Penguat broadband 420 GHz dari Fraunhofer IAF hadir untuk mendukung data center, sistem pengukuran presisi, dan sensor radar beresolusi tinggi. Bagaimana kemungkian penerapannya di Indonesia?
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IAF (sumber): Perkembangan kecerdasan artifisial (AI), pusat data, sistem radar, dan infrastruktur komunikasi berkecepatan tinggi terus mengisi kebutuhan baru terhadap teknologi semikonduktor: bandwidth semakin lebar, noise semakin rendah, dan daya keluaran semakin tinggi.
Perkembangan terbaru dari Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF) memperlihatkan arah tersebut secara konkrit melalui pengembangan distributed amplifier berbasis teknologi InGaAs-on-Si HEMT yang mampu menghasilkan penguatan 11 ± 2 dB pada rentang frekuensi 4–420 GHz.
Bagi Indonesia, capaian ini merupakan perkembangan teknologi frekuensi tinggi, dan menjadi refleksi mengenai kesiapan industri nasional dalam menghadapi kebutuhan infrastruktur digital generasi berikutnya.
Para peneliti di Fraunhofer IAF mengembangkan chip penguat terdistribusi pita lebar disebut broadband yang berbasis pada teknologi HEMT InGaAs-on-Si.
Chip ini mencapai penguatan (gain) sebesar 11 ± 2 dB pada rentang frekuensi 4 hingga 420 GHz dan sangat ideal untuk digunakan dalam pusat data, sistem pengukuran, serta sensor.
Bersama dengan berbagai pengembangan baru lainnya di bidang elektronika frekuensi tinggi, Fraunhofer IAF memamerkan chip ini pada di ajang European Microwave Week di London, Inggris pada tanggal 4 – 9 Oktober 2026.
Pusat data modern, sistem pengukuran presisi tinggi, dan sensor radar beresolusi tinggi sangat bergantung pada chip penguat pita sangat lebar yang memiliki karakteristik derau rendah sekaligus daya keluaran tinggi.
Para peneliti mengembangkan sirkuit terintegrasi gelombang mikro monolitik (MMIC) dengan kinerja unggul dalam aspek-aspek tersebut.
Penguat terdistribusi distributed amplifier (DA) ini mencapai penguatan sebesar 11 ± 2 dB pada rentang frekuensi antara 4 dan 420 GHz.
Perangkat ini berbasis pada transistor mobilitas elektron tinggi atau disebut high-electron-mobility transistors (HEMT) yang dibuat menggunakan sistem material indium gallium arsenide (InGaAs) pada silikon (InGaAs-on-Si) dengan panjang gerbang (gate length) 20 nm.
Generasi chip sebelumnya masih dibuat dengan menggunakan substrat gallium arsenide (GaAs) dengan panjang gerbang 35 nm.
MMIC ini pertama kali dipresentasikan dalam artikel: F. Thome dan A. Leuther, “A 4–420-GHz Distributed Amplifier MMIC in a 20-nm InGaAs-on-Si HEMT Technology With 11 ± 2 dB Gain, dalam IEEE Microwave and Wireless Technology Letters, vol. 35, no. 6, hlm. 844–847, Juni 2025, doi: 10.1109/LMWT.2025.3551639.
Tampilan bagian dalam pusat data modern yang dipenuhi rak server
Pusat data generasi terbaru, yang menggunakan transmisi data optik, sangat bergantung pada amplifier pita lebar dengan tingkat derau (noise) rendah dan daya keluaran tinggi (Foto/©: Cybrain – stock.adobe.com)
Perangkat bandwidth tinggi dengan daya keluaran tinggi dan derau rendah. “Amplifier MMIC yang kami kembangkan memiliki karakteristik berupa kombinasi unik dari parameter-parameter penting: bandwidth, derau, dan daya keluaran,” ungkap Dr. Fabian Thome, pengembang MMIC merangkap Wakil Kepala Unit Bisnis Elektronika Frekuensi Tinggi Fraunhofer IAF.
Dr. Fabian Thome menambahkan, “Hingga frekuensi 202 GHz, perangkat ini mencapai angka derau atau noise figure antara 3,2 dan 7,7 dB; dalam pengaturan yang dioptimalkan untuk derau rendah, nilainya berkisar antara 2,8 hingga 6,7 dB. Daya keluaran saturasi berkisar antara 6 dan 8 dBm.”
MMIC pita lebar dalam penerapannya: pusat data, sistem pengukuran, dan sensor radar. Amplifier dengan bandwidth tinggi seperti ini sangat relevan bagi pusat data generasi terbaru yang menggunakan transmisi data optik.
