3 Alasan Mengapa Silikon Adalah Semikonduktor Ideal untuk Pembuatan Chip

Banyak perangkat elektronik sehari-hari kita bergantung pada transistor dengan satu atau lain cara. Transistor adalah komponen elektronik yang digunakan untuk mengontrol aliran arus yang melewati suatu perangkat. Mereka bertindak sebagai sakelar yang dikendalikan secara elektronik yang menyala dan mati, memberikan sinyal biner yang dapat digunakan perangkat untuk memproses data.

Seperti yang dapat Anda bayangkan, transistor hadir di hampir setiap perangkat elektronik yang Anda gunakan sehari-hari. Transistor dapat dibuat berdasarkan beberapa bahan baku. Namun, produsen lebih suka menggunakan silikon di atas bahan lainnya. Berikut adalah tiga alasan mengapa.

1. Silikon Itu Murah

Silikon adalah unsur paling melimpah kedua di kerak bumi setelah oksigen. Meskipun silikon murni jarang ditemukan, bahan seperti silika (SiO2) sudah tersedia di tempat terbuka di pantai atau lingkungan berpasir lainnya.

Anda biasanya dapat mengidentifikasi silika di pantai sebagai butiran mengkilap yang berkilauan saat Anda menangani pasir di hari yang cerah.

Pantai, bagaimanapun, bukanlah tempat yang baik untuk mendapatkan silikon. Pasir pantai memiliki terlalu banyak kotoran sehingga rasio silika dan bahan lainnya tidak ideal. Produsen akan membeli dari penyedia silikon atau menggali sendiri bahannya di tempat-tempat di mana konsentrasi silika padat.

Jika dibandingkan dengan bahan metaloid lainnya, silikon memiliki cara pemurnian yang jauh lebih mudah dan mudah. Karena silika hanyalah gabungan silikon dan oksigen, yang perlu Anda lakukan hanyalah menghilangkan partikel oksigen, dan Anda akan mendapatkan silikon murni.

Prosesnya adalah memasukkan karbon dengan silika pada tungku yang dipanaskan hingga 3.632 derajat Fahrenheit (2.000 derajat Celcius). Energi dari panas akan memecah silikon dan oksigen. Berdasarkan struktur atom, oksigen lebih mungkin untuk berikatan dengan karbon, meninggalkan silikon yang sangat pekat dalam prosesnya.

2. Silikon Digunakan untuk Membuat MOSFET yang Digunakan dalam Memproses Chip

MOSFET (metal-oxide-silicon field-effect-transistor) adalah jenis transistor yang ideal untuk membuat prosesor dan memori seperti CPU, RAM, SSD, dan flash drive. Sesuai dengan namanya, MOSFET terbuat dari silikon. Ada beberapa kualitas MOSFET yang menjadikannya komponen ideal untuk membuat chip pemrosesan. Ini akan mencakup:

• Efisiensi tenaga. Berbeda dengan transistor lain, MOSFET dikendalikan oleh tegangan dan bukan arus. Dengan tegangan yang mengendalikan gerbang dan hanya arus yang melewati transistor dalam jumlah minimal, lebih sedikit energi yang dikonsumsi.
• Peralihan Frekuensi Tinggi. Hanya menggunakan arus minimal untuk menghidupkan dan mematikan MOSFET membuat transistor jenis ini ideal untuk aplikasi frekuensi tinggi seperti pada prosesor.
• Interferensi Elektromagnetik Rendah. Arus rendah mencegah MOSFET menghasilkan interferensi elektromagnetik yang dapat mempengaruhi komponen lain di sampingnya. Tanpa mengkhawatirkan interferensi elektromagnetik, para insinyur dapat mengemasnya dalam format yang begitu padat.
• Isolasi Alami. Silikon memiliki sifat yang membuat isolasi alami. Alasan lain MOSFET dapat dikemas secara padat adalah melalui isolasi yang terjadi secara alami.
• Termal Hebat. Arus tinggi membuat konduktor panas. Karena MOSFET tidak menggunakan banyak arus, mereka tidak terlalu panas – kecuali jika Anda melakukan overclock, tentu saja.
• Dapat di-overclock. Berjalan dengan panas rendah juga berarti bahwa MOSFET yang digunakan sebagai sakelar dapat ditekan lebih banyak jika dibandingkan dengan jenis transistor lainnya.

