Perkembangan teknologi elektronika dari teknologi mikro
hingga teknologi nano. Perkembangan teknologi elektronika dilihat dari sudut
pandang ukuran komponen yang digunakan dari orde mikro meter hingga nano meter.
Perkembangan teknologi elektronika ini dilihat dari perkembangan komponen
semikonduktor yang dihasilkan oleh produsen komponen yang semakin kecil
ukurannya hingga orde nano meter. Orde mikro (m) dalam satuan menunjukkan nilai
sepersejuta (10-6). Satu mikrometer (1mm) misalnya, nilainya sama dengan sepersejuta
meter (10-6 m). Sedang nano (n) menunjukkan nilai seper satu milyar (10-9).
Satu nano gram (1 ng) nilainya sama dengan seper satu milyar gram (10-9 g).
Orde mikro adalah 1000 kali lebih besar dibandingkan orde nano, atau sebaliknya
orde nano adalah seperseribu dari orde mikro. Kalau dalam dunia elektronika
kita mengenal komponen yang disebut mikrochip, berarti di dalam chip elektronik
itu terdapat ribuan bahkan jutaan komponen renik berorde mikro. Jika teknologi
elektronika kini mulai bergeser dari mikroelektronika ke nanoelektronika, hal
ini berarti bahwa komponenkomponen elektronik yang digunakan berode nano atau
setingkat molekuler, bagian terkecil dari suatu materi. Berarti pula seribu
kali lebih kecil dibandingkan ukuran komponen yang ada dalam mikrochip saat
ini.
Sekitar tahun 1920-an, lahir konsep baru di beberapa pusat
penelitian fisika di Heidelberg, Gottingen, dan Kopenhagen. Konsep baru
tersebut adalah kuantum mekanika atau kuantum fisika yang semula dipelopori
oleh Max Planck dan Albert Einstein, kemudian dilanjutkan oleh ilmuwan seperti
Niels Bohr, Schrodinger, Max Born, Samuel A. Goudsmith, Heisenberg dan
lain-lain. Konsep ini secara fundamental mengubah prinsip kontinuitas energi
menjadi konsep diskrit yang benar-benar mengubah fikiran yang sudah berjalan
lebih dari satu abad. Sisi lain yang tak kalah mengejutkan sebagai akibat
lahirnya konsep kuantum in adalah lahirnya fisika zat padat oleh F. Seitz dan
fisika semikonduktor oleh J. Bardeen di Amerika Serikat, W.B. Sockley di Inggris
dan Love di Rusia pada tahun 1940.
Kemajuan riset dalam bidang fisika telah mengantarkan para
fisikawan dapat meneliti dan mempelajari berbagai sifat kelistrikan zat padat.
Dari penelitian ini telah ditemukan bahan semikonduktor yang mempunyai sifat
listrik antara konduktor dan isolator. Penemuan bahan semikonduktor kemudian
disusul dengan penemuan komponen elektronik yang disebut transistor. Dalam
perjalanan berikutnya, transistor tidak hanya mengubah secara mencolok berbagai
aspek kehidupan moderen, tetapi transistor tergolong salah satu dari beberapa
penemuan moderen yang memajukan teknologi dengan biaya rendah.
Transistor dapat dihubungkan pada rangkaian elektronik
sebagai komponen terpisah atau dalam bentuk terpadu pada suatu chip. Pada tahun
1958, insinyur di dua perusahaan elektronik, Kilby (Texas Instrument) dan
Robert Noyce (Fairchild) telah memperkenalkan ide rangkaian terpadu monolitik
yang dikenal dengan nama IC (integrated circuit). Kemajuan dalam bidang
mikroelektronika ini tidak terlepas dari penemuan bahan semikonduktor maupun
transistor. Komputer digital berkecepatan tinggi bisa terwujud berkat
penggunaan transistor dalam IC yang merupakan kumpulan jutaan transistor renik
yang menempati ruangan sangat kecik, yang semula hanya bisa ditempati oleh
sebuah transistor saja.
Ukuran Komponen Serba Kecil
Berbagai produk
monumental dari perkembangan teknologi elektronika hadir di sekeliling kita.
