Nano
CMOS
Nano CMOS merupakan
salah satu bentuk perkembangan CMOS. CMOS sendiri merupakan singkatan dari complementary metal oxide
semiconductor. CMOS ini merupakan sebuah komponen semi konduktor yang
banyak dipakai dalam alat-alat elektronik. CMOS merupakan jenis semikonduktor
yang kompleks apabila dibandingkan dengan dioda.
Semikonduktor yang dipakai pada alat elektronik, alih-alih dioda, adalah transistor. Transistor sendiri pada prinsipnya
merupakan dua buah dioda yang disatukan. Transistor ini dapat dikatakan sebagai
era pertama CMOS. Karena tuntutan teknologi yang terus berkembang yang selalu
mereduksi secara ukuran namun membutuhkan kinerja yang lebih optimal, kebutuhan
akan jumlah transistor yang diperlukan pada suatu chip selalu bertambah. Hal
ini sesuai dengan yang telah diramalkan oleh Gordon Moore pada
tahun 1970 mengenai perkembangan dari kompleksitas suatu chip menyangkut jumlah
transistor yang dibutuhkan. [1] Karena
hal inilah keberadaan CMOS menjadi suatu hal yang penting. Karena ini juga
menyebabkan CMOS memerlukan material yang kecil untuk menyusunnya. Hal ini yang
menyebabkan bahan nano merupakan pilihan utama. Sebagaimana
telah diketahui bahwa nano sendiri merupakan satuan ukuran panjang dengan besar
10-9 meter, yang berarti ukuran dari materi nano sendiri sebesar panjang
barisan sepuluh atom hidrogen atau
selebar DNA. [2] Pembuatan
CMOS dari bahan nano ini menyebabkan jumlah transistor yang ada semakin banyak.
Sejarah CMOS dan Tekhnologi Nano
Telah dinyatakan sebelumnya bahwa angkatan pertama CMOS
adalah single-transistor. [3] [4] Perjalanan
dari transistor menjadi CMOS cukup panjang, pada tahun 1947 transistor pertama
kali digunakan oleh J. Bardeen, W. Brattain di Bell Labs. Lalu pada tahun 1949, W.
Shockley menemukan
transistor bipolar. Selang tujuh tahun kemudian, Harris membuat bipolar digital logic gate yang pertama kalinya. Monolithic Integrated Circuits pertama kali ditemukan oleh Javk Kilby
dari Texas Instruments pada thun 1958. Sementara logic gate integrated circuit pertama kali dijual oleh Fairchild
pada tahun 1960. CMOS gate pertama kali dikembangkan oleh F Wanlass dan C. Sah pada tahun 1963 namun terhalang
dikarenakan masalah manufaktur. Pada tahun 1960an juga untuk pertama kalinya
digunakan PMOS pada kalkulator. Pada tahun 1972, Intel 4004 mengembangkan
revolusi kedua dari integrated
circuit dimana NMOS digunakan
dan diprioritaskan pada kecepatan pemrosesan informasi. Pada tahun 1980an CMOS
barulah mulai digunakan setelah disempurnakan. Selain itu, selama perjalanannya
CMOS sendiri mengalami evolusi pada segi kompleksitasnya. Tingkat kompleksitas
ini ditunjukkan dari jumlah ''logic
blocks'' per chip.
Ketika masih menggunakan single
transistor jumlahnya masih kurang
dari satu. Hal ini berlangsung pada tahun 1958. Lalu pada tahun 1960 berkembang
menjadi satu ketika unit logic atau one
gate mulai digunakan.
Selanjutnya ketika memasuki era multi
function pada tahun 1962
tingkat kompleksitas meningkat menjadi dua sampai empat logic blocks per chip. Memasuki tahun1964, complex function, kompleksitas
memasuki jumlah lima sampai 20. Memasuki era medium
scale integration atau
disebut juga dengan MSI,
kompleksitas mencapai 20 sampai 200. Era large
scale integration atau LSI pada tahun 1972 memiliki kompleksitas
200 sampai 2000. Kompleksitas mencapai 2000 sampai 20.000 logic blocks per chip pada era very large scale integration atau VLSI pada tahun 1978. Dan pada tahun 1989,
di era ultra large scale
integration, jumlah logic
blocks sudah melebihi 20.000. [5] Jumlah logic blocks akan terus meningkat karena jumlah logic blocks akan mempengaruhi kerja dari suatu
alat. Semakin banyak jumlah logic
blocks, semakin baik pula kinerja dari alat tersebut. Karena itu hal yang
penting mengembangkan teknologi nano dalam pembuatan chip karena ukuran benda
nano yang kecil akan sangat memungkinkan membuat logic blocks pada sebuah chip dengan jumlah yang
lebih banyak tanpa harus memperbesar bentuk chip sendiri. Sementara menyangkut
teknologi mengenai nano sendiri diperkenalkan awalnya oleh Richard
Feyman yang terkenal
dengan pidatonya dalam sebuah kuliah "The principle of physics, as far
as i can see, do not speak againts the possibility of manuevring thing ato by
atom". Pada tahun 1960, kata-kata Freyman hanya dianggap sebagai
sebuah khayalan, namun saat ini telah banyak alat yang mengaplikasikan
teknologi nano ini. Pada tahun 1981 ditemukan alat ''Scanning Tunneling Microscope''. Alat ini merupakan
alat pertama yang memiliki kemampuan untuk melihat benda berukuran nanometer.
