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) masih dominan sebagai divais dasar teknologi integrated circuit (IC). Dimensi dari MOSFET menjadi semakin kecil dan akan menjadi sekitar 0,1 mikron untuk ukuran giga-bit dynamic random acces memories (DRAMs). Beberapa masalah yang timbul dalam usaha memperkecil dimensi dari MOSFET antara lain efek short channel dan hot carrier yang akan mengurangi unjuk kerja dari transistor itu sendiri.

Walaupun sudah banyak kemajuan yang dicapai, pertanyaan yang selalu muncul adalah sampai seberapa jauh limit pengecilan yang dapat dilakukan ditinjau dari segi proses produksi, sifat fisika dari divais itu sendiri dan interkoneksinya. Banyak masalah dari segi fabrikasi yang dapat menjadi penghambat. Sebagai salah satu contoh keterbatasan dari proses produksi adalah teknik lithography yaitu teknik yang diperlukan untuk merealisasikan desain sirkuit ke lempengan (waver) silikon dalam proses fabrikasi IC. Dengan menggunakan cahaya sebagai sumber berkas, dimensi dari lithography dengan sendirinya akan dibatasi oleh panjang gelombang dari cahaya itu sendiri. Oleh sebab itu dikembangkan teknik lithography yang lain menggunakan sinar-X dan berkas elektron. Dengan menggunakan kedua teknik ini tidak terlalu ekonomis untuk digunakan pada proses produksi IC secara massal. Dari uraian di atas, terlihat masih adanya beberapa masalah yang akan timbul dalam proses fabrikasi IC di masa yang akan datang.

Teknologi berbasis silikon

Seperti diketahui, ditinjau dari struktur elektronikanya, material semikonduktor dapat dibedakan atas dua jenis yaitu yang memiliki celah pita energi langsung (direct bandgap) dan celah pita energi tidak langsung (indirect bandgap). Silikon adalah material dengan celah energi yang tidak langsung, di mana nilai minimum dari pita konduksi dan nilai maksimum dari pita valensi tidak bertemu pada satu harga momentum yang sama. Ini berarti agar terjadi eksitasi dan rekombinasi dari membawa muatan diperlukan perubahan yang besar pada nilai momentumnya. Dengan kata lain, silikon sulit memancarkan cahaya. Sifat ini menyebabkan silikon tidak layak digunakan sebagai piranti fotonik/optoelektronik, sehingga tertutup kemungkinan misalnya membuat IC yang di dalamnya terkandung detektor optoelektronik atau suatu sumber pemamcar cahaya dengan hanya menggunakan material silikon saja. Beberapa usaha telah dilakukan untuk mengatasi hal ini antara lain dengan mengembangkan apa yang dikenal sebagai bandgap engineering. Salah satu contohnya adalah menumbuhkan struktur material SiGe/Si straitned layer superlattice. Parameter mekanik strain yang timbul karena perbedaan konstanta kisi kristal antara lapisan SiGe dan Si tersebut akan mempengaruhi struktur elektronik dari material di atas sehingga muncul efek brillioun-zone folding yang mengubah struktur pitanya menyerupai material dengan celah energi langsung (direct bandgap). Kombinasi dari kedua material tersebut memungkinkan terjadinya pemancaran dan penyerapan cahaya. Cara lain yang juga popular untuk memperbaiki sifat optik dari silikon adalah apa yang dinamakan material silikon porous. Dengan pelarutan secara elektrokimia, pada lempeng silikon dapat berbentuk lubang-lubang yang berukuran puluhan angstrom. Dengan bantuan sinar laser, akan dapat dilihat dengan mata telanjang pemancaran cahaya dari material silikon tersebut. Fenomena ini dapat dijelaskan dengan menggunakan model two-dimensional quantum confinement. Kelemahan dari teknik ini adalah sifat reproducibility-nya yang rendah. Kemajuan-kemajuan di atas membuka era baru bagi material silikon dan panduannya untuk diaplikasikan pada divais optoelektronika.