Namun teknologi mikroelektronika bukan sekedar menghadirkan produk, tetapi juga
menampilkan produk itu dalam bentuk dan ukuran yang makin lama makin kecil
dengan kemampuan kerja yang lebih tinggi. Dapat kita sebut disini sebagai
contoh adalah munculnya komputer dan telepon seluler (ponsel). Bentuk dini
komputer moderen telah menggunakan elektronika pada rangkaian-rangkaian logika,
memori dan sistim angka biner. Komputer yang dibuat oleh J. Presper Eckert dan
John W. Mauchly itu diberi nama ABC (Atonosoff-Berry Computer) yang
diperkenalkan pada tahun 1942. Komputer ini berukuran sangat besar, sebesar
salah satu kamar di rumah kita, karena di dalamnya menggunakan 18 ribu tabung
hampa.
Komputer elektronik
generasi pertama yang diberi nama ENIAC (Electronic Numerical Integrator And
Computer) dikembangkan pada zaman Perang Dunia Kedua dan dipakai untuk
menghitung tabel lintasan peluru dalam kegiatan militer. Pergeseran penting
dalam elektronika telah terjadi pada akhir tahun 1940-an. Fungsi tabung-tabung
elektronik saat itu mulai digantikan oleh transistor yang dibuat dari bahan
semikonduktor. Penggunaan transistor yang mulai mencuat ke permukaan pada tahun
’70-an ternyata memiliki beberapa kelebihan dibandingkan tabung hampa
elektronik, antara lain :
Transistor lebih sederhana sehingga dapat diproduksi dengan
biaya lebih rendah.
Transistor mengkonsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan
tabung hampa.
Transistor dapat dioperasikan dalam keadaan dingin sehingga
tidak perlu waktu untuk pemanasan.
Ukuran transistor jauh lebih kecil dibandingkan tabung
hampa.
Daya tahan transistor lebih lama dan dapat mencapai
beberapa dasawarsa.
Transistor mempunyai daya tahan yang tinggi tehadap
goncangan dan getaran.
Komputer generasi kedua yang telah menggunakan transistor
adalah IBM 1401 yang diluncurkan oleh IBM pada tahun 1959. Sebelumnya juga
telah diluncurkan IBM 701 pada tahun 1953 dan IBM 650 pada tahun 1954.
Munculnya rangkaian terpadu atau integrated circuit (IC) ternyata telah
menggusur dan mengakhiri riwayat keberadaan transistor. Komputer generasi
ketiga adalah sistim 360 yang juga diluncurkan oleh IBM. Dalam komputer ini telah
menggunakan IC, yang kemudian disusul dengan penggunaan large scale integration
(LSI), dan selanjutnya very large scale integration (VLSI). Pada tahun 1971,
MITS Inc. meluncurkan ALTAIR, komputer mikro pertama yang menggunakan
mikroprosesor Intel 8080. Komputer elektronik generasi berikutnya dikembangkan
dengan menggunakan mikroprosesor yang makin renik sehingga secara fisik tampil
dengan ukuran yang lebih kecil, namun dengan kecepatan kerja yang jauh lebih
tinggi. Pengaruh kemajuan dalam teknologi elektronika ini demikian pesatnya
mengubah wajah teknologi dalam bidang telekomunikasi dan automatisasi. Kemajuan
dalam kedua bidang tersebut menyebabkan kontribusi sain ke dalam teknologi yang
sangat besar, hampir mencapai 50 % dalam proses, sehingga teknologi semacam ini
disebut High-Technology.
Selain pada
komputer, kita juga bisa menyaksikan produk elektronik berupa ponsel yang
proses miniaturisasinya seakan tak pernah berhenti, baik dalam aspek disain
produknya maupun dalam aspek teknologi mikroelektronikanya. Sebagai anak
kandung jagad mikroelektronika, kehadiran ponsel selalu mengikuti perkembangan
teknologi mikroelektronika sehingga dapat tampil semakin mungil dan lebih multi
fungsi dibandingkan generasi sebelumnya. Mengecilnya ponsel juga didukung oleh
kemampuan para ahli dalam mengintegrasikan berbagai komponen baru yang
ukurannya lebih kecil seperti mikrochip, yang kemampuannya selalu meningkat
seiring dengan perjalanan waktu, dan semakin banyak fungsi yang dapat
dijalankannya. Kini ponsel dengan berbagai fasilitas di dalamnya bisa masuk ke
dalam genggaman tangan.
