tirto.id - Lazimnya anak muda, Robert Noyce punya masalah duit. Meskipun berstatus anak seorang pemuka agama yang berkecukupan, Noyce harus berhenti sejenak dari bangku kuliah jurusan fisika di Grinnell College, Iowa, Amerika Serikat, untuk bekerja sebagai juru tulis pada perusahaan Equitable Life Insurance di Manhattan, New York, pada 1948. Keputusan itu diambil karena Noyce, menurut pengakuannya, "hanya memiliki uang senilai USD 5 di rekening bank dan USD 4 di dompet".
Tapi hidup Noyce diliputi kegembiraan. Di kota yang disebut Alicia Keys "jalanan akan membuat Anda terasa baru terus", Noyce menghabiskan malam dengan bercinta--ia konon berperawakan mempesona dan perusahaan asuransi tempatnya bekerja lebih banyak mempekerjakan perempuan. Tak ketinggalan, bukannya mengumpulkan uang agar dapat kembali melanjutkan studi, Noyce memilih menghamburkan duit untuk menonton drama, film, dan mengunjungi museum.
Sayangnya, Noyce rupanya tak bahagia. Ia mengaku "selalu merasa kesepian" dan selalu ingin kembali ke bangku kuliah. Untunglah, dosennya bernama Grant Gale tak pernah menyerah meminta Noyce kembali. Karena tahu anak didiknya ini adalah pecandu pengetahuan, Gale mengirim surat via Western Union. SAng guru memberi tahu bahwa telah diciptakan "perangkat tak biasa dan revolusioner, mirip bom atom". Perangkat baru tersebut, sebagaimana dikisahkan Leslie Berlin dalam bukunya berjudul The Man Behind the Microchip: Robert Noyce and the Invention of Silicon Valley (2005), adalah transistor.
Seketika Noyce terpesona. Usai membaca deskripsi singkat apa itu transistor, ia berpikir bahwa alat yang baru lahir dari rahim Bell Labs ini "merupakan barang luar biasa yang dapat menentukan masa depan". Tanpa pikir panjang, Noyce akhirnya melanjutkan studi fisika di Grinnell College dan kemudian bergabung pada Massachusetts Institute of Technology (MIT) untuk mempelajari apa saja yang bisa ia kembangkan melalui transistor.
Dari Walikota Silicon Valley Menuju Intel dan Krisis TSMC
Pada awal abad ke-20, teknologi bernama tabung vakum (vacuum tubes) lahir. Diciptakan fisikawan Inggris bernama John Ambrose Fleming, tabung vakum merupakan teknologi revolusioner yang memanfaatkan dua unit lempeng elektroda dan katoda yang dipanaskan. Ia dapat digunakan untuk mengendalikan dan memperkuat arus listrik.
Secara umum, tabung vakum merupakan teknologi di balik terciptanya radio, televisi, hingga pengeras suara yang bermunculan sepanjang masa Perang Dunia I. Namun, meskipun tabung vakum revolusioner, teknologi ini punya masalah desain: ringkih, lamban, dan boros. Pasalnya, tabung vakum memanfaatkan ruang hampa dalam proses kerja mengendalikan arus listrik. Ketika digunakan, ia memerlukan daya listrik yang tinggi--yang menghasilkan panas berlebihan. Bertahun-tahun usai diciptakan, banyak ilmuwan berusaha memperbaiki kelemahan tabung vakum ini.
Pada 23 Desember 1947, sirna sudah segala problematika teknis tabung vakum. Ilmuwan Bell Labs bernama John Bardeen dan Walter Brattain menciptakan transistor. Mereka berbekal teori dari rekan mereka, William Shockley, yang menyatakan bahwa arus listrik dapat dikendalikan dengan silinder kecil yang dilapisi silikon serta dipasang di dekat plat logam kecil.
Transistor, yang dianggap sebagai "hadiah Natal paling luar biasa" oleh Bell Labs, mengendalikan arus listrik dengan memanfaatkan material padat, bukan ruang hampa seperti tabung vakum. Material padat itu tak lain adalah silikon, yang tercipta dari pasir yang telah dimurnikan hingga 99,999999 persen.
