Wolfspeed Kembangkan Silikon Karbida untuk AR & Komputasi Kuantum

Perusahaan teknologi semikonduktor Wolfspeed memperkenalkan teknologi silikon karbida transparan atau Transparent Silicon Carbide (TSiC™) untuk memperluas pemanfaatan silikon karbida (SiC) di luar industri semikonduktor konvensional. Teknologi ini dikembangkan untuk mendukung perangkat augmented reality (AR) generasi berikutnya, komputasi kuantum, serta berbagai aplikasi optik canggih.

Peluncuran komersial TSiC™ menjadi langkah penting bagi Wolfspeed dalam mengembangkan material yang memiliki karakteristik khusus untuk kebutuhan teknologi masa depan. Silikon karbida selama ini dikenal sebagai material semikonduktor yang memiliki ketahanan tinggi dan kemampuan menghantarkan panas dengan baik.

Melalui pengembangan TSiC™ kelas optik, Wolfspeed berupaya memanfaatkan karakteristik tersebut untuk menghadirkan material transparan dengan kemampuan optik yang sesuai bagi perangkat berteknologi tinggi.

Perusahaan yang tercatat di Bursa Efek New York dengan kode saham WOLF tersebut memiliki pengalaman lebih dari 35 tahun dalam pengembangan teknologi silikon karbida. Pengalaman itu mencakup pengembangan teknologi LED serta produksi High-Purity Semi-Insulating (HPSI).

Keahlian tersebut menjadi landasan bagi Wolfspeed untuk mengembangkan substrat silikon karbida dengan karakteristik yang dibutuhkan oleh industri optik dan komputasi kuantum.

Silikon Karbida untuk Kacamata AR Generasi Berikutnya

Salah satu potensi penggunaan TSiC™ adalah pengembangan waveguide untuk kacamata augmented reality. Waveguide merupakan komponen optik yang berfungsi mengarahkan cahaya dari sumber gambar menuju mata pengguna sehingga informasi digital dapat ditampilkan di atas pandangan terhadap lingkungan nyata.

Teknologi ini menjadi bagian penting dalam pengembangan kacamata AR yang ringan, nyaman digunakan, dan mampu menampilkan gambar berkualitas tinggi.

Namun, pengembangan kacamata AR selama ini menghadapi tantangan dalam menyeimbangkan beberapa kebutuhan sekaligus. Perangkat harus mampu menghadirkan bidang pandang yang luas, gambar yang tajam, serta bentuk yang ringkas dan ringan.

Keterbatasan material optik menjadi salah satu faktor yang menyulitkan penggabungan seluruh karakteristik tersebut dalam satu perangkat.

Wolfspeed mengembangkan substrat TSiC™ kelas optik dengan tingkat penyerapan cahaya yang sangat rendah dan permukaan wafer yang sangat rata. Kedua karakteristik ini penting untuk mendukung pengendalian cahaya dan menjaga kualitas komponen optik yang dihasilkan.

Selain itu, silikon karbida memiliki indeks bias tinggi, birefringensi rendah, tingkat kekerasan tinggi, serta konduktivitas termal yang baik.

Indeks bias menunjukkan seberapa besar cahaya dibelokkan ketika melewati suatu material. Dalam sistem optik, indeks bias yang tinggi dapat membantu mengarahkan cahaya secara lebih efektif, sehingga berpotensi mendukung desain waveguide yang lebih ringkas.

Sementara itu, birefringensi merupakan perbedaan indeks bias suatu material terhadap arah polarisasi cahaya. Birefringensi yang rendah dapat membantu menjaga karakteristik cahaya agar tetap sesuai dengan kebutuhan sistem optik.

Kombinasi karakteristik tersebut menjadikan silikon karbida sebagai salah satu material yang menjanjikan untuk pengembangan waveguide AR generasi berikutnya.

Barry Silverstein, pakar sistem layar dan optik dari University of Rochester, Amerika Serikat, menilai bahwa silikon karbida berpotensi mengatasi sejumlah keterbatasan yang selama ini menghambat pengembangan kacamata AR.

Silverstein sebelumnya menjabat sebagai Chief Technology Officer serta Senior Director of Optics and Display Products di Meta Reality Labs.

Menurutnya, industri selama bertahun-tahun menghadapi kesulitan dalam menghadirkan kacamata AR yang mampu menggabungkan bidang pandang luas, kualitas gambar tinggi, dan desain ringan. Ia menjelaskan bahwa indeks bias silikon karbida yang sangat tinggi memungkinkan waveguide satu lapis menjalankan fungsi yang sebelumnya membutuhkan susunan beberapa lapisan optik.

“Indeks biasnya yang sangat tinggi memungkinkan waveguide satu lapis melakukan pekerjaan yang sebelumnya membutuhkan susunan beberapa lapisan optik,” kata Silverstein.