Beralih ke Nanoteknologi
Perkembangan teknologi telah mengantarkan elektronika
beralih dari orde mikro ke nano, yang berarti komponen elektronika kelak dapat
dibuat dalam ukuran seribu kali lebih kecil dibandingkan generasi
mikroelektronika sebelumnya. Pada awal tahun ’90-an, Dr. Rohrer, penemu
tunneling electron microscope dan pemenang hadiah Nobel bidang fisika tahun
1986, meramalkan bahwa mikroelektronika akan segera digantikan oleh nanoelektronika
atau quantum dot. Sedang prof. Petel (president UCLA) meramalkan bahwa
teknologi photonik akan menggantikan mikroelektronika di awal abad 21 ini.
Feyman pada akhir tahun 1959 juga telah meramalkan akan hadirnya teknologi ini
pada abad 21.
Para perintis nanoteknologi, suatu bidang baru teknologi
miniatur, telah melihat kemungkinan penggunaan materi seukuran molekul untuk
membuat komponen elektronika di masa depan. Dalam teknologi ini, ukuran
sirkuit-sirkuit elektronika bisa jadi akan lebih kecil dibandingkan garis
tengah potongan rambut atau bahkan seukuran dengan diameter sel darah manusia.
Ukuran transistor di masa mendatang akan menjadi sangat kecil berskala atom
yang disebut quantum dot.
Suatu ketika di bulam Mei 1988, dalam acara konferensi
pengembangan antariksa di Pittsburg, K. Eric Drexler, pakar komputer dari
Universitas Stanford, Amerika Serikat, mengemukakan tentang peluang
pengembangan nanoteknologi di masa mendatang. Teknologi ini didasarkan pada
kemampuan membuat perangkat elektronika dengan ketelitian setingkat ukuran
atom. Drexler melihat bahwa makhluk hidup merupakan bukti adanya nanoteknologi.
Dexler menguraikan kemungkinan pembuatan alat seukuran molekul yang proses
kerjanya menyerupai molekul dari protein yang menjalankan fungsinya di dalam
tubuh manusia. Drexler juga meramalkan bahwa zaman nanoteknologi akan dimulai
memasuki awal milenium tiga ini.
Dengan beralih ke
nanoteknologi ini, tentu saja bidang yang paling banyak dipengaruhi adalah
dalam disain komputer. Molekul-molekul akan dihimpun sehingga membentuk
komponen elektronika yang mampu menjalankan tugas tertentu. Suatu terobosan
besar akan terjadi bila para pakar dapat mewujudkan hal tersebut untuk membuat
nanokomputer. Dengan komponen seukuran molekul, nanokomputer dapat masuk ke dalam
kotak seukuran satu mikrometer. Komputer ini mampu bekerja ratusan ribu kali
lebih cepat dibandingkan mikrokomputer elektronik yang ada saat ini.
Penelitian yang kini sedang dilakukan oleh para pakar
adalah mengembangkan metode penggantian dengan materi protein terhadap molekul,
alat memori dan struktur lain yang kini ada di dalam komputer. Jacob Hanker,
profesor rekayasa biomedik dari Universitas North Caroline, AS, telah berhasil
melakukan percobaan membuat komponen semikonduktor dengan bahan-bahan biologis.
Mesin-mesin elektronik yang dinamai juga kuantum elektronik akan memiliki
kemampuan mengolah pulsa yang jauh lebih besar. Kuantum teknologi ini akan
mampu menerobos keterbatasan dan kejenuhan mikroelektronika yang ada saat ini.
Perusahaan komputer IBM saat ini sedang merancang komputer dengan teknologi
kuantum yang disebut kuantum komputer. Jika komputer tersebut telah memasuki
pasar, maka komputer generasi pendahulu yang masih menggunakan teknologi
mikroelektronika bakal tersingkir. Teknologi baru ini bakal segera mengubah
sistim jaringan telekomunikasi di awal milenium tiga ini. Teknologi ini juga
akan membawa dunia kepada ciri-ciri baru dalam perangkat teknologinya, yaitu :
berukuran sangat kecil, berkerapatan tinggi, kecepatan kerjanya tinggi, bermulti
fungsi, memiliki kontrol yang serba automatik, hemat dalam konsumsi energi dan
ramah lingkungan.
Sumber:
