TEKNOLOGI CHIP
Anjani Suryana (37527)
Jurusan
Teknik Fisika FT UGM
Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 INDONESIA
Abstrakà
Pada
tahun 1971, chip mikroprosesor 4040 pertama telah diproduksi oleh Intel untuk
sebuah konsorsium dua perusahaan Jepang. Chip 4004 mempunyai 2300 transistor
dan merupakan chip 4 bit, Chip-chip ini adalah dasar untuk perancangan
kalkulator yang diberi nama Busicom
yang merupakan kalkulator portable
pertama. Kalkulator ini adalah kalkulator 4 bit yang terdiri dari dua operasi
yaitu penambahan dan pengurangan.
1. PENDAHULUAN
IC (Integrated Circuit) adalah nama lain chip. IC adalah piranti elektronis yang
dibuat dari material semikonduktor. IC atau chip merupakan cikal bakal dari
sebuah komputer dan segala jenis device yang memakai teknologi micro-controller
lainnya.
IC ditemulan pada tahun 1958 oleh seorang insinyur bernama Jack Kilby yang bekerja pada Texas Intruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan sebuah konsep menggabungkan seluruh komponen elektronika dalam satu blok yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penemuan itu kemudian dinamakan IC (Integrated Circuit) atau yang kemudian lazim disebut chip. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation, menemukan hal serupa, meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda.
Semenjak itu banyak riset yang dilakukan untuk mengembangkan IC (integrated circuit) atau Chip hingga saat ini. Seorang pendiri Intel, Gorden Moore, pada tahun 1965 memperkirakan bahwa jumlah transistor yang terdapat dalam sebuah IC akan bertambah 2 kali setiap 18 bulan sekali. Kecenderungan peningkatan jumlah transistor ini telah terbukti setelah sekian lama dan diperkirakan akan terus berlanjut.
Hal ini dapat dilihat pada perkembangan IC, sebuah 64-Mbit DRAM yang pertama kali di pasaran pada tahun 1994, terdiri dari 3 juta transistor. Dan microprocessor Intel Pentium 4 terdiri lebih dari 42 juta transistor dan kira-kira terdapat 281 IC didalamnya. Bahkan berdasar pada International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS), diharapkan akan tersedia sebuah chip yang terdiri dari 3 milyar transistor pada tahun 2008.
IC sendiri dipergunakan untuk bermacam-macam piranti, termasuk televisi, telepon seluler, komputer, mesin-mesin industri, serta berbagai perlengkapan audio dan video.
IC ditemulan pada tahun 1958 oleh seorang insinyur bernama Jack Kilby yang bekerja pada Texas Intruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan sebuah konsep menggabungkan seluruh komponen elektronika dalam satu blok yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penemuan itu kemudian dinamakan IC (Integrated Circuit) atau yang kemudian lazim disebut chip. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation, menemukan hal serupa, meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda.
Semenjak itu banyak riset yang dilakukan untuk mengembangkan IC (integrated circuit) atau Chip hingga saat ini. Seorang pendiri Intel, Gorden Moore, pada tahun 1965 memperkirakan bahwa jumlah transistor yang terdapat dalam sebuah IC akan bertambah 2 kali setiap 18 bulan sekali. Kecenderungan peningkatan jumlah transistor ini telah terbukti setelah sekian lama dan diperkirakan akan terus berlanjut.
Hal ini dapat dilihat pada perkembangan IC, sebuah 64-Mbit DRAM yang pertama kali di pasaran pada tahun 1994, terdiri dari 3 juta transistor. Dan microprocessor Intel Pentium 4 terdiri lebih dari 42 juta transistor dan kira-kira terdapat 281 IC didalamnya. Bahkan berdasar pada International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS), diharapkan akan tersedia sebuah chip yang terdiri dari 3 milyar transistor pada tahun 2008.
IC sendiri dipergunakan untuk bermacam-macam piranti, termasuk televisi, telepon seluler, komputer, mesin-mesin industri, serta berbagai perlengkapan audio dan video.
Tahun 1969, Intel Corporation yang dipelopori oleh
Bob Noice dan Gordon Moore membuat chip-chip memori untuk industri komputer
mainframe. Pada tahun 1971, chip mikroprosesor 4040 pertama telah diproduksi
oleh Intel untuk sebuah konsorsium dua perusahaan Jepang. Chip 4004 mempunyai
2300 transistor dan merupakan chip 4 bit, Chip-chip ini adalah dasar untuk
perancangan kalkulator yang diberi nama Busicom
yang merupakan kalkulator portable
pertama. Kalkulator ini adalah kalkulator 4 bit yang terdiri dari dua operasi
yaitu penambahan dan pengurangan. Chip 4040 ini cukup sukses yang kemudian
diikuti oleh mikroprosesor 8 bit pertama yaitu mikroprosesor 8008 dengan 3300
transistor. Ini merupakan mikroprosesor 8 bit sederhana dengan segala
keterbatasan sumber daya, kurangnya mekanisme interrupt, multiplexed
address dan data busses.
