Bagaimana Chip Komputer Bekerja Tanpa Semikonduktor?:
Hari-hari ini kami secara otomatis mengaitkan komputer dan berbagai perangkat seluler dengan chip yang terbuat dari transistor semikonduktor. Memang selama bertahun-tahun transistor telah menjadi komponen elektronik yang ada di mana-mana.
Namun, ini tidak selalu terjadi. Di masa lalu, perangkat yang disebut tabung vakum, atau katup, digunakan dalam perangkat elektronik.
Transistor vs.
tabung/katup vakum
Transistor merupakan perangkat biner yang bertindak sebagai sakelar, baik mencegah atau membiarkan arus mengalir. Transistor juga dapat digunakan untuk memperkuat sinyal.
Mereka terbuat dari bahan semikonduktor. Sebuah tabung vakum juga mampu mengendalikan aliran arus tetapi mencapai ini dengan menggunakan mekanisme yang berbeda dengan transistor.
Mereka juga jauh lebih besar dari transistor. Pada dasarnya, setelah pengenalan transistor, industri elektronik melesat dengan kecepatan yang fenomenal.
Ini dimungkinkan karena terus menyusut berkat desain dan kemajuan teknologi. Untuk menekankan hal ini, perangkat elektronik modern mengandung milyaran transistor, dan mereka masuk ke dalam paket yang relatif kecil.
Satu tabung vakum vs 1 miliar transistor dalam prosesor komputer… Coba bayangkan 1 miliar tabung hampa vs satu transistor… | Shutterstock
Karena jumlah transistor dalam perangkat telah meningkat selama bertahun-tahun, demikian pula kekuatan pemrosesan dan kemampuan perangkat ini. Singkatnya, transistor dan elektronik berbasis semikonduktor lainnya luar biasa.
Namun, Anda harus mencatat bahwa mereka bukannya tanpa masalah. Karena sifat bahan semikonduktor, aliran elektron agak terbatas, yang dapat menghambat kinerja perangkat seideal yang diinginkan.
Teknologi baru yang menjanjikan
Sebagai jawaban yang mungkin untuk masalah ini, tim peneliti teknik di University of California San Diego (UCSD) baru-baru ini membuat perangkat berskala mikro yang serupa dengan tabung/katup yang pernah populer. Catatan:
Dalam perangkat ini elektron dibebaskan ke ruang bebas, artinya tidak ada materi di sana yang membatasi alirannya.
Ini bagus tetapi untuk melepaskan elektron-elektron ini, biasanya diperlukan banyak energi seperti halnya tabung/katup yang ada di pasaran saat ini. Suhu tinggi/tegangan tinggi biasanya diperlukan untuk membebaskan elektron.
Ini jelas tidak diperlukan dengan perangkat semikonduktor, dan jenis kondisi ini tidak cocok untuk perangkat yang bergantung pada mikroelektronika. Ini adalah salah satu dari banyak hal yang akan membantu munculnya teknologi semikonduktor.
Namun, tim di UCSD mengambil pendekatan baru untuk mengatasi masalah ini. Perangkat mereka dibuat dengan apa yang disebut metasurface yang terbuat dari emas, dipasang pada wafer silikon dengan lapisan silikon dioksida yang diapit di antaranya.
Semikonduktor gratis |UC San Diego Applied Electromagnetics Group
Untuk melepaskan elektron tim menggunakan pendekatan dua kali lipat; tegangan rendah dan laser infra merah bertenaga rendah diterapkan ke perangkat. Hal ini menyebabkan pelepasan elektron yang pada dasarnya robek dari logam karena terciptanya medan listrik yang kuat setelah aktivasi dengan laser dan voltase.
Kinerja dan Outlook
Dalam pengujian, setelah aktivasi, perangkat menampilkan peningkatan konduktivitas seribu persen. Perangkat ini memang belum sempurna, tetapi awalnya hanya dimaksudkan sebagai pembuktian konsep.
Pimpinan tim, Profesor Dan Sievenpiper menyatakan bahwa jenis perangkat ini tidak mampu menggantikan seluruh jajaran perangkat semikonduktor, tetapi dia percaya bahwa mereka akan memiliki area yang menonjol seperti dalam aplikasi yang membutuhkan frekuensi tinggi atau daya tinggi. Tim sedang mengeksplorasi metode untuk meningkatkan perangkat mereka serta mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang cara kerjanya dan menjelajahi semua kemungkinan aplikasi.