TEKNOLOGI CHIP

TEKNOLOGI CHIP

Anjani Suryana (37527)

Jurusan Teknik Fisika FT UGM

Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 INDONESIA

suryana.anjani@gmail.com

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.

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;

http://tsulaksana.wordpress.com/2011/06/29/vlsi-fpga-fpaa-dan-vhdl/

http://ndoware.com/asic-vs-fpga.html

adit279.wordpress.com/.../asic-application-specific