Para ilmuwan di Tiongkok telah mengumumkan pencapaian revolusioner dalam teknologi semikonduktor dengan menciptakan transistor generasi baru yang tidak bergantung pada silikon. Inovasi ini diklaim mampu meningkatkan kinerja secara signifikan sekaligus mengurangi konsumsi daya, membuka babak baru dalam pengembangan transistor masa depan.
Transistor ini diyakini dapat diintegrasikan ke dalam chip yang memiliki potensi untuk bekerja hingga 40% lebih cepat dibandingkan prosesor berbasis silikon terbaik yang diproduksi oleh perusahaan teknologi Amerika Serikat seperti Intel. Selain peningkatan kecepatan, konsumsi daya chip berbasis transistor ini juga diklaim 10% lebih hemat dibandingkan chip konvensional. Penelitian tersebut telah dipublikasikan dalam jurnal Nature pada 13 Februari 2025.
“Jika inovasi chip berdasarkan material yang sudah ada dianggap sebagai ‘jalan pintas’, maka pengembangan transistor berbasis material 2D kami mirip dengan ‘berpindah jalur’,” ujar Hailin Peng, profesor kimia di Peking University (PKU), China, seperti dikutip dari South China Morning Post, Kamis (27/3/2025).
Terobosan Teknologi: Transistor 2D Bebas Silikon
Keunggulan utama dari transistor baru ini terletak pada arsitekturnya yang unik. Berbeda dari transistor silikon konvensional, transistor ini merupakan jenis gate-all-around field-effect transistor (GAAFET). Desain ini membungkus sumber daya dengan gerbang di keempat sisinya, bukan hanya tiga seperti pada fin field-effect transistor (FinFET) yang umum digunakan sebelumnya.
Secara sederhana, transistor adalah komponen dasar dalam setiap chip komputer. Ia memiliki tiga bagian utama: sumber, gerbang, dan saluran. Fungsi utama gerbang adalah mengatur aliran arus antara sumber dan drain, memungkinkan transistor beroperasi sebagai sakelar elektronik atau penguat sinyal.
Dengan membungkus sumber daya sepenuhnya menggunakan gerbang, transistor ini memberikan kontrol elektrostatik yang lebih baik. Desain ini mengurangi kehilangan energi akibat pelepasan listrik statis, meningkatkan aliran arus, serta mempercepat waktu peralihan. Hal ini menjadikan transistor lebih efisien dan lebih cepat dibandingkan teknologi sebelumnya.
Material Baru: Bismuth Oxyselenide
Meskipun arsitektur GAAFET bukanlah konsep baru, para peneliti di PKU memperkenalkan material bismuth oxyselenide sebagai semikonduktor utama, menciptakan transistor dua dimensi yang setipis atom. Keunggulan utama material ini adalah sifatnya yang lebih fleksibel dan tidak mudah rapuh dibandingkan silikon.
Bismuth oxyselenide menawarkan mobilitas pembawa listrik yang lebih baik, memungkinkan elektron bergerak lebih cepat ketika medan listrik diterapkan. Selain itu, material ini memiliki konstanta dielektrik tinggi, yaitu kemampuan untuk menyimpan energi listrik lebih efisien, sehingga meningkatkan performa transistor secara keseluruhan.
Jika implementasi transistor ini terbukti lebih unggul dibandingkan chip buatan perusahaan AS seperti Intel, China dapat memperoleh keuntungan strategis. Penggunaan material dan metode produksi yang benar-benar berbeda ini juga dapat menjadi langkah signifikan dalam mengatasi hambatan regulasi dan sanksi perdagangan terkait industri semikonduktor.