Ekspansi AI meningkatkan kebutuhan terhadap pusat data dengan kapasitas komputasi dan konektivitas yang jauh lebih besar. Dalam arsitektur pusat data modern, transmisi optik menjadi semakin penting karena mampu mendukung kecepatan lebih tinggi sekaligus desain yang lebih kompak.
Peningkatan kapasitas transmisi tidak berhenti pada pengembangan serat optik. Sinyal optik tetap membutuhkan antarmuka elektronik untuk proses konversi antara domain optik dan elektrik. Pada titik inilah penguat broadband berperan penting.
Perangkat ini digunakan pada antarmuka tempat sinyal optik diubah menjadi sinyal listrik atau sebaliknya. Transmisi data optik memungkinkan kecepatan yang lebih tinggi dan desain yang lebih ringkas.
Semakin meluasnya penggunaan aplikasi kecerdasan buatan (AI) mendorong lonjakan permintaan yang masif terhadap pusat data modern.
Selain itu, chip dengan bandwidth tinggi, derau rendah, dan daya keluaran tinggi memungkinkan terciptanya sistem pengukuran yang jauh lebih presisi serta sensor radar dengan resolusi lebih tinggi.
Chip berkinerja lebih tinggi ini secara signifikan meningkatkan resolusi, jangkauan, dan sensitivitas sistem-sistem tersebut.
Indonesia jangan hanya pengguna
Fenomena ini relevan bagi Indonesia karena transformasi digital nasional semakin bergantung pada infrastruktur fisik yang kompleks. Pusat data, jaringan telekomunikasi, sistem pengukuran, radar, otomasi industri, hingga ekosistem AI membutuhkan komponen elektronik dengan performa semakin tinggi.
Persoalannya, ketika kebutuhan teknologi meningkat, ketergantungan pada komponen bernilai tambah tinggi juga berpotensi meningkat apabila kapasitas desain dan manufaktur domestik tidak berkembang secara paralel.
Oleh karena itu, pembahasan mengenai teknologi broadband amplifier tidak berhenti pada pertanyaan seberapa tinggi frekuensinya? Pertanyaan yang lebih strategis adalah: seberapa jauh industri Indonesia mampu mengambil bagian dalam rantai nilai teknologi tersebut?
Pengembangan chip frekuensi tinggi membutuhkan ekosistem yang jauh lebih luas daripada sekadar fasilitas produksi semikonduktor. Dibutuhkan kemampuan compound semiconductor, desain RF dan microwave, fabrikasi wafer, packaging, karakterisasi, pengujian, hingga integrasi ke sistem.
Hal ini menciptakan beberapa tantangan bagi industri Indonesia. Pertama, kapabilitas desain chip perlu dikembangkan agar industri domestik tidak hanya menjadi pengguna komponen impor.
Kedua, infrastruktur pengujian dan karakterisasi frekuensi tinggi harus mampu menangani kebutuhan teknologi hingga ratusan gigahertz.
Ketiga, diperlukan talenta engineering yang menguasai semikonduktor, elektromagnetik, RF, microwave, fotonik, dan sistem komunikasi secara terintegrasi.
Keempat, terdapat tantangan dalam membangun business case. Pengembangan chip membutuhkan investasi riset yang besar, sedangkan skala pasar domestik untuk komponen khusus tertentu masih perlu diperkuat melalui kolaborasi industri dan kebijakan pengadaan teknologi.
Di sisi lain, perkembangan amplifier broadband membuka sejumlah peluang industri bagi Indonesia.
Pertumbuhan AI meningkatkan kebutuhan terhadap pusat data dengan konektivitas berkapasitas tinggi. Infrastruktur itu membutuhkan teknologi antarmuka yang mampu menangani perpindahan data secara cepat dan efisien.
Peluangnya selain pembangunan fasilitas pusat data, juga pada pengembangan komponen, modul, sistem interkoneksi, dan perangkat monitoring yang mendukung operasionalnya.
Amplifier dengan bandwidth tinggi dan noise rendah dapat meningkatkan kemampuan sistem pengukuran. Industri manufaktur, telekomunikasi, elektronik, dan penelitian dapat memanfaatkan teknologi tersebut untuk meningkatkan akurasi karakterisasi perangkat dan sistem.
Teknologi broadband juga relevan untuk radar dan sensor. Perangkat bandwidth yang lebih besar dapat mendukung peningkatan resolusi, jangkauan, dan sensitivitas sistem.
Dalam konteks Indonesia, aplikasi ini memiliki relevansi pada transportasi, navigasi, pemantauan lingkungan, industri, keselamatan, dan sistem observasi.
