Kawan-kawan, ketergantungan kita dan seluruh dunia kepada material silikon luar biasa tinggi. Hampir semua elemen elektronika dan chip pemprosesan terbuat dari silikon. Penggunaan silikon untuk membuat chip, prosesor, NAND, flash NAND, panel surya, dan beragam produk lain, membuat elemen ini dijuluki sebagai unsur yang paling cerdas di bumi. Silikon adalah bahan same conductor dengan nomor atom 14, Terletak di golongan 4 tabel periodik. Nama silikon berasal dari bahasa latin silik atau silisis yang berarti batu api atau batu keras.
Silikon amolf murni pertama kali dibuat oleh John Jacob Bergelius pada tahun 1824 sedangkan silikon kristalin pertama dibuat oleh Henry Etienne pada tahun 1854. Kenapa silikon banyak digunakan sebagai bahan semikonduktor? Semikonduktor adalah bahan dengan sifat isolator dalam bentuk murni dan sifat konduktor ketika didoping atau ditambahkan dengan pengotor. Semikonduktor biasanya memiliki celah pita energi yang dibutuhkan elektron untuk melepaskan diri dari ikatan kovalen antara isolator dan konduktor.
Konduksi atau aliran muatan dalam semikonduktor disebabkan oleh pergerakan elektron bebas atau hole. Bahan semikonduktor biasanya terdapat dalam golongan 4 tabel periodik. Semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah silikon, germanium, dan galium arsenit Alasan utama dan paling menonjol untuk penggunaan silikon adalah jumlahnya yang melimpah Kerak bumi mengandung 28% silikon, terbanyak kedua setelah oksigen Unsur ini banyak tersedia dalam bentuk pasir silika dan kuarsa Wafer silikon yang digunakan untuk produksi IC dan komponen elektronik diproduksi menggunakan teknik yang efektif dan ekonomis.
Silikon murni atau silikon poli diperoleh dengan pasir kuarsa yang dibuat bereaksi dengan kokas untuk menghasilkan silikon metalurgi dalam tungku listrik. Silikon metalurgi kemudian diubah menjadi triklorosilan atau TCS dalam reaktor fluidis bed. Selanjutnya, TCS dimurnikan dengan distilasi dan kemudian didekomposisi menjadi filamen silikon panas dalam reaktor bersama dengan hidrogen.
Akhirnya yang dihasilkan adalah batang polisilikon. Batang polisilikon kemudian dikristalisasi menggunakan metode Krojalski untuk mendapatkan kristal silikon atau ingot. Ingot ini dipotong menjadi wafer menggunakan metode pemotongan kawat. Semua proses di atas dilakukan untuk mencapai diameter, orientasi, konduktivitas, konsentrasi doping, dan konsentrasi oksigen yang dibutuhkan untuk produksi wafer silikon. Sifat kimia silikon tergantung langsung pada struktur atau unsur.
Kristal silikon yang kebanyakan digunakan dalam elektronik terdiri dari struktur seperti berlian. Setiap sel satuan terdiri dari 8 atom dalam susunan kisi bravais. Hal ini membuat silikon murni sangat stabil pada suhu kamar jika dibandingkan dengan bahan lain seperti germanium. Silikon murni tidak terpengaruh oleh air, asam, atau uap. Silikon memiliki celah pita energi sedang sebesar 1,12 eV pada 0 derajat Kelvin.
Hal ini membuat silikon menjadi elemen yang stabil jika dibandingkan dengan germanium dalam mengurangi kemungkinan arus bocor. Arus balik dalam nanoampere juga sangat rendah. Tegangan maju untuk dioda silikon adalah 0,7 V yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan dioda germanium.
Ini membuatnya lebih stabil. dan meningkatkan penggunaan silikon sebagai penyara dalam perangkat elektronik. Silikon sangat populer ketika diperkenalkan pertama kali sebagai transistor.
Silikon bisa diberi tambahan yait lain untuk aplikasi semikonduktor. Karakter semikonduktor silikon yang bisa dikendalikan melalui tegangan dan arus listrik membuatnya bisa berubah jadi konduktor atau isolator. Sistem inilah yang digunakan dalam berbagai mosfet, chip, dan prosesor sebagai sistem logik. Alasan lain yang tidak kalah pentingnya kenapa silikon begitu populer adalah kemudahannya membentuk oksida.
Silikon dioksida adalah isolator yang paling banyak digunakan dalam teknologi IC karena sifat kimianya yang sangat stabil jika dibandingkan dengan oksida lain seperti germanium, yang larut dalam suhu air dan terurai pada suhu 800 derajat celcius. Silikon dioksida dapat ditumbuhkan secara thermal menggunakan oksigen di atas wafer silikon pada suhu yang lebih tinggi. atau disimpan menggunakan silen dan oksigen. Silikon dioksida digunakan dalam teknik fabrikasi IC seperti etsa, difusi, implamasi ion, dan lain-lain.
Silikon juga digunakan sebagai lapisan ultratin untuk perangkat MOS dan CMOS. Hal ini telah meningkatkan popularitas perangkat CMOS dengan impedansi masukan yang tinggi. Saat ini produsen silikon terbesar di dunia adalah China dengan produksi 6.000 ton per tahun, lalu disusul oleh Rusia.
Meskipun jumlah silikon melimpah dan produksinya banyak, namun dunia masih mengalami kelangkaan chip yang banyak mengambat produksi otomotif. Semakin canggih kendaraan, semakin rakus penggunaan chip. Baik mobil listrik atau mobil konvensional membutuhkan puluhan hingga ribuan chip.
Kelangkaan lebih disebabkan meningkatnya permintaan dan keterbatasan pabrik yang memproduksi chip. Hanya ada beberapa gelintir produsen chip di dunia yang mengendalikan teknologi ini. Dan tentu saja yang paling terkenal adalah TSMC Taiwan.
Oke kawan-kawan, demikian. Terima kasih.