Gempa Mini di Dalam Chip, Jalan Menuju Ponsel Lebih Kecil dan Ngebut

Para peneliti menciptakan “gempa bumi” mikroskopis di dalam chip, membuka peluang ponsel masa depan yang lebih ringkas, cepat, dan efisien energi.

Ilustrasi dibuat oleh AI.

Ringkasan 

• Insinyur berhasil menciptakan “gempa” berskala mikro di permukaan chip menggunakan laser fonon.
• Teknologi ini berpotensi membuat chip ponsel lebih kecil, cepat, dan hemat energi.
• Frekuensi gelombang yang dihasilkan jauh melampaui perangkat SAW konvensional saat ini.

SEBUAH terobosan teknologi dari dunia teknik material dan fisika terapan berpotensi mengubah masa depan ponsel pintar. 

Tim peneliti berhasil menciptakan getaran mirip gempa bumi dalam skala paling kecil yang pernah dibuat manusia, langsung di atas permukaan sebuah chip. 

Teknologi ini, yang dijuluki "an earthquake on a chip", berpotensi membuat perangkat elektronik nirkabel, termasuk smartphone, menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih hemat daya.

Perangkat yang dikembangkan tim dari University of Colorado Boulder, University of Arizona, dan Sandia National Laboratories dikenal sebagai surface acoustic wave (SAW) phonon laser. 

Alih-alih memancarkan cahaya seperti laser pada umumnya, alat ini menghasilkan getaran mekanik terkontrol di permukaan material. 

Getaran tersebut menyerupai gelombang yang merambat di permukaan Bumi saat gempa, hanya saja dalam skala nanometer dan dengan kecepatan yang luar biasa tinggi.

Penelitian ini dipimpin oleh Matt Eichenfield, dosen baru di University of Colorado Boulder, dan dipublikasikan pada 14 Januari di jurnal ilmiah Nature. 

Menurut Eichenfield, gelombang akustik permukaan sebenarnya sudah menjadi bagian penting dari teknologi modern. 

“Perangkat SAW ada di hampir semua ponsel modern, GPS, radar, pembuka pintu garasi, hingga kunci mobil,” ujarnya, seperti dikutip EurekAlert.

Dalam smartphone, SAW berfungsi sebagai filter. Gelombang radio dari menara seluler diubah menjadi getaran kecil agar sinyal yang tidak diinginkan bisa disaring, lalu diubah kembali menjadi gelombang radio. 

Masalahnya, teknologi SAW konvensional biasanya membutuhkan lebih dari satu chip dan sumber daya tambahan. Di sinilah inovasi baru ini menjadi penting.

Tim peneliti mengembangkan SAW menggunakan prinsip laser fonon, analog dari laser dioda pada teknologi optik. 

Jika laser dioda memantulkan cahaya di antara dua cermin mikroskopis, laser fonon memantulkan getaran mekanik bolak-balik di dalam struktur chip hingga amplitudonya menguat.

Perangkat ini hanya berukuran sekitar setengah milimeter dan tersusun dari beberapa lapisan material.

Materual berupa silikon sebagai dasar, lithium niobate, serta lapisan sangat tipis indium gallium arsenide yang mampu mempercepat elektron dengan medan listrik lemah. 

Kombinasi ini memungkinkan getaran mekanik dan elektron saling berinteraksi secara langsung dan efisien.

Hasilnya, tim berhasil menghasilkan SAW dengan frekuensi sekitar 1 gigahertz, dan secara teoritis dapat ditingkatkan hingga puluhan bahkan ratusan gigahertz. 

Angka ini jauh melampaui perangkat SAW konvensional yang biasanya mentok di sekitar 4 gigahertz. Frekuensi tinggi ini sangat relevan untuk teknologi komunikasi generasi baru, termasuk 5G lanjutan dan riset awal menuju 6G.

Gelombang akustik permukaan memang tengah dilirik kembali dalam riset elektronik frekuensi tinggi karena kemampuannya menggabungkan pemrosesan sinyal, efisiensi energi, dan miniaturisasi komponen dalam satu platform.

Sejumlah studi menyebutkan bahwa integrasi fungsi radio dalam satu chip menjadi kunci menekan konsumsi daya dan ukuran perangkat di masa depan.

Eichenfield menegaskan bahwa tujuan akhir riset ini adalah menyederhanakan arsitektur elektronik. 

“Kami ingin membuat satu chip yang bisa menangani seluruh proses radio hanya dengan SAW,” katanya. 

Dengan runtuhnya “domino terakhir” berupa laser fonon ini, visi tersebut kini dinilai semakin realistis.

Jika teknologi ini berhasil dikomersialkan, bukan tidak mungkin ponsel generasi mendatang akan menjadi lebih tipis, lebih cepat merespons, dan lebih awet baterainya—berkat gempa mini yang terus bergetar di dalam chip-nya.

Disadur dari EurekAlert - An earthquake on a chip: New tech could make smartphones smaller, faster.