Pada awal
tahun 1974 Intel mengeluarkan chip mikroprosesor 8 bit pertama yang kaya dengan
fitur-fitur, chip ini diberi nama Intel 8080 dengan 6000 transistor yang
digunakan sebagai mikroprosesor untuk komputer di rumah-rumah. Kesuksesan
mikroprosesor 8080 telah membuat perusahaan lain seperti Motorola
memperkenalkan chip 8-bit 6800, disbanding dengan 8080 chip ini mempunyai
perbedaan arsitektur tetapi meskipun demikian chip ini cukup popular dipasaran.
Pada tahun 1976, Zilog memperkenalkan mikroprosesor Z80 yang mana chip ini
lebih maju dibanding 8080. Hal ini disebabkan instruction set Z80 cocok dengan 8080, dan hal ini pula yang
menyebabkan Z80 menjadi mikroprosesor paling sukses dipasaran pada zamannya.
Teknologi
semikonduktor terus berkembang sehingga memungkinkan manusia untuk membuat
piranti semikonduktor yang dapat diprogram (programmable
device) sesuai dengan keperluan. Semikonduktor yang termasuk dalam jenis
ini antara lain mikroprosesor, mikrokontroller, CPLD (Complex Programmable Logic Device) dan FPGA (Field Programmable Gate Array). Penggunaan piranti yang programmable memiliki keuntungan,
terutama dalam hal penekanan biaya, penghematan ruang dan fleksibilitas yang
tinggi. Dengan manipulasi software,
piranti programmable dapat
meminimumkan penggunaan piranti fisik dan mengoptimalkan unjuk kerja sistem.
Itulah
beberapa penjelasan tentang sejarah chip dan perkembangannya sampai saat ini.
Pada tulisan
ini saya akan sedikit membahas paper yang sebelumnya yaitu “ system embedded
pada kalkulalor “.
2.
PEMBAHASAN
Dalam dunia
digital,dikenal istilah chip elektronis,sebagaimana yang sudah dijelaskan bahwa
chip adalah suatu modul digital yang dapat melakukan suatu fungsi atau kerja
tertentu. Pada paper sebelumnya saya sedikit membahas tentang system embedded
pada kalkulator yang didalamnnya mempunyai chip mikrokontroller yaitu ATMEGA16
yang ditanamkan pada kalkulator tersebut. Ada dua jenis chip/IC yaitu; ASIC
(Aplication Specific Integrated Circuit). ASIC adalah chip khusus yang
diperoduksi oleh pabrik untuk menyelesaikan persoalan khusus (spesifik terhadap
masalah tertentu). Sementara programmable circuit adalah chip yang dapat
deprogram ulang untuk menjalankan fungsi yang bervariasi tergantung pada sang
pemakai atau user.
Ada beberapa
macam penggolongan chip,diantaranya ;
è FPGA
(Field Programmable Gate Array),adalah komponen elektronika yang dapat
deprogram ulang. Komponen ini trdiri dari gerbang- gerbang logika yang tersusun
sebagai array dengan hubungan antar gerbang yang dapat diatur lansung oleh
programmer. Selain itu FPGA biasanya juga memiliki elemen memori yang telah
tersemat. Salah satu produk FPGA yang terkenal berasal dari altera. Harga FPGA
relative lebih murah,chip ini juga dapat deprogram sesuai kebutuhan.
è CPLD
(Complex Prgrammable Logic Device),adalah piranti yang dapat deprogram dengan
kompleksitas antara PAL dan FPGA secara arsitektural CPLD memberikan kedua
fitur dari kedua chip tersebut salah satu kemampuan chip tersebut adalah ia
dapat langsung berjalan/start up berkat adanya ROM internal.
è PAL
(Programmable Array oo Logic),adalah chip sederhana yang dapat di program
dengan dua jenis gerbang logika sebagai penyusun logic array. Arsitektur PAL
sangat sederhana gerbang-gerbang OR disusun membentuk array kemudian setiap
input yang ada disusun melintang terhadap input ke gerbang.
