Peneliti China Kembangkan Chip Memori Setipis Atom, Lampaui Kinerja Silikon
JAKARTA - Dalam upaya untuk membuat chip yang lebih cepat dan efisien untuk berbagai perangkat, peneliti di Universitas Fudan di Shanghai, China telah mengembangkan prototipe kerja dari material baru. Chip yang menggunakan gabungan material setipis atom dengan chip silikon konvensional ini berpotensi membuka jalan bagi era baru elektronika.
Dipimpin oleh Profesor Chunsen Liu, tim ini berhasil mengintegrasikan modul memori 2D setebal satu lapis langsung ke dalam chip CMOS silikon konvensional. Studi yang dipublikasikan di Nature ini merinci bagaimana proses yang mereka sebut "Atom2Chip" mengatasi kerapuhan material 2D seperti molibdenum disulfida (MoS₂) satu lapis.
Agar integrasi ini memungkinkan, para peneliti menciptakan proses on-chip tumpukan penuh yang mengikat lapisan 2D ke permukaan silikon yang tidak rata tanpa merusaknya. Sebuah paket pelindung melindungi lapisan ultratipis tersebut, sementara antarmuka lintas platform memungkinkan transfer data yang lancar antara sirkuit 2D dan komponen CMOS standar.
Hasilnya adalah chip memori flash NOR 2D 1-Kb yang bukan sekadar demo lab dan bisa beroperasi penuh.
Chip ini beroperasi pada 5 MHz, mencapai kecepatan pemrograman dan penghapusan 20 nanodetik, dan beroperasi dengan konsumsi energi yang rendah. Dalam hal kinerja dan kepadatan, chip ini telah melampaui memori silikon saja yang sebanding, menawarkan sekilas chip yang dapat membuat perangkat masa depan lebih ramping, lebih cepat, dan lebih hemat daya.
Seiring manufaktur silikon mendekati batas fisiknya, material 2D seperti MoS₂ menawarkan presisi tingkat atom untuk miniaturisasi lebih lanjut. Namun, upaya untuk menggabungkannya dengan silikon telah lama terhambat oleh ketidakstabilan material dan ketidakcocokan proses. Pendekatan Fudan menunjukkan solusi praktis — bahkan mengeksekusi operasi kompleks berbasis instruksi pada chip hibrida yang menjembatani kedua teknologi tersebut.
Meskipun prototipe ini berfokus pada memori, arsitektur yang sama dapat diperluas ke gerbang logika dan prosesor. Hal ini pada akhirnya dapat menghasilkan perangkat wearable ultra-tipis dengan daya tahan baterai yang lama atau akselerator AI yang tetap dingin di bawah beban kerja yang berat.
Produksi massal dan penskalaan biaya tetap menjadi tantangan yang signifikan, tetapi terobosan ini menandai langkah penting menuju "era angstrom" dalam desain chip. Keberhasilan Universitas Fudan menunjukkan bahwa lompatan berikutnya dalam komputasi mungkin dibangun tidak hanya dalam nanometer — tetapi juga dalam atom.
(Rahman Asmardika)