Lalu pada tahun 1986 ditemukan ''Atomic Force Microscope'' yang semakin membuat nanoscience
berkembang. Dua tahun kemudian, 1988, peneliti di IBM mengamati emisi foton dari area
berukuran nanometer melalui Scanning
Tunneling Microscopeyang mana menyebabkan peristiwa luminiscence dan
fluorescence pada skala nanometer. Pada tahun 1989, IBM berhasil melakukan
manipulasi atom untuk pertama kalinya dengan membentuk logo perusahaannya
menggunakan 35 atom xenon.
Sementara itu manipulasi atom pada temperatur kamar dilakukan pertama kali pada
tahun 1996. Teknologi nano pertama kali digunakan pada komputer pada tahun 2001
dalam bentuk sirkuit single molekul, logic
performing integrated circuit dari
transistor karbon nanotube.[6]
Keunggulan dan Hambatan Nano CMOS[sunting | sunting sumber]
Nano CMOS memiliki beberapa keunggulan dibandingkan
dengan CMOS dengan material di atas ukuran nano dan juga pendahulu CMOS seperti Large Scale Integration,Medium
Scale Integration dan jenis integrated circuits lainnya. Keunggulan-keunggulan ini
disebabkan karena ukuran materi yang kecil sehingga memungkinkan untuk
membentuk jumlah transistor kecil yang lebih banyak. Beberapa keunggulan yang
dimiliki oleh Nano CMOS adalah:
·
Kecilnya area atau volume
yang digunakan, menyebabkan Nano CMOS memiliki kompaktibilitas yang baik.[7]
·
Penggunaan Nano CMOS
menyebabkan turunnya besar daya yang digunakan ketika alat bekerja.[8]
·
Lebih dapat diandalkan
dibandingkan dengan jenis integrated
circuits yang lain karena
memiliki on-chip interconnect yang lebih baik.[9]
·
Memiliki kecepatan yang
lebih tinggi karena ukuran interkoneksi yang lebih pendek.[10]
·
Mengurangi jumlah
kebutuhan untuk mengetes pada tingkatan sistem (setelah terintegrasi dalam
alat).[11]
·
Penggunaan nano CMOS dapat
menghemat pengeluaran untuk produksi sehingga harga barang lebih murah.[12]
Selain memiliki keunggulan tersebut, Nano CMOS juga
memiliki hambatan dalam pengembangan dan penggunaannya. Teknologi nano sendiri,
walaupun sudah dipelajari sejak lama, namun belum mancapai taraf dimana
benar-benar dapat diaplikasikan dalam semua bidang. Beberapa hambatan yang
dihadapi dalam pengembangan dan penggunaan Nano CMOS diantaranya sebagai
berikut:
·
Resistansi bahan metal
yang dipakai. Materi yang memiliki ukuran di bawah 1μm memiliki resistensi yang
tinggi, semakin kecil ukuran materi semakin naik nilai resistensi yang
dimiliki. Sehingga diperlukan bahan yang dapat mengurangi resistensi tinggi
yang ada sementara line yang ada hanyalah sempit sehingga akan kesulitan untuk
menambah materi di dalamnya.[13]
·
Interconnect
dielectric constant. Dalam menggunakan Nano
CMOS, masih memungkinkan penggunaan wire
scaling oleh Low-к
dielectric namun
walaupun mungkin, hal ini susah untuk diimplementasikan karena ukurang materi
nano yang kecil. Low-к dielectric dapat berkurang kemampuannya dan berbahaya
karena adanya time dependent
dielectric breakdown.[14]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar