Bandung High Tech Valley

According to Bandung High Tech Valley (BHTV) blogsite, Synopsys, one of leading EDA supplier, gave ITB rights to use its tools in the value of US$ 155 million. EDA costs is once main problem of semiconductor design industry. Sehat Sutardja, Indonesian-origin Marvell CEO had delivered speech about how important this issue is.
Will Bandung or nearby city Cimahi be the next Bangalore or Penang?
Well, it depends how ITB can build its infrastructure to be able to make good, efficient, and reliable semiconductor design industry. A design center needs also brain power and computing power besides EDA tools. I am sure universities in Bandung and Cimahi can supply the needed engineers, but experienced engineers must be hired up also. ITB must be able to be international enough, and supported by other universities around, can be center of excellence as alternative to Bangalore and Penang. Can ITB catch up the newest technology, e.g. be a partner of Synopsys in 65 nm technology development? Can Bandung or Cimahi local government give some incentives for investors and entrepeneurs in this field?

90 nm and beyond

This time I want to discuss something technological.
If you are aware enough at recent computers’ processor development, you’ll see that now the manufacturers sell also the dimension of their transistors in their chips. Intel or AMD, for example, boast their ability to build chip consists of 90-nm transistors or at least 130-nm transistors. What does it mean?
The smaller transistor makes you to put more transistors in the same area. More transistors can be designed into more functionalities. More functionalites enhance complexity. You can have more applications with more features. In one version of Intel Pentium 4, there are at least 55 millions transistors inside. Just imagine!
Smaller transistors need also lower (operational) power per transistor for the same performance. But the problem is, as mentioned above more and more transistors are packed in the same - or smaller - area. These will produce more heat, and according to one estimation, if nothing is done then heat per area in a processor would be as high as that of rocket’s nozzle. The other effect is: when you have smaller channel of CMOS transistors, you have also more leakage current - and that means also leakage power in stand-by. If the transistor is not active, you will have leakage and this would be serious challenge to future development of processor. Theere are some ways to control leakage power: to use some high-threshold transistors in non-critical path, to use bias voltage in the “body”, using “sleep-mode” when the circuit in stand-by, or putting insulator between substrate and transistors called Silicon on insulator (SOI). There are, of course - still many ways to explore to overcome this problem.