Teknologi GaAs

Salah satu hambatan dari teknologi silikon adalah sifat listrik yang berhubungan dengan rendahnya mobilitas pembawa muatan dari material silikon ini. Mobilitas adalah parameter yang menyatakan laju dari pembawa muatan dalam semikonduktor bila diberi medan listrik. Untuk membuat piranti berkecepatan tinggi, galium arsenide (GaAs) dan material-material panduannya telah dipertimbangkan sebagai material pengganti silikon. Selain untuk divais elektron, material ini juga digunakan divais fotonik/laser dan divais gelombang mikro (microwave device). GaAs adalah material semikonduktor dari golongan III-V yang memiliki mobilitas elektron sekitar enam kali lebih tinggi dari silikon pada suhu ruang. Material ini bertipe celah energi langsung. Dengan memanfaatkan kelebihan ini, telah berhasil dibuat transistor yang disebut high electron mobility transistor (HEMT), menyusul transistor yang lebih dahulu popular untuk teknologi GaAs yaitu metal semiconductor field effect transistors (MESFET). Struktur dari HEMT mirip dengan MOSFET, tapi dengan menggunakan teknik modulasi doping, di mana elektron dapat dipisahkan dari ion pengotornya dan bergerak dalam sumur potensial dua dimensi (2DEG) dengan kecepatan tinggi. Pengembangan IC dengan berbasis material GaAs saat ini juga sedang ramai diteliti. Beberapa tahun yang lalu telah berhasil dibuat 64 kb static random access memory (SRAM) yang berkecepatan tinggi sebesar 2ns dengan menggunakan teknologi HEMT berukuran 0,6 mikron. Transistor berkecepatan tinggi lainnya yang sedang dikembangkan adalah heterojunction bipolar transistor (HBT). Struktur dari transistor ini adalah sambungan npn di mana emiter menggunakan material dengan celah energi yang lebih besar dibandingkan dengan base dan kolektor. Pada kondisi ini, diharapkan resistansi dari base dan kapasitansi dari sambungan base-emitter akan dapat direduksi sehingga dapat diperoleh frekuensi maksimum osilasi (fmaks) yang tinggi. Saat ini sudah dibuat HBT dengan fmaks 200 GHz. Walaupun banyak kemajuan yang sudah dicapai, banyak orang meragukan kemampuan teknologi GaAs ini untuk dapat bersaing dengan teknologi silikon dalam orde 0,1 mikron atau yang lebih kecil. Itulah sebabnya, banyak perusahaan semikonduktor terutama di Amerika Serikat yang tidak menganggap teknologi GaAs ini sebagai pengganti silikon.

Divais kuantum

Dewasa ini, perhatian besar juga diberikan pada struktur semikonduktor berdimensi rendah (low-dimensional semiconductor) seperti quantum well (2D), quantum wire (1D) dan quantum dot (0D). Struktur seperti ini adalah pembuka jalan ke era fabrikasi nanoteknologi dan divais kuantum (quantum device). Telah diketahui bahwa bila elektron dikurung dalam daerah potensial dengan dimensi yang sama dengan panjang gelombangnya maka akan muncul sifat gelombang elektron dan berbagai fenomena kuantum akan dapat diamati. Beberapa fenomena kuantum dapat mengurangi performansi dari divais itu sendiri sedangkan fenomena yang lain dapat memacu terciptanya divais kuantum yang baru. Beberapa divais kuantum seperti wire-transistor, single-electron transistor sudah berhasil dibuat dan menunjukkan kecepatan yang tinggi. Permasalahan yang timbul dari divais yang dibuat berdasarkan struktur semikonduktor dimensi rendah ini adalah arus drive yang rendah sehingga masih sulit untuk diaplikasikan. Secara umum, permasalahan yang dihadapi divais kuantum ini adalah operasi kerjanya yang masih harus dilakukan pada suhu rendah (seperti suhu helium cair : 4,2K) agar dapat diamati fenomena kuantum secara jelas. Hal ini tentunya akan menaikkan ongkos pembuatan sehingga belum menarik untuk diproduksi.

Intelligent material

Dari uraian di atas terlihat bahwa meskipun perkembangan divais semikonduktor dewasa ini sangat cepat, beberapa hambatan sudah mulai terlihat. Pertanyaan yang muncul adalah apakah usaha-usaha untuk memperbaiki performasi dari divais semikonduktor dapat terus dilakukan dengan pola yang ada sekarang ini atau harus dicari pola yang lain. Pola yang ada sekarang adalah bahwa dalam teknologi IC, transistor sebagai divais aktif dasar hanya mempunyai satu fungsi saja dan kemudian diubah menjadi berfungsi banyak dengan bantuan disain sirkuit dan software. Dengan berkembangnya permintaan untuk menciptakan suatu rangkaian terpadu yang makin kompleks, beban yang ditanggung oleh disain software akan makin berat sehingga kemungkinan besar sulit untuk direalisasikan. Untuk itu, dari pihak hardware, haruslah dilakukan usaha untuk dapat membantu meringankan beban tersebut. Salah satu usul adalah menciptakan divais yang multifungsi sehingga divais menjadi lebih adaptif. Divais seperti ini dapat direalisasikan dengan menggunakan apa yang disebut sebagai intelligent material. IC yang terbuat dari divais yang adaptif seperti ini akan menjadi bermultifungsi tanpa harus membebani disain software yang makin kompleks.