Dunia elektronik pun menggeliat berkat penemuan transistor. Manusia akhirnya dapat menciptakan radio atau pengeras suara yang jauh lebih ringkas nan hemat daya. Namun, tak lama usai kembali ke bangku kuliah di Grinnell College, Robert Noyce sadar bahwa transistor dapat dimanfaatkan lebih dari sekedar untuk komponen radio atau pengeras suara. Sebagaimana tertuang dalam The Man Behind the Microchip: Robert Noyce and the Invention of Silicon Valley (2005), karena menggunakan silikon sebagai bahan baku, transistor memiliki elemen tak biasa bernama semikonduktor.
Di satu sisi, transistor memiliki kemampuan konduktor yang dapat menghantarkan arus listrik dengan mulus sebagaimana logam. Di sisi lainnya, transistor memiliki kemampuan isolator, yakni tidak dapat menghantarkan arus listrik. Yang lebih menarik, kemampuan konduktor dan isolator yang dimiliki transistor dapat/dimodifikasi, misalnya dengan pemberian stimulus khusus seperti cahaya, voltase, atau suhu transistor dapat diolah menjadi dua jenis, tipe-N dan tipe-P. Tatkala bertransformasi menjadi tipe-N, transistor akan memiliki elektron bermuatan negatif yang terikat pada atomnya. Saat berubah menjadi tipe-P, transistor mengandung muatan positif dari elektron. Jika tipe-N dan tipe-P saling melakukan kontak (junction), elektron dalam tubuh transistor dapat bergerak.
Bagi Noyce, sifat yang dimiliki secara alamiah dalam diri transistor tersebut memiliki potensi yang luar biasa jika dikembangkan. Usai hijrah dari Grinnell College ke MIT, Noyce menyatakan dalam disertasinya yang berjudul "A Photoelectric Investigation of Surface States On Insulator" bahwa transistor dapat dimanfaatkan sebagai "saklar on/off" ketika elektron-elektron yang terkandung di dalamnya dimanipulasi. Saat transistor yang dimanipulasi tersebut digabungkan dalam jumlah yang banyak, Noyce sukses menciptakan integrated circuit (IC) alias microchip. Inilah yang ia laporkan dalam studi lanjutan berjudul "Methods of Isolating Multiple Device". Menurut Leslie Berlin dalam bukunya, Microchip merupakan "jantung dari segala keajaiban saat ini" karena melalui microchip, binari--sistem bilangan basis dua yang menjadi pondasi dunia digital--dapat bekerja.
Microchip adalah papan sirkuit terintegrasi yang mengandung miliaran transistor, serta dioda dan resistor. Secara umum, microchip diaplikasikan ke dalam beragam fungsi, yakni sebagai prosesor (central processing unit/CPU), memori, media penyimpanan, bahkan menjadi sensor gambar/peka-cahaya (complementary metal oxile semiconductor/CMOS).
Usai berhasil menciptakan IC atau microchip dan lulus dari MIT, Noyce bekerja sebagai teknisi pada startup bernama Shockley Semiconductor. Sayangnya, meskipun pendiri startup ini tertarik untuk mengembangkan karya cipta Noyce, intrik politik perusahaan membuat Noyce memilih keluar dan mendirikan startup bernama Fairchild. Melalui Fairchild, Noyce membuat IC populer.
Namun, usai Fairchild semakin membesar dan menjadi perusahaan pada umumnya, intrik lainnya pun lahir. Akhirnya, bersama dengan Gordon Moore, Noyce mendirikan Intel.
Tentu, Noyce bukan hanya berhasil menciptakan microchip dan memasyarakatkannya melalui Intel. Kembali merujuk buku yang ditulis Berlin, Noyce, juga merupakan yang pertama menggaungkan konsep "offshore manufacturing" di ranah microchip. Konsep ini merujuk pada praktik di mana Intel merancang desain prosesor dan mendelegasikan produksinya ke perusahaan lain. Konsep ini akhirnya ditiru banyak perusahaan semikonduktor.
Merujuk buku yang ditulis Chen, produsen yang paling sukses membuat bentuk utuh prosesor (dan implementasi lain dari microchip) untuk perusahaan lain yang merancangnya adalah Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC).