Contoh nyata: InGaAs-on-Si HEMT 20 Nanometer: pengembangan Fraunhofer IAF memberikan contoh bagaimana inovasi material, transistor, dan desain sirkuit dapat digabungkan untuk menghasilkan performa broadband.
Generasi sebelumnya menggunakan substrat GaAs dengan panjang gerbang 35 nm. Generasi terbaru menggunakan InGaAs-on-Si HEMT dengan gate length 20 nm, sekaligus mempertahankan karakteristik broadband yang luas.
Teknologi itu sebelumnya dipublikasikan dalam IEEE Microwave and Wireless Technology Letters melalui artikel F. Thome dan A. Leuther mengenai _4–420-GHz Distributed Amplifier MMIC.
Contoh ini memperlihatkan bahwa peningkatan performa tidak berdiri sendiri. Ia merupakan hasil dari kombinasi material science, device engineering, circuit design, fabrication, dan characterization.
Bagi industri Indonesia, pendekatan itu memberikan pelajaran penting: membangun kemampuan semikonduktor membutuhkan ekosistem lintas disiplin, bukan satu proyek teknologi yang berdiri sendiri.
Untuk menangkap peluang itu, strategi industri dapat diarahkan pada beberapa agenda. Pertama, membangun kompetensi desain sebagai titik masuk.
Industri dan institusi riset memprioritaskan desain RF, microwave, MMIC, sensor, dan high-frequency electronics. Penguasaan desain memungkinkan perusahaan menciptakan intellectual property tanpa harus langsung membangun fasilitas fabrikasi wafer berskala besar.
Kedua, membangun fasilitas pengujian frekuensi tinggi. Infrastruktur pengukuran hingga ratusan gigahertz dapat menjadi fondasi bagi riset, sertifikasi, pengembangan produk, dan kolaborasi internasional.
Ketiga, memperkuat kemitraan global. Kolaborasi dengan institusi riset dan perusahaan semikonduktor internasional dapat digunakan untuk mempercepat transfer pengetahuan, pengembangan talenta, dan validasi teknologi.
Keempat, menghubungkan riset dengan kebutuhan industri. Riset semikonduktor akan memiliki dampak lebih besar apabila sejak awal diarahkan pada kebutuhan konkret seperti pusat data, telekomunikasi, radar, sensor industri, instrumen pengukuran, dan sistem otomotif.
Kelima, membangun rantai nilai secara bertahap. Indonesia tidak harus langsung menguasai seluruh proses manufaktur. Tahapan dapat dimulai dari desain, IP development, prototyping, testing, packaging, integrasi sistem, kemudian berkembang menuju kapasitas manufaktur yang lebih kompleks.
Strategi tersebut berpotensi memberikan manfaat lebih luas daripada sekadar menghasilkan satu jenis chip.
Penguatan kompetensi broadband electronics dapat menciptakan nilai tambah teknologi domestik, memperluas kebutuhan tenaga ahli berkeahlian tinggi, meningkatkan kapasitas riset terapan, dan membuka peluang perusahaan Indonesia masuk ke rantai pasok teknologi global.
Bagi sektor pusat data, kemampuan domestik pada komponen dan sistem pendukung dapat membantu memperluas basis industri di sekitar investasi infrastruktur digital.
Bagi sektor manufaktur, teknologi sensor dan pengukuran presisi dapat mendukung peningkatan otomasi dan kualitas produksi.
Sementara bagi ekosistem penelitian, pengembangan perangkat frekuensi tinggi dapat memperkuat kemampuan nasional dalam menghasilkan intellectual property dan produk berbasis teknologi.
Dengan demikian, manfaat strategisnya bukan semata-mata substitusi impor, melainkan peningkatan posisi Indonesia dalam rantai nilai ekonomi digital.
Pengembangan distributed amplifier Fraunhofer IAF dengan bandwidth 4–420 GHz, penguatan 11 ± 2 dB, serta karakteristik noise dan output power yang dirancang untuk aplikasi berperforma tinggi menunjukkan bahwa kebutuhan elektronik generasi berikutnya bergerak menuju kombinasi bandwidth, efisiensi, sensitivitas, dan integrasi yang semakin kompleks.
Perkembangan tersebut menjadi momentum untuk melihat semikonduktor dan high-frequency electronics sebagai bagian dari agenda industri strategis.
Pertumbuhan AI, pusat data, sensor, radar, dan sistem pengukuran akan menciptakan kebutuhan terhadap teknologi yang semakin canggih.
Peluang terbesar bukan semata-mata menjadi pasar bagi teknologi itu, melainkan membangun kemampuan nasional untuk merancang, menguji, mengintegrasikan, dan secara bertahap memproduksi teknologi bernilai tambah tinggi. #SalamSobatTechnoMachinews
