Teknologi Mikroelektronika Untuk Satelit Palapa

oleh:

Onno W. Purbo

	Dua generasi satelit Palapa telah diluncurkan untuk memenuhi kebutuhan sarana komunikasi di Indonesia yang kian hari terasa kian meningkat. Satelit komunikasi Palapa menjadi tumpuan yang tak terindahkan bagi sistem komunikasi di negara kepulauan terbesar di muka bumi. Agar satelit Palapa dapat bekerja terus menerus dalam jangka waktu lama, keandalan merupakan hal yang mutlak dipenuhi. Jenis teknologi mikroelektronika dalam satelit sangat menentukan keberhasilan Palapa mengemban tugasnya.
	Kondisi lingkungan ruang angkasa yang sangat tidak bersahabat merupakan musuh besar bagi rangkaian elektronik di dalam satelit. Radiasi sinar kosmis di ruang angkasa akan menimbulkan ionisasi muatan listrik dalam rangkaian elektronik terintegrasi di satelit. Hal ini yang akan menyebabkan kesalahan-kesalahan dalam pekerjaan yang dilakukan oleh peralatan elektronik dalam satelit. Untuk meredam dampak radiasi sinar kosmis pada rangkaian elektronik terintegrasi perlu digunakan teknologi mikroelektronika khusus. Dengan menggunakan teknologi mikroelektronika ruang angkasa ini, keandalan satelit akan meningkat dan memungkinkan satelit bekerja secara terus menerus dalam waktu lama.
	Adanya lapisan-lapisan pelindung diluar badan satelit tentunya akan meredam terobosan sinar kosmis ke dalam badan satelit. Walau demikian tak mungkin dihindarkan sebagian radiasi akan berhasil menembus lapisan penahan dan akhirnya menyerang rangkaian-rangkaian elektronik terintegrasi dalam satelit yang pada akhirnya mengganggu kerja satelit secara keseluruhan. Usaha-usaha terus dilakukan oleh berbagai lembaga penelitian dan universitas di dunia untuk mengurangi gangguan yang disebabkan oleh radiasi sinar kosmis terhadap rangkaian elektronik terintegrasi khususnya untuk penggunaan di ruang angkasa. Saat ini, penggunaan lapisan isolasi dibawah rangkaian elektronik terintegrasi merupakan cara yang cukup efektif untuk mengisolasi muatan bebas yang dibangkitkan oleh sinar kosmis agar tidak menyerang transistor pada rangkaian terintegrasi. Dengan adanya lapisan isolasi, sebagian besar muatan listrik bebas yang dibangkitkan oleh radiasi sinar kosmis akan tertahan oleh lapisan isolasi.
	Bagaimanakah cara membuat lapisan isolasi ini? bagaimana cara membuat rangkaian elektronik terintegrasi diatas lapisan isolasi? mungkinkah hal ini dilakukan di Indonesia? Pertanyaan-pertanyaan ini sering menantang para ilmuwan di persada Nusantara yang bergerak di dunia mikroelektronika. Pesatnya penggunaan komputer di Indonesia telah mendorong kompetisi yang sangat ketat diantara industri pembuat peralatan mesin pintar ini. Kemampuan untuk membuat sendiri peralatan dan komponen untuk mesin pintar sangat diperlukan untuk menekan biaya produksi secara keseluruhan.
	Saat ini, penelitian dan pengembangan untuk membuat rangkaian terintegrasi yang merupakan teknologi inti bagi peralatan komputer tengah giat-giatnya dilakukan oleh berbagai lembaga di Indonesia. Di motori antara lain oleh Prof. Dr. Samaun Samadikun di PAU Mikroelektronika, Prof. Dr. Barmawi di jurusan Fisika ITB, Dr. DaSilva di jurusan Fisika UI dan Dr. Toto di PusLitBang Telkoma-LIPI teknologi mikroelektronika di Indonesia berjalan ke arah bentuk yang lebih matang. Khususnya untuk aplikasi rangkaian elektronik terintegrasi berkecepatan tinggi di lingkungan beradiasi tinggi, beberapa karyasiswa dari PAU Mikroelektronika yang sedang berada di luar negeri berkesempatan untuk membuat rangkaian elektronik terintegrasi untuk keperluan tersebut.
	Saat ini teknologi rangkaian elektronik terintegrasi didominasi oleh bahan Silikon yang juga merupakan bahan dasar pembentuk planit bumi. Sifat penghantar listrik dari material Silikon dapat kita atur dengan mudah. Di samping itu, bahan Silikon dapat pula dengan mudah menjadi bahan yang samasekali tidak menghantarkan listrik. Hal ini dilakukan dengan mencampurkan silikon dengan zat asam (oksigen) untuk menjadikannya sebagai lapisan oksida silikon. Lapisan oksida silikon merupakan lapisan bening yang tembus cahaya seperti gelas dan berfungsi sebagai isolator bagi muatan listrik.