Dengan banyak kelebihan dan aplikasinya, MOSFET adalah transistor pilihan ketika membuat komponen chip elektronik, tetapi mengapa menggunakan silikon untuk membuat transistor efek medan? Mengapa tidak elemen lain?

Saat membuat transistor, pabrikan perlu menggunakan elemen dengan sifat semi-konduktif seperti silikon. Semikonduktor adalah metaloid yang bukan merupakan konduktor maupun isolator. Mereka masih membiarkan arus mengalir melalui mereka, hanya dengan cara yang sangat tidak efisien.

Silikon murni secara alami merupakan konduktor yang buruk. Namun, dengan menambahkan pengotor seperti boron dan fosfor, para insinyur dapat mengubah sifat konduktif dari semikonduktor, memungkinkan transistor untuk beralih dari konduktor ke isolator ketika tegangan diperkenalkan, seperti a mengalihkan.

Terkait: Apa yang Membuat Keripik iPhone Apple Begitu Istimewa?

3. Proses Fabrikasi Mudah

Meskipun semikonduktor lain memiliki sifat yang dapat membuat transistor efek medan yang lebih baik, silikon masih merupakan bahan yang disukai karena kemudahan fabrikasinya. Ini berarti lebih sedikit kerumitan yang berarti lebih sedikit uang yang dihabiskan untuk perkakas khusus dan pemrosesan ekstra.

Salah satu alasan utama silikon lebih mudah digunakan adalah karena titik lelehnya yang tinggi. Titik leleh silikon adalah 2.570 derajat Fahrenheit (1.410 derajat Celcius). Bahan dengan titik leleh tinggi sangat penting untuk pembuatan microchip, terutama jika bahan tersebut menerapkan gate-last manufaktur, yang memperkenalkan gerbang dummy yang digunakan sebagai pengganti untuk membuat cetakan di mana gerbang aktif sebenarnya berada diinstal.

Sifat lain yang membuat silikon lebih mudah dibuat adalah sifat isolasi alaminya. Ketika oksigen dimasukkan ke lapisan silikon atas, mereka membentuk lapisan silikon-oksida logam (Kaca). Kaca adalah isolator yang sangat baik bahkan dalam lapisan tipis, memungkinkan produsen memiliki insulasi gratis, menghemat banyak biaya dan waktu pembuatan.

Selain murah, produksi silikon juga jauh lebih signifikan dibandingkan produksi semikonduktor lainnya di pasaran. Dengan silikon yang tersedia, produsen tidak perlu khawatir kehabisan bahan mentah untuk dikerjakan, sekali lagi menghemat waktu dan membuat lebih banyak microchip, yang berarti lebih banyak keuntungan.

Terkait: Apa itu System on a Chip (SoC)?

Silikon Ada Dimana-mana

Silikon adalah semikonduktor utama yang memungkinkan dunia kita menjadi makmur dan menjadi raksasa teknologi seperti sekarang ini. Hal ini bertanggung jawab untuk memungkinkan teknologi tertentu dan juga merupakan alasan mengapa sebagian besar dunia dapat menikmati teknologi.

Meskipun silikon memiliki banyak keunggulan manufaktur yang membuat industri teknologi lebih menguntungkan, Anda, konsumen, juga mendapat manfaat dari manufaktur silikon. Perangkat elektronik seperti smartphone, komputer, konsol game, televisi, kamera CMOS, dan semua perangkat pintar lainnya dibuat terjangkau karena biaya bahan baku yang rendah dan lebih mudah manufaktur.

Silikon adalah bagian besar dari kehidupan kita, ironisnya, silika (silikon tidak murni) harus digali dari lingkungan berpasir, sementara silikon murni dapat ditemukan tersebar di seluruh rumah kita.

Ketika Hukum Moore Berakhir: 3 Alternatif untuk Keripik Silikon

Hukum Moore telah mendikte laju perkembangan teknologi selama beberapa dekade. Tapi apa yang terjadi ketika batas fisiknya tercapai?

Baca Selanjutnya

Tentang Penulis