Apa itu cip komputer?
Cip komputer adalah sebuah wafer tipis dari bahan semikonduktor dengan sirkuit elektronik tersemat. Cip komputer berisi jutaan komponen elektronik mikroskopis yang disebut transistor yang mengirimkan sinyal data. Awalnya, cip berukuran besar secara fisik, dan kegiatan komputasi hanya dilakukan di laboratorium nasional, universitas, atau perusahaan besar. Inovasi lebih lanjut dalam teknologi cip komputer menghasilkan pengembangan prosesor performa tinggi yang mendukung semua tipe analitik lanjutan, grafik, dan aplikasi machine learning. Karena ukuran cip komputer dikurangi, komputer yang lebih kecil mungkin untuk dibuat sehingga dapat digunakan di rumah. Saat ini, cip komputer ada di mana-mana dalam hidup kita—dalam segala hal mulai dari microwave sampai sikat gigi.
Bagaimana cip komputer dibuat?
Cip komputer biasanya diproduksi di pabrik yang disebut pabrik fabrikasi atau fabrikasi. Cip tersebut terbuat dari silikon, unsur kimia yang biasa ditemukan di pasir. Silikon bersifat semikonduktor, yang berarti konduktivitas listriknya berada di antara logam seperti tembaga dan isolator seperti kaca.
Berikut ringkasan proses pembuatan cip.
Ekstraksi dan pembentukan silikon
Ingot silikon kristal tunggal diekstraksi dengan melelehkan dan memurnikan pasir. Ingot hampir 100% murni. Ingot tersebut dipotong menjadi cip setipis wafer yang dibersihkan, dipoles, dan dilapisi dengan lapisan silikon dioksida. Lapisan tambahan berbahan kimia yang dikenal sebagai photoresist ditambahkan di atas wafer silikon untuk meningkatkan fotosensitivitas. Tindakan pencegahan ketat dilakukan untuk memastikan tidak ada kontaminasi debu atau zat asing lainnya selama proses penambahan ini. Setelah cip silikon dasar siap, sirkuit elektronik dietsa di atasnya.
Etsa sirkuit
Wafer silikon ditutupi oleh pelat berpola sirkuit, yang disebut mask, dan dipaparkan menghadap sinar ultraviolet. Cahaya mengeraskan bahan photoresist yang terpapar dalam pola sirkuit. Gas panas kemudian melelehkan material yang terpapar untuk menampakkan silikon dioksida di bawahnya. Menyisakan lanskap 3D yang mereplikasi pola desain sirkuit mask.
Dalam proses pembuatan cip, etsa adalah menghilangkan lapisan secara kimiawi dari wafer, dan doping adalah masuknya pengotor untuk memodifikasi wafer. Proses etsa dan doping dapat diulang ratusan kali pada cip komputer yang sama untuk membuat sirkuit terpadu yang lebih kompleks.
Bagaimana cip komputer bekerja?
Cip komputer bekerja dengan mengirimkan sinyal listrik melalui elemen sirkuit.
Sirkuit terpadu analog
Sirkuit analog mengirimkan sinyal kontinu dan bervariasi dalam periode waktu tertentu. Sinyal output adalah fungsi linear dari input dengan tegangan berbanding lurus. Tipe sirkuit terpadu ini digunakan untuk fungsionalitas perangkat, seperti pengatur waktu, pembanding, pengatur tegangan, dan penguat operasional. Cip analog digunakan dalam generator sapuan, osilator, penguat audio, dan filter.
Sirkuit terpadu digital
Sirkuit digital mengirimkan sinyal terputus-putus atau biner. Tegangan output dapat tinggi atau rendah. Tegangan tinggi menunjukkan nilai Boolean 1 dan tegangan rendah menunjukkan nilai 0.
Sirkuit digital dirancang untuk melakukan operasi logika yang berbeda, seperti AND, OR, dan NAND. Misalnya, operasi OR logis berkorespondensi dengan penjumlahan Boolean dan merupakan dasar dari operasi penjumlahan komputer. Jadi, sirkuit terpadu digital membentuk dasar dari semua operasi komputasi. Sirkuit tersebut sangat penting untuk semua perangkat yang dapat diprogram, papan logika, mikrokontroler, dan memori.