	Dengan menggunakan tungku suhu tinggi yang ada di PAU Mikroelektronika atau Puslitbang Telkoma-LIPI, lapisan oksida silikon yang merupakan isolator muatan listrik ditumbuhkan dengan menyalurkan zat asam (oksigen) pada suhu tinggi ke chip. Kemudian tungku LPCVD digunakan untuk meletakan lapisan tipis polysilikon di atas lapisan oksida silikon tersebut. Hasil akhir diperoleh sebuah lapisan tipis oksida silikon diantara dua buah lapisan silikon. Teknologi ini dikenal dengan sebutan Silicon-On-Insulator yang merupakan teknologi yang relatif baru dalam dunia mikroelektronika. Rangkaian elektronik terintegrasi untuk keperluan ruang angkasa dibangun pada lapisan tipis polysilikon di atas lapisan isolator. Transistor yang merupakan komponen dasar pembentuk rangkaian elektronik terintegrasi dibuat dengan menambah atau mengurangi elektron yang ada dalam bahan silikon. Dengan menggunakan fasilitas implantasi ion milik Puslitbang Telkoma-LIPI yang juga merupakan satu-satunya peralatan implantasi ion di kawasan Asia Tenggara, penambahan dan pengurangan elektron dapat dilakukan dengan mudah. Contoh hasil akhir penampang lintang transistor MOS diatas lapisan oksida silikon dapat kita lihat pada gambar.
	Sejauh manakah pembuatan rangkaian elektronik terintegrasi tengah dilakukan di Indonesia? Transistor MOS yang terpampang pada gambar merupakan transistor yang dapat dibuat menggunakan teknologi cukup sederhana. Di samping itu, proses pembuatannya tidak serumit proses pembuatan transistor lainnya misalnya transistor Bipolar yang banyak digunakan di radio-radio transistor. Kesulitan utama dalam pembuatan transistor tipe MOS adalah kebutuhan ruangan yang sangat bersih. Hal ini mutlak diperlukan agar tidak terjadi pengotoran yang berlebihan pada proses pembuatan transistor yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan transistor dalam menjalankan tugasnya. Saat ini hanya sedikit lembaga penelitian di Indonesia yang memiliki ruang kerja dengan kebersihan tinggi yang dapat digunakan untuk membuat transistor dan rangkaian elektronik terintegrasi. Di antara lembaga penelitian yang ada di Indonesia, mungkin hanya Puslitbang Telkoma-LIPI dan PAU Mikroelektronika yang mempunyai ruangan laboratorium dengan kebersihan tinggi yang mungkin digunakan untuk membuat transistor dan rangkaian terintegrasi. Beberapa proses telah dikembangkan untuk membuat rangkaian terintegrasi di Indonesia, antara lain rangkaian terintegrasi menggunakan transistor jenis MOS di PAU Mikroelektronika yang tengah dilakukan oleh Bapak Irman, Bapak Adang Suwandi dan Bapak Reka Rio. Dengan melakukan sedikit perubahan dalam proses pembuatan rangkaian elektronik terintegrasi diatas, rangkaian elektronik terintegrasi yang mempunyai daya tahan tinggi terhadap radiasi sinar kosmis dapat dibangun di Indonesia. Tentunya dengan adanya kerjasama yang telah terjalin baik dengan berbagai lembaga penelitian seperti Puslitbang Telkoma-LIPI dan perguruan tinggi seperti jurusan Teknik Elektro, Fisika di ITB dan di UI, bukan hal yang mustahil jika lembaga-lembaga ini nantinya mampu membuat rangkaian terintegrasi untuk keperluan ruang angkasa yang dapat diterbangkan bersama-sama dengan Palapa.
	Ilmu pengetahuan dalam pembuatan rangkaian elektronik terintegrasi merupakan sebuah sumber daya yang tak ternilai harganya. Ilmu ini merupakan salah satu kunci kemajuan teknologi yang ada di Amerika Serikat, Jepang dan Eropa. Dedikasi dan semangat kerja yang tinggi dari para penelitian di berbagai lembaga penelitian di Indonesia merupakan modal yang tak ternilai harganya. Dengan dorongan dari Bapak Menteri Ristek Prof. Dr. B.J. Habibie kepada dunia mikroelektronika di Indonesia, kesempatan untuk berkembang, bekerja sama antara berbagai lembaga penelitian dan industri pengguna teknologi mikroelektronika menjadi lebih terbuka. Semoga dalam beberapa tahun mendatang, kita dapat melihat kemampuan bangsa Indonesia dalam membuat sendiri satelit Palapa. Tulisan ini dibuat untuk mendukung pembuatan satelit Palapa yang tengah dilakukan oleh para peneliti di Industri Pesawat Terbang Nusantara (IPTN).

Onno W. Purbo staf di jurusan teknik elektro dan PAU Mikroelektronika ITB. Saat ini sedang menempuh program Ph.D di University of Waterloo, Kanada.

KETERANGAN GAMBAR

Penampang lintang transistor tipe MOS yang dibuat diatas lapisan oksida silikon. Transistor ini menjadi komponen utama untuk membuat rangkaian terintegrasi untuk satelit Palapa.