Memahami Integrated Circuit (IC)

Dear sahabat BT senang bisa jumpa lagi. Hari ini Om BT kembali akan sharing tentang memahami Integrated Circuit (IC). IC adalah  komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain.

Integrated Circuit (IC) adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika. IC juga dikenal dengan istilah sirkuit terpadu.

Sejarah Singkat IC

Jack Kilby adalah penemu Integrated Circuit (IC) alias sirkuit terpadu yang sekarang digunakan untuk pembuatan mikroprosesor komputer. Kilby menemukan konsep IC ini ketika bekerja di Texas Instruments pada tahun 1958.

Pada tahun 2000, Kilby mendapatkan penghargaan Nobel dalam bidang Fisika berkat penemuan sirkuit terpadu (integrated circuit) tersebut.

Satu IC dapat berisi ribuan bahkan jutaan komponen elektronika seperti resistor, capacitor dan transistor.  Prosesor Pentium IV berisi lebih dari 10 juta transistor di dalam IC-nya.

Betapa kecilnya komponen-komponen elektronika tersebut hingga mampu berdesak- desakan dalam jumlah yang sangat banyak di dalam sebuah Integrated Circuit (IC) yang ukurannya tidak lebih dari 25 cm2. 

Itulah kehebatan teknologi elektronika. IC pada umumnya  berwarna  hitam  dengan  kaki-kaki  yang  banyak  sehingga  kadang  disebut  dengan komponen “kaki seribu”.

Bila Anda pernah membuka casing komputer atau peralatan elektronik lainnya dan melongok ke dalamnya, Anda akan melihat banyak sekali benda segi panjang atau bujur sangkar berwarna hitam atau kadang abu-abu dengan tulisan kode-kode tertentu di punggungnya, itulah yang dinamakan dengan IC.

Pada awalnya jumlah komponen yang dapat dimasukkan ke dalam sebuah IC sangat terbatas. Perkembangan teknologi IC mampu mengatasi hal ini sehingga kita mengenal istilah LSI, VLSI dan ULSI.

LSI adalah singkatan dari Large Scale Integration sedangkan VLSI adalah singkatan dari Very LSI dan ULSI dari Ultra LSI. ULSI mengandung jumlah transistor lebih banyak dibandingkan VLSI dan seterusnya.

Pada tahun 1965, pendiri Intel Gordon Moore mengatakan bahwa jumlah transistor per inci persegi di dalam sebuah IC akan meningkat dua kali lipat setiap tahun dan ini menjadi kenyataan.   

Lalu bagaimana caranya memasukkan berjuta-juta transistor ke dalam sebuah IC seperti prosesor Pentium IV? Hal ini dapat dilaksanakan dengan ditemukannya teknologi Nano yang memungkinkan untuk membuat transistor dengan ukuran 0,18 micron atau 0,18 x 10-6  m, betapa kecilnya.

Proses Pembuatan IC

Proses pembuatan IC diawali dari merancang rangkaian elektronika sesuai dengan fungsi yang diharapkan. Rancangan ini kemudian dituangkan ke bentuk IC melalui proses yang cukup panjang dan hati-hati. Wadah yang digunakan untuk mengimplementasikan rangkaian elektronika ini dinamakan dengan wafer.

Satu lembar wafer dapat berharga berjuta-juta rupiah sehingga agar break event point atau kembali modal plus keuntungan, pabrik pembuat Integrated Circuit (IC) akan memproduksinya dalam jumlah besar.

Pengerjaan IC ini harus dilakukan dalam ruangan dengan suhu di bawah 18 derajat celcius dengan konsentrasi debu satu pro mil atau 1/1000 dan pekerjanya harus menggunakan pakaian khusus seperti dokter bedah.

Mengapa demikian ? Aturan ini diberlakukan untuk mencegah debu yang menempel di baju, di tangan atau yang melayang di udara menempel pada rancangan rangkaian elektronika di wafer.   

Pada kadar tertentu, debu yang menempel dapat mempengaruhi karakteristik Integrated Circuit (IC) yang dibuat dan dapat menggagalkan produksi.

Kegiatan  pembuatan  IC seperti  di  atas  tidak  sulit  untuk  rangkaian-rangkaian  sederhana dengan jumlah komponen yang minim. Namun pada saat rangkaian yang akan diimplementasikan sangat kompleks dengan komponen   yang   ribuan   jumlahnya   diperlukan  cara   lain   agar perancangannya lebih cepat dan meminimisasi kemungkinan kesalahan yang dapat berakibat fatal.