Tantangan di Indonesia

Jadi terlihat bahwa teknologi semikonduktor berkembang sangat pesat dengan mengeksploitasi fenomena-fenomena fisika yang sebelumnya hanya tertulis dalam texbook semikonduktor atau zat padat saja. Hal ini dimungkinkan karena banyaknya kemajuan yang dicapai dalam pengembangan peralatan-peralatan penumbuh material dalam bentuk film tipis. Hal ini juga diimbangi dengan kemajuan dalam teknik fabrikasi divais dan proses produksi. Sebagai teknologi tinggi, teknologi semikonduktor saat ini hanya terpusat di negara-negara industri dan negara industri baru saja karena memang membutuhkan biaya riset yang besar dan banyak tenaga ahli. Untuk Indonesia, langkah terbaik yang harus dilakukan adalah secepat mungkin terlibat dalam teknologi ini sehingga tidak jauh tertinggal. Prioritas pengembangan harus dapat ditentukan sendiri tanpa harus mengikuti jejak dari negara-negara yang sudah lebih dahulu maju dengan teknologi ini. Hal ini tentunya harus dikaitkan dengan peluang kompetisi yang masih tersisa. Negara-negara industri baru di Asia sudah membuktikan bahwa selalu ada peluang yang dapat ditempuh. Salah satu langkah konkrit yang mendesak saat ini adalah memperbanyak para ahli yang menguasai teknologi ini sehingga dapat terbentuk suatu masyarakat semikonduktor ynag dapat bekerja sama.

Sumber : http://www.opto.lipi.go.id/





Alasan Komponen Elektonih buatan China Murah

15 08 2010

Barang-barang elektronik produksi China dikenal sebagai produk elektronik dengan harga murah dengan kualitas yang apa adanya. Mengapa mereka bisa memproduksi dan menjual barang elektronik dengan harga murah?. Beberapa faktor yang menyebabkan murahnya barang elektronik produksi China yaitu biaya tenaga kerja (SDM) yang murah, pajak yang tidak terlalu besar (atau malah tidak bayar pajak karena black market), dan karena sebagian besar komponennya merupakan komponen bekas sampah elektronik.

Sampah elektronik, seperti keyboard komputer dikumpulkan

Dipilah-pilah

Dipisah-pisah komponennya

Dipreteli, dipanaskan agar timah di PCB meleleh , dipanaskan juga agar timah meleleh, disortir, dikelompokkan per komponen. Papan PCB yang sudah dipreteli siap dibawa ke pabrik daur ulang

Proses terakhir, komponen tersebut dibersihkan dan dibawa ke Pabrik untuk dipasang pada PCB (Printed Circuit Board) yang baru lalu dirakit pada Casing elektronik yang baru kemudian diberi merek China.

Sumber : http://www.adipedia.com





Hacker Mulai Incar Pembangkit Listrik

8 08 2010

Para ahli menemukan kode komputer yang dibuat untuk mengambil alih instalasi industri

Peretas komputer mulai membidik pembangkit listrik dan instalasi kritis lainnya di seluruh dunia dalam rangka mengambil alih kontrol, membuat kekacauan untuk melemahkan sistem usang yang sudah ringkih.

Sebenarnya, pelaku kriminal dunia maya sudah lama berupaya dan kadang berhasil menembus jaringan penting. Akan tetapi, bulan lalu para ahli telah menemukan kode komputer merusak atau worm yang khusus dibuat untuk mengambil alih sistem yang mengontrol bagian dalam instalasi industri.

“Kode berbahaya jenis ini dan kode lainnya yang kami lihat benar-benar menyerang komponen fisik yang membuka tutup pintu, menjalankan kendaraan dan membuka gerbang,” kata Sean McGurk, Director of Control Systems Security for Homeland Security.

McGurk menyebutkan, hacker kini tidak hanya menyasar kode komputer. “Kini mereka menyerang perangkat yang benar-benar membuat atau melakukan proses fisik,” sebutnya, seperti dikutip dari The Age, 4 Agustus 2010.

Menanggapi berkembangnya ancaman, US Department of Homeland Security telah mulai membangun tim spesial yang bisa merespons cepat terhadap kondisi darurat di dunia maya pada seluruh fasilitas industri di seluruh pelosok Amerika Serikat.