è ASIC
(application specific integrated circuit) adlah microchip atau semikonduktor
yang dirancang untuk aplikasi dengan fungsi yang sangat spesifik atau CPU
dengan keperluan khusus sesuai dengan keperluan chip tersebut dibuat. ASIC biasanya digunakan pada produk
elektronik seperti kamera, handycam, printer, switch dan lain-lain. Rancangan
ASIC melibatkan banyak fungsi dari sebuah library dan mengintegrasikannya
kedalam sebuah sirkuit, dan biasanya didesain dalam format full custom
design. Dengan menggunakan format ini ada beberapa
keuntungan yang didapatkan, antara lain penggunaan area yang lebih sedikit,
peningkatan performa serta kemampuan pengintegrasian dengan komponen analog.
ASIC modern saat ini biasanya terdiri dari processor 32-bit, blok memori
seperti ROM, RAM, EEPROM, dan Flash serta komponen lainnya.
Pada paper
sebelumnya saya membahas tentang embedded system pada kalkulator dengan
menggunakan IC ATMEGA16 sebagai otak/chip dari kalkulator tersebut yang juga
merupakan embedded system. Kalkulator dikatakan embedded system karena memiliki
keypad sebagai input,IC sebagai embedded system pada kalkulataor dan display
pada kalkulator tersebut merupakan output atau hasil keluaran dari input yang
kita masukan.
Chip/IC yang digunakan
pada kalkulator yang sempat saya tuliskan dalam paper sebelumnnya adalah
ATMEGA16 yang merupakan salah satu dari FPGA,karena chip tersebut bias
deprogram ulang sesuai dengan kebutuhan user,dan tidak hanya dipakai pada
kalkulator saja melainkan juga bias dipakai pada beberapa peralatan elektronik
yang lainnya.
3.
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
Adapun
keunggulan dan kekurangan pada chip-chip tersebut adalah ;
Keunggulan
pada FPGA adalah ;
·
Performansi : kemampuan disain
system yang dapat beroprasi pada frekuensi yang semakin tinggi.
·
Kepadatan dan kapasitas ;
kemampuan meningkatkan integrasi system,penempatan lebih banyak system dalam
sebuah chip,dan penggunan seluruh gate yang ada di dalam FPGA yang membuat
keefektifan harga perancangan.
·
Mudah digunakan ; kemudahan
software yang mudah digunakan untuk perancangan dan kemampuan untuk menambah
disain baru pada system di FPGA yang sama pada saat yang berbeda
Sedangakan
beberapa kekurangan dari FPGA adalah sifat
program koneksinya yang masih volatile (menguap),sehingga jika aliran supply
terputus,program koneksinya akan hilang. Namun hal itu dapat diatasi dengan
menambahkan ROM pada rangkaiannya.
ASIC pada
umumnya sama dengan cara kerja IC lainnya yaitu dengan menggunakan sel logika,
yang merupakan suatu entitas dalam elektronika dan matematika boolean yang
mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik.
Sel logika biasanya diimplementasikan secara elektronis menggunakan dioda atau
transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan
komponen-komponen yang memanfaatkan sifat-sifat elektromagnetik (relay).
Tiap-tiap sel logika mempunyai beberapa jumlah masukan. Biasanya berjumlah dua
hingga 10 masukan. Sel-sel logika juga mempunyai keluaran yang berjumlah satu
atau dua, tergantung dari jenis fungsinya.
Sel logika dan
komponen lainnya disusun sedemikian rupa sehingga bisa digunakan untuk
keperluan khusus sesuai dengan tugas yang dikerjakannya, dan instruksi yang
ditempatkan pada chip tersebut adalah instruksi yang benar-benar bermanfaat
dengan tugas yang akan dilaksanakannya. Akibatnya, tentu biaya dari teknologi
tersebut akan lebih rendah, baik dari segi perancangan maupaun proses pabrikasi,
sehingga lebih bernilai ekonomis dan powerful.
4.
KESIMPULAN
Dalam dunia
digital,dikenal istilah chip elektronis,sebagaimana yang sudah dijelaskan bahwa
chip adalah suatu modul digital yang dapat melakukan suatu fungsi atau kerja
tertentu.
FPGA (Field
Programmable Gate Array),adalah komponen elektronika yang dapat deprogram
ulang. Komponen ini trdiri dari gerbang- gerbang logika yang tersusun sebagai
array dengan hubungan antar gerbang yang dapat diatur lansung oleh programmer.
Selain itu FPGA biasanya juga memiliki elemen memori yang telah tersemat. Salah
satu produk FPGA yang terkenal berasal dari altera. Harga FPGA relative lebih
murah,chip ini juga dapat deprogram sesuai kebutuhan. Tiadah jauh pula dengan ASIC yang pada umumnya sama dengan cara kerja IC lainnya
yaitu dengan menggunakan sel logika.
REFERENSI;
adit279.wordpress.com/.../asic-application-specific
