Insinyur MIT telah menemukan cara baru untuk membuat perangkat elektronik lebih cepat dan lebih hemat energi menggunakan material kuat yang disebut galium nitrida (GaN).

Meskipun GaN dapat mengungguli chip silikon tradisional —terutama untuk komunikasi berkecepatan tinggi dan perangkat yang haus daya— GaN terlalu mahal dan sulit digunakan secara luas.

Namun kini, berkat metode fabrikasi baru, hal itu mungkin akan segera berubah.

Tim peneliti mengembangkan teknik untuk menggabungkan transistor GaN kecil secara langsung dengan chip silikon biasa dengan cara yang berbiaya rendah, dapat diskalakan, dan kompatibel dengan sistem manufaktur saat ini.

Terobosan tersebut baru-baru ini dipresentasikan pada sebuah konferensi teknologi besar dan dapat memengaruhi segalanya mulai dari telepon pintar hingga pusat data—dan bahkan komputer kuantum masa depan.

Alih-alih menggunakan GaN dalam jumlah besar, para peneliti menciptakan banyak transistor mungil pada wafer GaN, lalu memotongnya menjadi potongan-potongan kecil, masing-masing seukuran sebutir garam.

Potongan-potongan ini, yang disebut "dielet," kemudian dengan hati-hati ditempelkan pada chip silikon.

Proses ini dilakukan pada suhu rendah, sehingga tidak merusak kedua material.

Pendekatan ini memiliki dua keuntungan utama. Pertama, menghemat uang dengan hanya menggunakan sedikit GaN—cukup untuk meningkatkan kinerja.

Kedua, dengan memberi jarak transistor GaN di seluruh chip silikon, sistem berjalan lebih dingin.

Itu penting untuk elektronik, yang sering kali terlalu panas saat dikemas terlalu rapat.

Untuk membuktikannya berhasil, tim menggunakan metode ini untuk membuat penguat daya—komponen di ponsel Anda yang meningkatkan sinyal Anda.

Hasilnya adalah chip yang mengungguli perangkat berbasis silikon saat ini, dengan kekuatan sinyal yang lebih baik, kecepatan yang lebih tinggi, dan efisiensi energi yang lebih baik.

Bagi pengguna sehari-hari, ini bisa berarti panggilan yang lebih jelas, unduhan yang lebih cepat, koneksi nirkabel yang lebih baik, dan masa pakai baterai yang lebih lama.

Yang membuat pengembangan ini lebih menarik adalah bahwa chip baru dibuat menggunakan peralatan industri standar.

Tidak seperti metode lain yang mengandalkan bahan mahal seperti emas atau memerlukan ikatan panas tinggi, proses ini menggunakan tembaga, yang lebih murah, lebih aman, dan lebih efisien.

Ini berarti teknologi tersebut dapat diadopsi di pabrik chip yang ada tanpa desain ulang yang lengkap.

Untuk membangun sistem yang sangat kecil dan presisi, tim tersebut juga menciptakan alat khusus yang menggunakan penyedotan vakum untuk memindahkan dan menempatkan setiap transistor kecil pada chip.

Alat tersebut dapat menyelaraskan bagian-bagian dengan akurasi yang ekstrem, lalu menerapkan jumlah panas dan tekanan yang tepat untuk menyatukannya.

Pada akhirnya, teknologi ini dapat digunakan untuk aplikasi tingkat lanjut seperti komputasi kuantum.

GaN berkinerja lebih baik daripada silikon pada suhu yang sangat rendah, yang dibutuhkan agar sistem kuantum dapat berfungsi.

Jadi, selain meningkatkan elektronik saat ini, chip ini juga dapat membantu memberi daya pada komputer masa depan.

Mahasiswa pascasarjana MIT Pradyot Yadav, penulis utama, mengatakan bahwa tujuannya adalah untuk menggabungkan bagian terbaik dari kedua bahan tersebut—GaN untuk kecepatan dan daya, dan silikon untuk keterjangkauan dan keserbagunaan.

Hasilnya adalah jenis chip hibrida baru yang dapat mengubah industri elektronik secara drastis dengan menawarkan kinerja yang lebih baik tanpa menaikkan biaya.