Menyongsong TV via kabel telepon

dimuat di harian Bisnis Indonesia
dan PT Telekomunikasi Indonesia

Teknologi Informasi
Rabu, 16/02/2005

Kabel tembaga sebagai koneksi kecepatan tinggi
Menyongsong TV via kabel telepon

Setelah TV satelit dan TV kabel, kini datang lagi teknologi terbaru televisi: televisi lewat kabel telepon. Ternyata, kabel telepon yang sudah ada pun bisa dimanfaatkan sebagai saluran TV kabel tanpa harus memasang kabel tambahan. Dengan melanjutkan teknologi ADSL (asymmetric digital subscriber line) yang kini menjadi andalan sambungan Internet cepat via kabel tembaga, Microsoft memperkenalkan xDSL-TV, atau juga TV over DSL. Nama resminya IPTV (Internet protocol television).
Adalah Microsoft, perusahaan software pembuat sistem operasi Windows, yang bersama Bluewin telah melakukan test IPTV. Bluewin sendiri adalah anak perusahaan Swisscom, perusahaan telekomunikasi Swiss. Teknologi ini selain di Swiss juga telah diujicobakan di Austria, Perancis, Hong Kong, Inggris, Taiwan, atau Monako. Divisi Microsoft-TV pertama kali memperkenalkan prototipnya di pameran International Telecommunication Union 2003 di Genewa.
Dengan IPTV, dapat disalurkan dari TV gratis hingga pay-TV, juga video-on-demand.
Dengan demikian, berbagai macam fasilitas dapat dimungkinkan untuk dinikmati konsumen: program yang dapat dipilih, navigasi yang lebih baik meliputi daftar gabungan siaran dan on-demand content, penggantian saluran yang lebih cepat dari TV digital yang ada sekarang, hingga perekaman beberapa program acara di hard disk secara paralel.
Microsoft juga menjanjikan keterhubungan yang baik antar peranti karena pertukaran berbagai macam bentuk informasi seperti foto, video, dan musik.
Konsumen bahkan dapat diberitahu segera apabila ada perubahan jadwal TV lewat e-mail atau SMS. Dengan teknologi picture-in-picture pelanggan dapat melihat dua program sekaligus tanpa mengganti lagi.
Rahasia teknologi ini adalah pada teknik kompresi baru, Windows Media 9, yang melampaui teknik-teknik kompresi yang sudah ada. Windows Media 9 lebih baik tiga kali lipat dari MPEG-2 dan dua kali lipat dari MPEG-4. MPEG-2 adalah standar Amerika yang telah diterapkan secara luas sebagai standar kompresi DVD, sedangkan MPEG-4 adalah standar Eropa berdasarkan ITU H.264. Sumber program TV atau video tidak harus satu melainkan bisa banyak jumlahnya melalui sebuah jaringan pita lebar (broadband).
Konsumen harus memiliki set-top-box (STB) yang dijalankan oleh Windows CE.NET 5.0 dan cukup memiliki prosesor Intel Pentium III (933 Mhz) dan chip grafik Intel 830M4.
Menurut majalah computer technik (c’t) edisi kedua tahun 2005, kecepatan transmisi dari uji coba Bluewin dan Microsoft ini baru mencapai 1,5 Mbit per detik yang mendekati kualitas DVD.
Walaupun masih terjadi bahwa gambar menjadi kabur ketika gerakan cepat seperti olahraga disalurkan dalam TV, tapi masih banyak peluang yang ada di masa datang.
Penyebab cacat ini masih belum jelas, apakah terletak di teknik kompresi atau lebar pita yang belum cukup.
Di masa datang, transmisi yang lebih cepat seperti ADSL2plus (dengan kemampuan 20 Mbit per detik downstream dan 1 Mbit per detik upstream) atau VDSL (very high speed digital subscriber line) yang berkecepatan sampai 52 Mbit per detik untuk downstream maupun upstream, memberi kemungkinan bagi teknologi IPTV yang lebih baik lagi.

