IBM Nanotechnology Dapat Memperbaiki Ponsel

Nanoteknologi suatu hari nanti dapat memperluas jangkauan ponsel Anda sekaligus meningkatkan masa pakai baterai jika prototipe transistor dari IBM sampai ke pasar.

Para peneliti di perusahaan menggunakan nanoteknologi untuk membangun generasi masa depan transceiver nirkabel yang jauh lebih sensitif daripada yang ditemukan di ponsel hari ini. Mereka juga akan dibuat dengan bahan yang lebih murah, menurut IBM. Hasil tangkapannya adalah bahwa chip baru itu mungkin tidak akan masuk ke tangan konsumen selama lima atau sepuluh tahun lagi.

Para ilmuwan, yang disponsori oleh DARPA (Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan AS), telah membangun prototipe transistor dengan yang baru material, disebut graphene. Ini adalah bentuk grafit yang terdiri dari satu lapisan atom karbon yang tersusun dalam pola sarang lebah. Struktur Graphene memungkinkan elektron melakukan perjalanan dengan sangat cepat dan memberikan efisiensi yang lebih besar daripada bahan chip transceiver yang ada, kata Yu-Ming Lin, anggota staf peneliti di IBM di Yorktown Heights, New York. Proyek ini merupakan bagian dari program CERA (Elektronik Karbon untuk aplikasi frekuensi radio) DARPA.

[Bacaan lebih lanjut: Ponsel Android terbaik untuk setiap anggaran.]

IBM mengumumkan hari Kamis para peneliti telah mencapai frekuensi 26GHz pada transistor graphene prototipe. Transistor yang digunakan dalam pengujian memiliki panjang gerbang 150 nanometer, dan para peneliti bertujuan untuk panjang gerbang 50nm yang akan memungkinkan untuk frekuensi di atas 1THz.

Frekuensi tersebut jauh di atas apa yang digunakan jaringan selular saat ini. Mungkin ada penggunaan militer dan medis untuk frekuensi di atas 1THz, seperti melihat senjata tersembunyi atau melakukan pencitraan medis tanpa menggunakan x-rays yang berbahaya, kata Lin. Tidak seperti x-ray, frekuensi dalam rentang terahertz akan lebih rendah daripada frekuensi cahaya tampak, sehingga tidak akan memiliki bahaya radiasi yang sama, katanya.

Tapi pada frekuensi konvensional, transceiver berbasis graphene bisa membuat keduanya telepon seluler dan stasiun pangkalan lebih sensitif dan lebih mampu mengambil sinyal yang lemah. Kuncinya adalah rasio signal-to-noise, atau mampu membedakan sinyal radio dari gelombang lain di sekitarnya. Pada jarak tertentu, telepon dengan rasio signal-to-noise yang lebih baik dapat mengambil keuntungan lebih baik dari sinyal yang tersedia dari menara sel terdekat. Telepon yang lebih sensitif bahkan mungkin bekerja di daerah-daerah di mana telepon saat ini tidak bisa, kata Lin. Selain itu, chip graphene mengkonsumsi daya yang lebih rendah daripada radio ponsel saat ini, sehingga baterai bisa bertahan lebih lama, kata Lin.

Beberapa material khusus telah digunakan dalam radio frekuensi tinggi, di antaranya adalah gallium arsenide, germanium dan indium phosphide. Graphene adalah alternatif yang lebih murah yang dapat beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi daripada itu, katanya. Ini adalah zat dua dimensi yang terbuat dari karbon, yang dibandingkan dengan matriks nanotube yang tidak terbungkus.

Pembuat ponsel pasti berusaha memberikan sinyal yang lebih baik dan masa pakai baterai yang lebih lama, serta memotong biaya, kata analis Gartner Stan Bruederle. Faktanya, operator seluler dipaksa untuk memasang lebih banyak BTS agar dapat cukup dekat dengan pelanggan untuk memberikan tarif data tinggi yang mereka cari dengan layanan 3G (generasi ketiga). Radio yang lebih sensitif mungkin meringankan beban itu. Tapi tidak ada jaminan mereka akan melompat pada chip graphene sebagai solusi terbaik, kata Bruederle.

Tren saat ini adalah menggunakan teknologi CMOS (semikonduktor metal-oksida) yang ada untuk transceiver dan mengintegrasikannya dengan komponen ponsel lainnya di satu chip. Ini menurunkan biaya melalui integrasi dan penggunaan teknologi chip bervolume tinggi, kata Bruederle. Bersaing dengan proses semacam itu, graphene mungkin tidak akan sampai ke pasar untuk mendekati 10 tahun, katanya.

"Jelas, CMOS mulai menghadapi beberapa tantangan" dalam melanjutkan untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi, kata Bruederle. "Tapi insinyur luar biasa inovatif. Ini target yang bergerak."

(Pelaporan tambahan oleh Agam Shah di San Francisco.)