Sirkuit terpadu sinyal campuran
Cip campuran menggabungkan elemen dari cip analog dan digital. Desain hibrida memungkinkan untuk memiliki cip yang berfungsi sebagai konverter digital-ke-analog dan analog-ke-digital. Sirkuit terpadu yang canggih ini adalah komponen inti lain dari komputasi modern.
Sirkuit kuantum
Sirkuit kuantum adalah tahap selanjutnya dari evolusi komputasi. Sirkuit kuantum adalah rutinitas komputasi yang menentukan serangkaian operasi kuantum logis pada qubit yang mendasarinya atau bit kuantum. Qubit diwakili oleh partikel kuantum yang berbeda dari sinyal digital boolean. Sinyal Boolean adalah 1 atau 0, tetapi qubit dapat ditempatkan dalam superposisi status. Cip dengan sirkuit kuantum membentuk dasar komputasi kuantum, yang merupakan teknologi baru.
Apa saja tipe cip komputer?
Cip komputer diklasifikasikan ke dalam empat kategori besar menurut fungsinya.
Cip memori
Cip memori menyimpan program dan data di komputer dan perangkat penyimpanan. Cip RAM menyediakan penyimpanan sementara, sedangkan flash drive dan solid state drive (SSD) dapat menyimpan informasi secara permanen. Unit memori flash dapat menyimpan data meskipun arus listrik dimatikan.
Cip logika
Cip logika atau prosesor memproses data untuk menyelesaikan tugas. Cip logika atau prosesor adalah otak dari perangkat elektronik modern. CPU adalah jenis cip logika utama yang ditemukan di mikroprosesor server dan perangkat keras komputasi lainnya. Namun, cip logika juga dapat dirancang untuk fungsi tertentu. Berikut beberapa contohnya:
- Unit pemrosesan grafis dirancang untuk mengoptimalkan tampilan visual
- Unit pemrosesan saraf dirancang untuk aplikasi deep learning dan machine learning
Baca mengenai machine learning »
ASIC
Cip terpadu khusus aplikasi (ASIC) dirancang untuk melakukan rutinitas pemrosesan berulang untuk aplikasi tertentu. Cip modern ini diproduksi dalam jumlah besar untuk peralatan dengan satu fungsi, seperti pemindai kode batang. Contoh lain adalah penambangan bitcoin, di mana ASIC melakukan rutinitas matematika kompleks yang diperlukan untuk menghasilkan bitcoin baru.
SoC
System on a chip (SoC) adalah jenis cip yang lebih baru. Semua komponen elektronik yang diperlukan untuk keseluruhan sistem dibuat dalam satu cip. Kemampuan SoC lebih luas daripada mikrokontroler. Mikrokontroler umumnya menggabungkan CPU dengan memori dan pemrosesan I/O. Namun, SoC dapat mengintegrasikan pemrosesan grafik, audio, kamera, dan video.
Bagaimana AWS berkontribusi pada inovasi cip komputer?
Amazon Web Services (AWS) telah menginvestasikan waktu bertahun-tahun untuk merancang cip komputer khusus yang dioptimalkan untuk cloud. Hasilnya, Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) menawarkan instans yang didukung oleh prosesor yang dirancang AWS, yang dioptimalkan untuk berbagai beban kerja komputasi, memori, serta penyimpanan intensif. Amazon EC2 juga menawarkan cip machine learning (ML) yang dibuat khusus untuk pelatihan dan inferensi ML.
Berikut adalah beberapa inovasi AWS lainnya:
- AWS Nitro System adalah platform dasar untuk instans Amazon EC2 generasi berikutnya. AWS Nitro System memungkinkan kami untuk berinovasi dengan lebih cepat, mengurangi banyak biaya untuk pelanggan kami, dan memberikan manfaat tambahan seperti peningkatan keamanan dan tipe instans baru.
- Prosesor AWS Graviton menghadirkan performa harga terbaik untuk aplikasi Anda. Instans berbasis AWS Graviton menghadirkan performa harga hingga 40% lebih baik daripada instans berbasis x86 yang sebanding.
- Akselerator AWS Inferentia dirancang untuk menghasilkan performa tinggi dengan biaya terendah bagi aplikasi inferensi deep learning Anda.
- Cip ML AWS Trainium dirancang untuk menyediakan performa harga terbaik guna melatih model deep learning di cloud.
Mulai gunakan instans AWS yang didukung oleh cip komputer khusus dengan membuat akun gratis sekarang juga.