Didirikan pada 1985 oleh mantan teknisi Texas Instrument bernama Morris Chang, TSMC memiliki kemampuan membuat prosesor dan produk-produk turunan microhip lainnya usai membeli lisensi teknologi semikonduktor dari Intel. Selain melisensi, TSMC pun memperoleh bantuan teknis dari pemerintah Taiwan yang membelikan perusahaan ini teknologi (paten) milik Radio Corporation of America (RCA). Di awal kemunculannya, TSMC menyelesaikan pesanan-pesanan kliennya dengan memanfaatkan skala produksi 180 nanometer (Pentium). Dan seiring dengan perkembangan zaman, TSMC pun memproses pesanan berskala 40 nanometer, 28 nanometer, dan kini, 5 nanometer (Apple M1).
Yang menarik, karena pabrik-pabrik milik TSMC berada di wilayah Asia yang dekat dengan manufaktur modul-modul teknologi lain, TSMC akhirnya menjadi produsen utama pencipta segala produk semikonduktor. Tak hanya Intel, perusahaan seperti Samsung, Sony, Qualcomm, AMD, Nvidia, Apple, hingga Microsoft mendelegasikan pembuatan produk utuh semikonduktor rancangan mereka kepada TSMC. Dengan kenyataan ini, pada 2013, misalnya, TSMC tercatat sebagai penguasa setengah pangsa pasar semikonduktor, dengan pendapatan mencapai USD 1,99 miliar. Dengan kata lain, ia menjadi tulang punggung dunia semikonduktor.
Sebelum Donald Trump menjadi Presiden Amerika Serikat, kesuksesan TSMC di dunia semikonduktor tidak jadi masalah. Sayangnya, Trump kemudian berkuasa dan mengeluarkan perpres yang aneh-aneh. Dimulai dengan kebijakan yang ditandatangani pada 16 April 2018, Trump memblokir akses impor-ekspor ZTE berdagang di AS dan memulai Perang dagang AS-Cina. Lalu, figuran film Home Alone 2 ini pun menaikkan tarif impor bagi produk-produk teknologi asal Cina yang hendak dijual ke AS, serta menambah daftar perusahaan yang diblokir (termasuk Huawei).
Cina tentu tak tinggal diam. Beijing merespons Gedung Putih dengan menaikkan tarif impor produk-produk AS yang hendak dijual ke Cina. Seiring berjalannya waktu, aksi saling balas dari dua kekuatan dunia ini tak terhindarkan.
TSMC akhirnya ikut terdampak. Pasalnya, berkat kebijakan One China Principle, Taiwan dianggap sebagai bagian dari Republik Rakyat Cina.
Selain adanya Perang Dagang AS-Cina yang membuat hubungan bisnis kedua negara memanas, muncul pula "tren aneh" di dunia teknologi, yakni perusahaan teknologi ramai-ramai menciptakan prosesornya sendiri. Apple menciptakan M1, Microsoft dengan SQ1, dan Samsung dengan Exynos. TSMC akhirnya menjadi tulang punggung penciptaan prosesor-prosesor tersebut sampai-sampai kebanjiran pesanan di luar kemampuan. Nahas, tatkala dunia menginjak 2020, Corona datang dan membuat banyak pabrik TSMC ditutup. Akhirnya, dampak dari Perang Dagang dan Corona membuat TSMC ambruk, kesulitan memenuhi pesanan produk-produk semikonduktor.
Krisis microchip akhirnya tak terbendung.
======================
Catatan: Pada waktu yang hampir bersamaan, teknisi Texas Instrument bernama Jack Kilby berhasil menciptakan IC. Noyce dan Kilby akhirnya dianggap sebagai duo penemu microchip. Namun, IC versi Noyce dinilai lebih sempurna hingga akhirnya dialah yang menggenggam predikat "bapak microchip" sekaligus "walikota Silicon Valley". Karena keterbatasan referensi, dalam rubrik Mozaik tentang transistor yang saya tulis, saya hanya mencantumkan nama Kilby sebagai penemu IC dan terlalu menggeneralisir fungsi transistor.
Editor: Windu Jusuf
