Rekayasa Chip Transformasi Teknologi

Perlombaan pengembangan semikonduktor semakin intensif. Dalam menghadapi kekurangan tenaga kerja, keterlambatan rantai pasokan, dan kelangkaan material, pembuat chip bergegas mengembangkan produk semikonduktor yang baru dan lebih baik.

Dari tahun 2019 hingga 2022, biaya produksi meningkat sebesar 7 persen dan harga impor naik sebesar 5.7 persen. Teknologi yang disruptif dapat memberi perusahaan cara untuk mengatasi permintaan yang meningkat dan tekanan logistik yang berdampak pada laba bersih mereka.

4 Teknologi yang Akan Mengubah Rekayasa Semikonduktor

1. Komposit lembut yang dapat menyembuhkan diri sendiri dan berubah bentuk

Peneliti dari Universitas Carnegie Mellon telah menciptakan "Thubber," material komposit lunak baru yang menggabungkan elastomer cair dengan tetesan logam paduan galium indium mikroskopis. Material ini memiliki konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, beroperasi dari -80°C hingga 200°C, mirip dengan karet silikon cair. Thubber menghasilkan panas internal saat arus listrik dialirkan, sehingga sumber panas eksternal tidak diperlukan. Material ini juga dapat dibentuk menjadi film tipis yang sangat fleksibel, sehingga dapat mengatasi tantangan yang ditimbulkan oleh pelumas termal atau pelat aluminium.

Pemindaian nano-CT dari "thubber," yang menunjukkan tetesan logam cair di dalam bahan karet. Sumber: Carnegie Mellon University

2. Nanotube karbon dibungkus dengan polimer seperti pita

Peneliti Universitas Duke telah mengembangkan metode untuk semikonduktor berbasis karbon menggunakan silinder mikroskopis atom karbon, yang lebih kuat dari baja dan lebih tipis dari rambut manusia. Terobosan ini mengatasi keterbatasan sebelumnya di mana silinder tersebut tidak dapat dimatikan, sehingga menghambat aplikasi elektroniknya. Tim memecahkan masalah ini dengan membungkus polimer khusus di sekitar nanotube logam, mengubahnya dari konduktor menjadi semikonduktor.

3. Substrat kaca untuk kemasan semikonduktor

Kaca menawarkan harga yang terjangkau, sifat termal yang sangat baik, dan karakteristik fisik yang mirip dengan silikon. Kaca mempertahankan bentuknya seiring waktu dengan lengkungan atau degradasi yang minimal, sehingga meningkatkan daya tahan dan efisiensi perangkat elektronik.

Substrat kaca menjanjikan kinerja sinyal yang lebih unggul dibandingkan dengan substrat organik saat ini, yang mendorong peningkatan penggunaannya dalam pengemasan semikonduktor tingkat lanjut. Substrat kaca sangat cocok untuk aplikasi baru yang membutuhkan interkoneksi padat dan berkinerja tinggi dalam elektronik generasi mendatang.

4. Transistor efek medan feroelektrik dua dimensi

Para pembuat chip berlomba-lomba memanfaatkan AI untuk microchip, tetapi menghadapi tantangan karena sifatnya yang boros energi. Munculnya transistor efek medan feroelektrik dua dimensi, yang menggunakan hafnium oksida dan timah sulfida, menawarkan karakteristik listrik yang menjanjikan. Ia beroperasi secara signifikan lebih cepat daripada sinapsis manusia, dengan konsumsi energi minimal, yang membuka jalan bagi jaringan neuromorfik buatan berdaya sangat rendah dan presisi tinggi pada skala nano.