Terobosan China: Transistor 2D Bismuth Oxyselenide Ungguli Silikon dalam Kinerja dan Efisiensi Energi

Para ilmuwan Tiongkok telah mengumumkan pencapaian revolusioner dalam teknologi semikonduktor dengan mengembangkan transistor dua dimensi (2D) berbasis bismuth oxyselenide. Terobosan ini menjanjikan lompatan signifikan dalam kinerja prosesor sekaligus mengurangi konsumsi energi secara drastis, membuka jalan bagi era baru komputasi yang lebih cepat dan efisien. Penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal Nature pada 13 Februari dan dipimpin oleh Profesor Hailin Peng dari Peking University (PKU).

Melampaui Batas Silikon: Arsitektur dan Material Inovatif

Tim peneliti PKU berhasil menciptakan transistor yang tidak hanya bebas silikon, tetapi juga mengadopsi arsitektur gate-all-around field-effect transistor (GAAFET). Desain GAAFET, berbeda dengan fin field-effect transistor (FinFET) yang saat ini mendominasi pasar, membungkus sumber transistor dengan gerbang di keempat sisinya. Konfigurasi ini memberikan kontrol elektrostatik yang jauh lebih baik, meminimalkan kehilangan energi akibat pelepasan listrik statis, dan memungkinkan arus penggerak yang lebih tinggi serta kecepatan switching yang lebih cepat.

Keunggulan utama dari transistor ini terletak pada penggunaan bismuth oxyselenide sebagai semikonduktor. Bismuth oxyselenide menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan silikon tradisional, termasuk:

• Mobilitas Pembawa yang Lebih Tinggi: Memungkinkan elektron bergerak lebih cepat melalui material saat medan listrik diterapkan.
• Konstanta Dielektrik Tinggi: Meningkatkan kemampuan material untuk menyimpan energi listrik, yang berkontribusi pada efisiensi transistor.
• Fleksibilitas dan Ketahanan: Transistor bismut 2D lebih fleksibel dan tidak mudah patah dibandingkan silikon.

Implikasi dan Potensi Disruptif

Para ilmuwan memperkirakan bahwa chip yang menggunakan transistor bismuth oxyselenide 2D ini berpotensi bekerja hingga 40% lebih cepat daripada prosesor silikon tercanggih yang diproduksi oleh perusahaan-perusahaan Amerika Serikat seperti Intel. Lebih lanjut, mereka mengklaim bahwa chip ini juga akan mengkonsumsi daya 10% lebih sedikit, menjadikannya solusi yang sangat efisien untuk berbagai aplikasi, mulai dari perangkat seluler hingga pusat data.

Keberhasilan pengembangan transistor ini juga memiliki implikasi strategis bagi Tiongkok. Jika transistor ini terbukti dapat diproduksi secara massal dan diintegrasikan ke dalam chip yang unggul, Tiongkok dapat mengurangi ketergantungannya pada teknologi chip asing dan menghindari pembatasan ekspor yang saat ini diberlakukan. Hal ini dapat memberikan dorongan signifikan bagi industri semikonduktor Tiongkok dan memungkinkan negara tersebut untuk bersaing lebih efektif di pasar global.

"Jika inovasi chip berdasarkan material yang sudah ada dianggap sebagai 'jalan pintas', maka pengembangan transistor berbasis material 2D kami mirip dengan 'berpindah jalur'," kata Profesor Hailin Peng, menekankan sifat transformatif dari penelitian ini.

Langkah Selanjutnya: Komersialisasi dan Skalabilitas

Meskipun terobosan ini sangat menjanjikan, tantangan utama yang dihadapi para peneliti sekarang adalah bagaimana mengkomersialkan dan menskalakan produksi transistor bismuth oxyselenide 2D. Proses manufaktur harus dioptimalkan untuk memastikan kualitas dan keandalan produk. Selain itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengeksplorasi potensi aplikasi lain dari teknologi ini dan untuk mengembangkan material dan arsitektur yang lebih canggih di masa depan.

Pengembangan transistor 2D berbasis bismuth oxyselenide merupakan tonggak penting dalam evolusi teknologi semikonduktor. Terobosan ini tidak hanya menjanjikan peningkatan kinerja dan efisiensi energi yang signifikan, tetapi juga membuka peluang baru bagi inovasi dan persaingan di industri chip global.