Sebanyak 85 persen infrastruktur penting negeri tersebut dimiliki dan dioperasikan oleh perusahaan swasta, mulai dari pembangkit listrik tenaga nuklir sampai sistem transportasi dan manufaktur. Banyak serangan baru telah berlangsung di luar AS, akan tetapi tren terbaru di atas cukup mengkhawatirkan bagi keamanan instalasi di dalam negeri AS.

Pihak berwenang sendiri belum memastikan sistem operasi apa yang menjadi sasaran oleh worm komputer terbaru. Akan tetapi para pakar mengkhawatirkan maraknya pertumbuhan serangan pada sistem industrial.
http://www.ristek.go.id





Sejarah Integrated Circuit(IC)

25 07 2010

IC (Integrated Circuit) adalah nama lain chip. IC adalah piranti elektronis yang dibuat dari material semikonduktor. IC atau chip merupakan cikal bakal dari sebuah komputer dan segala jenis device yang memakai teknologi micro-controller lainnya.

IC ditemulan pada tahun 1958 oleh seorang insinyur bernama Jack Kilby yang bekerja pada Texas Intruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan sebuah konsep menggabungkan seluruh komponen elektronika dalam satu blok yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penemuan itu kemudian dinamakan IC (Integrated Circuit) atau yang kemudian lazim disebut chip. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation, menemukan hal serupa, meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda.

Semenjak itu banyak riset yang dilakukan untuk mengembangkan IC (integrated circuit) atau Chip hingga saat ini. Seorang pendiri Intel, Gorden Moore, pada tahun 1965 memperkirakan bahwa jumlah transistor yang terdapat dalam sebuah IC akan bertambah 2 kali setiap 18 bulan sekali. Kecenderungan peningkatan jumlah transistor ini telah terbukti setelah sekian lama dan diperkirakan akan terus berlanjut.

Hal ini dapat dilihat pada perkembangan IC, sebuah 64-Mbit DRAM yang pertama kali di pasaran pada tahun 1994, terdiri dari 3 juta transistor. Dan microprocessor Intel Pentium 4 terdiri lebih dari 42 juta transistor dan kira-kira terdapat 281 IC didalamnya. Bahkan berdasar pada International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS), diharapkan akan tersedia sebuah chip yang terdiri dari 3 milyar transistor pada tahun 2008.

IC sendiri dipergunakan untuk bermacam-macam piranti, termasuk televisi, telepon seluler, komputer, mesin-mesin industri, serta berbagai perlengkapan audio dan video. IC sering dikelompokkan berdasar jumlah transistor yang dikandungnya:

  • SSI (small-scale integration): chip dengan maksimum 100 komponen elektronik.
  • MSI (medium-scale integration): chip dengan 100 sampai 3.000 komponen elektronik.
  • LSI (large-scale integration): chip dengan 3.000 sampai 100.000 komponen elektronik.
  • VLSI (very large-scale integration): chip dengan 100.000 sampai 1.000.000 komponen elektronik.
  • ULSI (ultra large-scale integration): chip dengan lebih dari 1 juta komponen elektronik.

http://www.beritanet.com





Remote Cerdas Cegah Tayangan Film Dewasa

24 07 2010

Sekelompok ilmuwan berhasil mengubah remote TV biasa menjadi alat sensor film yang bisa mencegah anak-anak menyaksikan tayangan film dewasa dan tontonan lain yang kurang mendidik di televisi. Seperti kita ketahui, belakangan ini banyak stasiun TV yang menayangkan konten siaran yang sebenarnya kurang cocok dan bisa berpengaruh buruk untuk usia pemirsa di bawah umur. Banyak orangtua yang kemudian jadi was-was karena tak bisa mengawasi tontonan anaknya setiap saat. Nah, untuk mencegah hal itu, sebuah tim yang dipimpin oleh Magdiel Galan dari Universitas Arizona State, Amerika Serikat, berupaya mengubah remote TV yang biasa dimiliki setiap rumah menjadi alat penyensoran sederhana. Caranya, remote cerdas itu dirancang agar bisa memilah-milah jenis tayangan yang bisa diakses sesuai dengan nomor identifikasi dari pemegang remote. Saat diuji, lima orang relawan harus mengidentifikasikan dirinya dengan memasukkan nomor PIN masing masing agar televisi aktif. Identifikasi PIN itulah yang nantinya bisa mengarahkan dan memblokir akses ke channel- channel siaran TV tertentu yang sesuai dengan umur maupun pilihan perintah yang telah diatur sebelumnya. Mungkin dengan adanya remote itu belum tentu selalu bisa menangkal konten siaran negatif di TV rumah. Namun setidaknya, kekhawatiran para orangtua bisa sedikit berkurang saat meninggalkan anak tercintanya menonton siaran TV sendirian di rumah. Mudah-mudahan saja remote TV semacam ini bisa hadir di Indonesia segera. ristek go.id