Kabel telepon biasa
DSL sendiri sebenarnya adalah revolusi besar yang berkaitan dengan pemanfaatan sistem kabel telepon konvensional yang dikenal dengan nama public switched telephone network (PSTN).
PSTN adalah sistem telepon menggunakan kabel tembaga mentransmisikan sinyal analog.
Transmisi PSTN dibatasi hingga 3.400 Hz sehingga spektrum frekuensi yang bisa disalurkan lewat PSTN adalah antara 0 dan 3.400 Hz.
Frekuensi maksimal ini setara dengan 56 kbps, dan memang inilah kecepatan tertinggi akses internet non-DSL menggunakan kabel tembaga.
Dalam praktiknya, 56 kbps ini adalah benar-benar kecepatan maksimum, artinya jarang sekali terjadi, diakibatkan ketidaksempurnaan transmisi.
DSL disalurkan dengan merombak batas ini sama sekali. DSL menggunakan frekuensi di atas 3.400 Hz, bisa dalam bilangan puluhan ribu Hz.
Frekuensi yang tinggi mengakibatkan energi yang dihabiskan untuk menyalurkan di dalam kabel juga semakin banyak sehingga mengandung risiko terjadinya atenuasi, lebih besar daripada yang terjadi di frekuensi rendah.
Besarnya energi ini juga mengakibatkan risiko lain yang dinamakan crosstalk, yaitu terpengaruhnya sinyal dalam satu kabel oleh kabel lain yang berdekatan.
Kabel-kabel tembaga untuk sambungan telepon biasanya dibundel dalam satu selubung dan ini memperbesar resiko crosstalk.
Sinyal bisa berubah dari sinyal asli dan ini tentu merugikan.
Kabel telepon itu bisa diandaikan terdiri dari dua ujung. Ujung yang satu ada di pelanggan, dan ujung kedua ada di sentral (CO, Central Office).
Tentu saja semakin dekat ke sentral, semakin banyak kabel yang terbundel, ini mengakibatkan risiko makin tinggi akan terjadinya crosstalk.
Maka untuk mengurangi risiko ini, dipergunakan frekuensi rendah untuk sinyal yang mengalir ke arah sentral dan sebaliknya frekuensi tinggi untuk sinyal yang mengalir ke pelanggan. Inilah prinsip ADSL (asymmetric digital subscriber line).
Dinamakan asimetris karena memang aliran data yang “turun” ke pelanggan (downstream) tidak sama dengan yang “naik” ke sentral (upstream). Biasanya, beda itu sangat besar, misalnya downstream 768 kbps dan upstream 128 kbps.
ADSL & home office
Di Indonesia, PT Telkom telah meluncurkan produk DSL berkecepatan downstream 512 kbps dan upstream 64kbps.
Tentu saja ini seharusnya baru awal, karena (A)DSL memungkinkan kecepatan lebih tinggi lagi, misalnya 3 Megabit per detik (atau 3.000 kbps).
Namun karena pengguna di Indonesia masih sedikit, maka produk ini hanya dapat dinikmati dengan harga relatif mahal.
Untuk layanan Speedy Heavy Metal pelanggan dikenakan biaya Rp.800.000 per bulan dan batasan download sebesar 2 GB. Ini masih lebih mahal daripada layanan Telekom Jerman yang mematok harga sekitar Rp340.000 per bulan untuk volume yang sama.
Namun demikian, prospek ADSL di Indonesia tampaknya akan makin dipicu oleh kemajuan teknologi DSL hingga ke IPTV yang dibahas di atas.
Walaupun penerapan teknologi semacam IPTV di Indonesia tampaknya baru akan diujicobakan ketika pita lebar sudah makin layak pasar, tidak tertutup kemungkinan untuk membuat peluang baru seperti konsep home office.
Home office sangat penting artinya di kota metropolitan seperti Jakarta Raya. Dengan tingkat kemacetan yang tinggi akibat pertambahan kendaraan 350 roda empat setiap hari dan panjang jalan yang hanya 5.000 km, perlu dipikirkan mode lain cara bekerja.
Dengan demikian tumpukan kendaraan di pagi dan sore hari yang menghabiskan energi dan waktu bisa dihemat.
Jika kira-kira seorang karyawan bisa melakukan dua jam kerja di rumah pada saat-saat sibuk lewat jaringan pita lebar berkecepatan 1.000 kbps, dalam waktu satu bulan bisa diselamatkan sampai 40 jam kerja. Belum lagi jika kita menghitung efek polusi udara.
Bagi karyawan perempuan yang mempunyai anak kecil di rumah, teknologi pita lebar akan mampu menolong mendamaikan antara tuntutan naluriah seorang ibu dan tuntutan profesi.
Di Jerman, konsep Heimarbeit ini telah dilakukan di beberapa perusahaan yang juga mempekerjakan para ibu.
Namun tentu saja konsep home office ini membutuhkan proses pembudayaan yang harus dimulai sejak dini. Ini berkaitan dengan pemenuhan target sekaligus konsep kerja mandiri.
Pita lebar dapat menjadi peluang sekaligus peningkat efisiensi kerja di kota besar.

Oleh Estananto Alumnus Teknik Fisika ITB, tinggal di Jerman

© Copyright 2001 Bisnis Indonesia. All rights reserved. Reproduction in whole or in part without permission is prohibited.

