Perangkat mikroelektronik merupakan bagian integral dari kehidupan modern, dengan transistor sebagai intinya, memungkinkan kemajuan teknologi yang signifikan. Para peneliti kini menghadapi tantangan untuk menciptakan mikroelektronika baru yang memproses data lebih cepat dan lebih berkelanjutan.
Apa itu Mikroelektronika?
Perangkat mikroelektronik – seperti microchip di komputer dan telepon seluler – memproses dan menyimpan informasi. Mereka sangat penting bagi kehidupan kita. Mereka sangat penting dalam menjalankan bisnis, membantu melacak penyebaran penyakit, menyalurkan listrik ke rumah-rumah melalui jaringan listrik, dan melakukan penelitian ilmiah untuk memerangi tantangan besar seperti krisis iklim.
Bahan penyusun perangkat mikroelektronik adalah transistor, yang ditemukan pada tahun 1940-an. Transistor dapat menghidupkan dan mematikan arus listrik hampir seketika. Fitur ini memungkinkan angka satu dan nol digunakan untuk memerintahkan komputer apa yang harus dilakukan.
Dalam Sains 101: Apa itu mikroelektronika ini, direktur Divisi Matematika dan Ilmu Komputer di Laboratorium Nasional Argonne Valerie Taylor dan ilmuwan material utama Yuepeng Zhang membahas komponen ultrakecil di komputer, ponsel cerdas, dan banyak lagi. Mikroelektronika sangat penting dalam menjalankan bisnis, menghentikan penyebaran penyakit, menyalurkan listrik ke rumah-rumah melalui jaringan listrik, dan melakukan penelitian ilmiah untuk memerangi tantangan besar seperti krisis iklim.
Karena transistor yang semakin kecil dan perbaikan lainnya, komputer yang dulunya menempati seluruh ruangan dalam sebuah gedung kini dapat dimasukkan ke dalam laptop atau bahkan di jam tangan pintar. Biaya per unit komputasi juga turun drastis.
Namun di semua sektor perekonomian, terdapat kebutuhan mendesak akan bentuk mikroelektronika baru yang dapat mengumpulkan dan menganalisis data dalam jumlah besar dengan lebih cepat dibandingkan sebelumnya. Namun ilmu pengetahuan dan teknologi yang memungkinkan mikroelektronika baru seperti itu belum ada. Salah satu tantangannya adalah ukuran transistor di superkomputer saat ini telah menyusut dari sepersejuta menjadi sepermiliar meter, mendekati ukuran atom. Dalam upaya mereka untuk melakukan perbaikan radikal, para peneliti harus mencari jalur alternatif menuju miniaturisasi dan solusi di luar jenis arsitektur komputer yang ada saat ini.
Seiring dengan pemrosesan data yang jauh lebih cepat, para peneliti mempunyai dua masalah besar yang harus dipecahkan. Pertama, mikroelektronika di komputer, pusat data, dan jaringan mengonsumsi sekitar 10% listrik dunia, dan jumlah tersebut terus bertambah. Sebuah superkomputer memerlukan listrik yang cukup untuk memberi daya pada hampir 10.000 rumah. Kedua, pembuatan mikroelektronika mutakhir melibatkan banyak bahan berbeda. Kekurangan beberapa bahan tersebut dapat menyebabkan gangguan rantai pasokan yang merugikan perekonomian.
Masalah-masalah ini sedang ditangani di Laboratorium Nasional Argonne Departemen Energi AS. Para peneliti sedang mengejar pendekatan baru terhadap mikroelektronika dan arsitektur komputasi yang lebih cepat dan lebih hemat energi serta mencakup lebih sedikit material penting. Misalnya, pengolah informasi yang paling efisien adalah otak manusia. Jadi para ilmuwan berupaya mengembangkan mikroelektronika dan arsitektur komputer yang meniru otak. Juga sedang dikembangkan adalah proses manufaktur mikroelektronika yang ramah lingkungan. Kesuksesan ini akan menjadikan Amerika Serikat sebagai yang terdepan dalam penelitian dan pengembangan mikroelektronika dan menghidupkan kembali industri mikroelektronika kita.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang mikroelektronika, lihat playlist Mikroelektronika untuk 21st Buruk.
Kredit: Laboratorium Nasional Argonne
Apa itu Mikroelektronika?
Teknologi di balik kekuatan komputer, ponsel cerdas, mobil otonom, dan banyak lagi.
Komponen elektronik ultrakecil memproses informasi di semua perangkat elektronik pintar. Pada tahun 1969, mereka memandu pesawat luar angkasa bersama dua astronot yang mendarat di Bulan dan kembali dengan selamat. Saat ini, mereka menyentuh kehidupan kita dalam bentuk ponsel, komputer, smart TV, sistem penentuan posisi global, dan banyak lagi. Mikroelektronika yang semakin kuat sangat penting untuk kemajuan dalam penelitian ilmiah.
Mikroelektronika telah memasuki fase baru karena kemajuan dalam Kecerdasan Buatan (AI). Kendaraan self-driving sudah memasuki pasar. Materi berbasis AI mirip kulit yang mendiagnosis kemungkinan masalah kesehatan akan segera hadir.
Namun mikroelektronika berada di persimpangan jalan. Tanpa teknologi baru yang radikal, total energi yang digunakan untuk semua mikroelektronika akan segera mencapai proporsi yang sangat mencengangkan.
Argonne sedang mengatasi tantangan ini. Para ilmuwan kami sedang mencari jalur baru menuju material dan perangkat yang mempertimbangkan penggunaan perangkat tersebut, sehingga menghasilkan mikro-elektronik yang lebih hemat energi dan ramah lingkungan untuk 21st buruk.