Kemampuan tersebut berpotensi menyederhanakan desain sistem optik dan mengurangi kebutuhan komponen tambahan. Dengan demikian, pengembangan kacamata AR yang lebih ringkas dan nyaman digunakan sepanjang hari dapat menjadi lebih memungkinkan.

Silverstein menilai inovasi material seperti TSiC™ dapat membantu mengubah AR dari teknologi yang masih dianggap baru menjadi perangkat yang lebih praktis untuk penggunaan sehari-hari.

Meski demikian, manfaat tersebut masih bergantung pada pengembangan dan penerapan teknologi TSiC™ dalam sistem optik yang sesungguhnya.

Potensi Silikon Karbida dalam Komputasi Kuantum

Selain untuk perangkat AR, Wolfspeed juga melihat potensi besar TSiC™ dalam pengembangan komputasi kuantum. Komputer kuantum menggunakan prinsip mekanika kuantum untuk memproses informasi. Berbeda dengan komputer konvensional yang menggunakan bit bernilai nol atau satu, komputer kuantum memanfaatkan bit kuantum atau qubit.

Qubit dapat berada dalam superposisi keadaan kuantum, sehingga memungkinkan sistem kuantum melakukan jenis pemrosesan informasi yang berbeda dari komputer konvensional. Namun, salah satu tantangan utama dalam pengembangan komputer kuantum adalah menjaga keadaan kuantum agar tidak mudah terganggu oleh lingkungan sekitarnya.

Wolfspeed menyebut bahwa teknologi TSiC™ memiliki potensi untuk mendukung tiga fungsi penting dalam satu kristal silikon karbida, yakni menampung qubit, mempertahankan keadaan kuantumnya, serta mengirimkan informasi kuantum melalui cahaya.

Kemampuan menggabungkan fungsi-fungsi tersebut dalam satu material dapat membuka peluang untuk menyederhanakan sejumlah komponen dalam sistem komputasi kuantum. Penggunaan cahaya untuk membawa informasi kuantum juga berkaitan dengan bidang fotonika kuantum, yaitu teknologi yang memanfaatkan partikel cahaya atau foton untuk memproses dan mengirimkan informasi kuantum.

Integrasi antara material yang dapat menampung qubit dan sistem optik berpotensi mendukung pengembangan arsitektur komputasi kuantum yang lebih terintegrasi.

Meski demikian, potensi tersebut tidak berarti bahwa TSiC™ telah menjadi komputer kuantum yang siap digunakan. Teknologi ini masih merupakan material pendukung yang perlu dikembangkan dan diintegrasikan ke dalam sistem komputasi kuantum.

Wolfspeed Siapkan Pengembangan Substrat Berukuran Lebih Besar

Wolfspeed menyatakan bahwa pengembangan TSiC™ didukung oleh portofolio kekayaan intelektual yang kuat. Perusahaan menilai perlindungan terhadap teknologi yang dikembangkan menjadi bagian penting dalam mempertahankan keunggulan inovasinya.

Saat ini, Wolfspeed terus mengembangkan substrat silikon karbida kelas optik berukuran 200 milimeter atau 200 mm. Perusahaan juga mengembangkan teknologi TSiC™ berukuran 300 mm untuk mendukung kebutuhan pasar pada masa mendatang.

Pengembangan substrat berukuran lebih besar berpotensi membantu memenuhi kebutuhan produksi komponen optik dan semikonduktor dalam skala yang lebih luas.

Namun, keberhasilan komersialisasi teknologi ini akan bergantung pada kemampuan Wolfspeed menghasilkan substrat dengan kualitas yang konsisten, memenuhi kebutuhan industri, serta dapat diintegrasikan ke dalam produk akhir.

Katrin Feurle, Wakil Presiden Beyond Power di Wolfspeed, mengatakan bahwa inovasi silikon karbida yang dikembangkan perusahaan tidak hanya ditujukan untuk aplikasi semikonduktor tradisional.

Menurutnya, teknologi TSiC™ dan portofolio kekayaan intelektual Wolfspeed dapat membantu membuka peluang baru dalam pengembangan AR, komputasi kuantum, dan berbagai pasar teknologi lainnya. Peluncuran komersial TSiC™ menunjukkan upaya Wolfspeed memperluas penggunaan silikon karbida sebagai material untuk teknologi generasi berikutnya.

Jika pengembangan dan penerapannya berhasil, material ini berpotensi mendukung kacamata AR dengan desain yang lebih ringkas sekaligus membuka peluang baru dalam integrasi komponen komputasi kuantum. Meski demikian, sejauh mana teknologi tersebut dapat menghadirkan perubahan nyata masih perlu dibuktikan melalui pengembangan produk dan penerapan di industri.