Tantangan Industri Semikonduktor era Nanoteknologi

Tantangan Industri Semikonduktor era Nanoteknologi

dimuat di halaman web alumni Teknik Fisika ITB

Banyak orang merujuk pada hukum Moore, bahwa jumlah transistor dalam suatu rangkaian terintegrasi (IC) akan menjadi dua kali lipat dalam 18 bulan. Ramalan ini terbukti dalam produk-produk IC sehari-hari. Dulu kita kenal prosesor Intel seri 4004, hingga 286, 386, 486, Pentium, dan hingga kini Pentium 4. Jumlah transistor pada Intel 4004 tahun 1971 “hanya” 2300 transistor, sementara pad Pentium II tahun 1997 kita
mendapati 7,5 juta transistor di dalamnya. Pentium 4 malah mengandung 55 juta transistor di dalamnya.
Jangan terkejut jika dalam waktu dekat akan ada mikroprosesor yang mengandung 1 miliar transistor. Tentu saja jumlah transistor sebesar itu menunjukkan,
bahwa ukuran setiap transistor itu amat kecilnya. Kalau tahun 1970-an transistor berukuran lebih dari 1 mikrometer (1 mikrometer adalah sepersejuta meter), maka kini perusahaan-perusahaan semikonduktor berpacu di kisaran 100 nanometer (100 sepersemilyar meter), dengan kemampuan yang makin meningkat pula. Kalau tahun 1970-an kecepatan proses mikroprosesor hanya 0,1 MHz, kini Pentium mampu bekerja di kisaran 1 GHz. Benar-benar luar biasa hasil rekayasa ini.
Meningkatnya unjuk kerja itu amat berkaitan dengan berkurangnya ukuran transistor. Berkurangnya tegangan (voltase) yang dibutuhkan oleh setiap transistor dan di saat yang sama mengurangi waktu tunda (delay time), yakni beda waktu antara masukan dan keluaran dari sebuah rangkaian transistor, jelas memperbaiki kemampuan dalam bentuk frekuensi yang disebutkan di atas. Karena jumlah transistor yang makin banyak pula,
dimungkinkan terwujudnya aplikasi-aplikasi kompleks. Telefon genggam yang dilengkapi dengan video adalah salah satu contoh yang tidak terbayangkan tahun 1970-an.
Akan tetapi timbul masalah baru karena ukuran transistor yang di bawah 100 nanometer itu. Karena jumlah transistor yang mencapai puluhan juta dalam ruang yang sempit (hanya beberapa sentimeter persegi), maka jumlah total daya yang dibutuhkan juga meningkat sangat tajam. Sebagai gambaran, prosesor Intel Pentium membutuhkan 100 Watt daya, padahal tahun 1970-an daya yang dibutuhkan hanya sekitar 0,1 Watt. Diprediksikan bahwa dalam tahun-tahun mendatang sebuah mikroprosesor akan membutuhkan 500 Watt, bahkan seknario paling buruk bisa menjadi 18 Kilowatt. Kepadatan daya ini per sentimeter persegi bahkan bisa menyamai nozzle roket
atau reaktor nuklir. Untuk itu, dibutuhkan terobosan baru agar perkiraan itu tidak terjadi.
Inilah salah satu tantangan industri semikonduktor modern, yaitu mengurangi disipasi energi transistor. Memang mengecilnya ukuran transistor berefek positif, yaitu meningkatnya arus dari sumber (source) ke penguras (drain) pada saat transistor menyala (on). Ini pada gilirannya mengakibatkan berkurangnya waktu tunda (delay) yang berbanding terbalik dengan frekuensi. Akibatnya frekuensi meningkat yang berarti unjuk kerja transistor - dan rangkaian terintegrasi secara keseluruhan - meningkat. Akan tetapi, dengan makin tipisnya lapisan oksida pada gerbang (gate) transistor, arus *bocor* melalui gerbang bisa jadi meningkat. Ini masih ditambah dengan fenomena kapasitansi parasitik, yaitu rugi energi yang diakibatkan oleh kapasitansi yang muncul sebagai parasit dalam rangkaian, baik pada transistor sendiri maupun pada “kawat” (wire) yang menghubungkan satu rangkaian transistor dengan transistor lainnya.
Ada beberapa cara untuk mengatasinya. Desain transistor SOI (Silicon on Insulator) meletakkan insulator antara gerbang dan substrat sehingga mencegah arus bocor. Atau, dengan menjadikan material yang berkonstanta dielektrik tinggi pada gerbang yang juga mencegah mengalirnya arus bocor gerbang ynag dapat menjadikan kegagalan operasi transistor. Desain FinFET, yang menambah permukaan kontak gerbang untuk mengontrol arus nyala I(on). Atau, bisa juga dengan memperbaiki material silikon menjadi silikon renggang (strained silicon) sehingga memperkecil tahanan (resistance).
Tantangan lain muncul di bidang litografi: karena ukuran transistor yang akan dicetak berukuran di bawah 100 nanometer, maka dibutuhkan teknologi yang bisa
mencetak dengan panjang gelombang sekitar 100 nm. Ini adalah salah satu titik kritis pembuatan transistor beukuran nano, karena bisa berakibat pencetakan terjadi tidak sempurna. Kini muncul berbagai teknologi baru seperti teknologi penenggeleman (immersion technology) 193 nm dengan sumber laser tertentu, dan teknik OPC (optical proximity correction).
Tantangan-tantangan ini memunculkan harapan akan munculnya generasi transistor Terahertz (satu trilyun Hertz). Tinggal kita harus memilih, akan jadi penonton, pengguna, atau pemain.

Estananto, alumni TF-ITB, kini bekerja di sebuah perusahaan desain semikonduktor.