Alexander Graham Bell Bukan Penemu Telepon

21 07 2010

PESAWAT   telepon, atau telepon ini sudah kita ketahui sejak dahulu. Sejak tahun  1875. Semua orang tahu bahwa, Alexander Graham Bell-lah yang menemukan telepon. Ternyata kita salah, orang yang sudah membuat telpon sebenarnya adalah Antonio Meucci.

Antonio Meucci lahir di San Frediano, dekat kota Firenze  pada tahun 1808. Ia adalah salah satu lulusan Akademi Kesenian Firenze, ia bisa menemukan telpon sejak pertama kali ia menginjakkan kaki di Amerika. Penemuan pertama ia bukanlah telepon, melainkan sebuah peralatan listrik yang bernama Teletrofono.

Ia membuat telepon saat tahun 1849 di Milano, Italia. Pada tahun 1850 ia pindah ke Staten Island, New York. Pada saat yang bersamaan ia mengalami kecelakaan karena meledaknya kapal feri Staten Island, ia mengalami luka bakar serius. Karena hal itu ia mendadak jatuh miskin, karena hal itu juga ia gagal untuk memperpanjang patennya pada tahun 1871.

Mengetahui hal ini, Alexander Graham Bell pun mematenkannya. Ketika paten Alexander Graham Bell didaftarkan pada tahun 1876, Antonio Meucci tidak tinggal diam. Ia mengirimkan gambar sketsa dan model asli peralatannya ke Lab Western Union, dengan kebetulan yang tidak sengaja. Ternyata Alexander Graham Bell juga bekerja di tempat itu, dan semua sketsa milik Antonio Meucci pun hilang secara misterius.

Pada tahun 1876, Alexander Graham Bell menyandang setatus sebagai penemu telepon. Mendengar hal seperti ini lagi, Antonio Meucci tidak tinggal diam. Ia mencari pengacara untuk memprotes hal ini pada Kantor Paten Amerika Serikat di Washington.

Setelah permusuhannya dengan Alexander Graham Bell dan Western Union, ia mengalami kelelahan. Pada 18 Oktober tahun 1889, Antonio Meucci meninggal dunia. Ternyata setelah meninggalnya Antonio Meucci, baru terungkap bahwa Alexander Graham Bell menyetujui membayar 20 persen keuntungan komersil atas penemuannya selama 17 tahun kepada Western Union. Dan pada 11 Juni 2002, kongres Amerika Serikat. Di tetapkan bahwa, Antonio Meucci sebagai penemu telepon.

http://www.xpresiriau.com





‘Robot’ yang Dikontrol Lewat Pikiran

14 07 2010

Lewat helm khusus, pengguna bisa mengirimkan perintah ke komputer.

Sekelompok peneliti asal Northeastern University, Boston, Amerika Serikat mengerjakan antarmuka komputer yang bisa menerjemahkan sinyal dari otak lewat helm khusus.

Lewat helm yang dibuat, pengguna bisa mengirimkan perintah ke komputer, cukup dengan memikirkan perintah tersebut.

Para peneliti tersebut telah membuat pula program komputer khusus yang membagi layar menjadi empat kuadran. Dengan memandangi kuadran tertentu dalam jangka waktu yang cukup lama, komputer bisa mengenali kuadran yang bersangkutan.

Saat ini, jumlah kontrol memang terbatas hanya pada empat pilihan. Akan tetapi, seperti dikutip dari TGDaily, 13 Juli 2010, peneliti menyebutkan bahwa itu sudah cukup. Misalnya, bagi orang lumpuh yang ingin mengontrol kursi roda.

Peneliti juga mengklaim bahwa aplikasi yang mereka kembangkan juga bisa membantu mengontrol peralatan rumah tangga. Sinyal bisa dikirim secara wireless ke robot kecil untuk melakukan berbagai perintah yang bisa dimonitor oleh pengguna lewat jendela yang terpisah di layar komputer.

Meski masih sangat sederhana, ‘robot’ yang dikontrol lewat pikiran ini menarik untuk dikembangkan lebih lanjut.

(ristek.go.id)








Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.