Dengan tujuan agar IC yang dibuat telah benar-benar memenuhi persyaratan yang diberikan, dirancanglah suatu perangkat lunak (software) untuk tugas-tugas peracangan IC yang dinamakan dengan Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHSIC HDL) yang lebih dikenal dengan VHDL.

Jenis-Jenis Integrated Circuit (IC)

Integrated Circuit (IC) yang paling banyak digunakan secara luas saat ini adalah IC digital yang dipergunakan untuk peralatan komputer, kalkulator dan system kontrol elektronik lainnya. IC digital bekerja dengan dasar pengoperasian bilangan Biner Logic (bilangan dasar 2) yaitu hanya mengenal dua kondisi saja 1 (on) dan 0 (off).

1. IC TTL (Transistor Transistor Logic)

Jenis Integrated Circuit (IC) digital terdapat 2 (dua) jenis yaitu TTL dan CMOS. Jenis IC-TTL dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya dan fungsinya dipergunakan untuk berbagai variasi Logic, sehingga dinamakan Transistor.

Transistor Logic Dalam satu kemasan Integrated Circuit (IC) terdapat beberapa macam gate (gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND, NAND, OR, NOR, XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoder, Encoder, Multiplexer dan Memory sehingga pin (kaki) Integrated Circuit (IC) jumlahnya banyak dan bervariasi ada yang 8,14,16,24 dan 40.

Pada gambar di bawah ini diperlihatkan Integrated Circuit (IC) dengan gerbang NAND yang mengeluarkan output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya. IC TTL dapat bekerja dengan diberi tegangan 5 Volt.

2. IC CMOS (Complementary with MOSFET)

Selain TTL, jenis Integrated Circuit (IC) digital lainnya adalah C-MOS (Complementary with MOSFET) yang berisi rangkaian yang merupakan gabungan dari beberap komponen MOSFET untuk membentuk gate-gate dengan fungsi logic seperti halnya IC-TTL.

Dalam satu kemasan IC C-MOS dapat berisi beberapa macam gate (gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND, NAND, OR, NOR, XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoders, Encoders, Multiflexer dan Memory.

Pada gambar di bawah ini diperlihatkan IC dengan gerbang NOR yang mengeluarkan output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya. IC C-MOS dapat bekerja dengan tegangan 12 Volt.

3. IC Linear (Linear IC’s)

Perbedaan utama dari Integrated Circuit (IC) Linear dengan Digital ialah fungsinya, dimana IC digital beroperasi dengan menggunakan sinyal kotak (square) yang hanya ada dua kondisi yaitu 0 atau 1 dan berfungsi sebagai switch/saklar.

Sedangkan IC linear pada umumnya menggunakan sinyal sinusoidal dan berfungsi sebagai amplifier (penguat). IC linear tidak melakukan fungsi logic seperti halnya Integrated Circuit (IC)-TTL maupun C-MOS dan yang paling populer IC linier didesain untuik dikerjakan sebagai penguat tegangan.

Dalam kemasan IC linier terdapat rangkaian linier, dimana kerja rangkaiannya akan bersifat proporsional atau akan mengeluarkan output yang sebanding dengan inputnya. Salah satu contoh IC linear adalah jenis Op-Amp.

Fungsi dan Aplikasi Integrated Circuit (IC)

Seperti yang telah dikatakan tadi bahwa fungsi dari komponen IC sangatlah bermacam-macam tergantung komponen penyusunnya. Namun jika dilihat dari fungsinya, IC dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis, yakni IC linier dan IC digital.

Berikut adalah beberapa fungsi dari IC linier dan IC digital.

1. Fungsi IC Linier

• Penguat Daya (Amplifier)
• Penguat Operasional (Op Amp)
• Penguat Sinyal (Signal Amplifier)
• Penguat Sinyal Mikro (Microwave Amplifier)
• Penguat RF dan IF
• Multiplier
• Voltage Comparator
• Regulator Tegangan (Voltage Regulator)
• Penerima Frekuensi Radio

2. Fungsi IC Digital

• Gerbang Logika
• Flip Flop
• Timer
• Counter
• Clock
• Multiplexer
• Memory
• Calculator
• Mikrokontrol
• Mikroprosesor

Demikian sharing Om BT tentang memahami Integrated Circuit (IC) yang Om BT rangkum dari berbagai sumber. Semoga bermanfaat! [www.blogteknisi.com]