Komputasi
Membangun Smartphone yang Lebih Baik dengan Nanofotonik Tingkat Lanjut
Teknologi smartphone telah berkembang dengan kecepatan yang memusingkan, dengan pertumbuhan signifikan dalam kapasitas RAM dan ruang penyimpanan. Demikian pula, jumlah lensa dan megapiksel pada kamera meningkat secara dramatis. Namun, kemajuan belakangan ini melambat, dengan banyak orang menganggap iPhone tetap hampir tidak berubah sejak iPhone 11.
Saat kita memasuki era baru pertumbuhan teknologi yang cepat, diskusi hari ini berfokus pada inovasi terbaru dalam nanofotonik, memanfaatkan karakteristik khusus cahaya pada skala mikroskopik. Inovasi ini sedang mengubah berbagai bidang, termasuk efisiensi energi, teknologi tampilan, sistem kamera, dan lainnya.
Di antara kemajuan ini, sebuah terobosan signifikan oleh insinyur listrik Universitas Duke menonjol. Terobosan ini berpotensi merevolusi ilmu nanofotonik dan aplikasinya dalam teknologi smartphone. Tim riset Profesor Willie Padilla telah mengidentifikasi batas teoretis dasar berapa banyak radiasi elektromagnetik yang dapat diserap oleh material transparan dengan ketebalan tertentu.
Temuan ini, yang selama lebih dari dua dekade mengelak dari peneliti, memberikan wawasan penting tentang kemampuan dan batas material transparan dalam menyerap radiasi elektromagnetik. Pendekatan matematis, yang dikembangkan bersama Profesor Vahid Tarokh, membuka jalur baru untuk meningkatkan perangkat yang memblokir beberapa frekuensi radiasi sekaligus memungkinkan frekuensi lain lewat.
Merevolusi Kamera Smartphone
Dengan harapan yang lebih tinggi untuk kualitas foto dan video pada setiap generasi smartphone baru, kamera pada dasarnya telah menjadi fitur pembeda perangkat ini. Namun semakin jelas bahwa keterbatasan peralatan kamera lama, yang kebanyakan menggunakan lensa refraktif besar, menjadi pembatas. Akibatnya, modul kamera memakan banyak ruang di smartphone dan menimbulkan “tonjolan kamera” yang merusak desain elegan banyak model baru.
Implikasi temuan ini sangat luas, dengan potensi aplikasi di berbagai bidang, termasuk teknologi siluman dan komunikasi nirkabel. Dalam konteks desain smartphone, penemuan ini dapat menghasilkan material canggih yang dapat menyerap radiasi elektromagnetik berbahaya secara selektif sambil memungkinkan sinyal berguna, seperti GPS atau Bluetooth, lewat tanpa hambatan.
Dengan memanfaatkan pemahaman baru tentang batas fundamental penyerapan energi elektromagnetik, insinyur kini dapat mengoptimalkan desain mereka lebih efektif, mengetahui kapan upaya lebih lanjut untuk meningkatkan kinerja akan menghasilkan hasil yang berkurang. Terobosan ini diharapkan mempercepat pengembangan komponen smartphone generasi berikutnya yang mengutamakan keamanan pengguna dan fungsionalitas perangkat.
Perubahan revolusioner akan terjadi berkat nanofotonik. Bersama kelompok peneliti global, ilmuwan dari University of Washington telah menciptakan kamera kecil yang menggunakan sistem optik hibrida. Menggabungkan lensa refraktif konvensional dengan meta-optik mutakhir, desain baru ini memiliki permukaan datar yang tertanam dengan nanostruktur kecil yang disebut “nanopilar”. Dengan berkolaborasi dengan jaringan saraf buatan, nanopilar ini dapat mengambil foto berwarna penuh yang sangat detail dengan memanipulasi cahaya pada skala sub-panjang gelombang.
Jadi apa yang terjadi? Tumpukan optik yang jauh lebih kecil yang akhirnya memungkinkan produsen mengucapkan selamat tinggal pada tonjolan kamera. Pengguna dapat merasa tenang karena tidak akan secara tidak sengaja merusak modul kamera, sementara desainer dapat fokus pada desain yang lebih minimalis. Namun keuntungannya tidak terbatas pada penampilan. Peningkatan pemrosesan kedalaman dan kinerja cahaya rendah yang luar biasa yang dimungkinkan oleh aperture lebih lebar pada kamera nanofotonik ini membuatnya kompetitif dengan kamera khusus yang jauh lebih besar. Tanpa memerlukan kecerdasan buatan, kamera ini memungkinkan orang mengambil gambar berkualitas profesional dalam kondisi cahaya rendah.
Kamera smartphone besar yang mengganggu akan segera menjadi masa lalu seiring teknologi ini masuk ke pasar massal. Pasar akan segera didominasi oleh perangkat baru yang menawarkan kemampuan imaging superior dalam desain yang sangat kecil dan bergaya.
Merevolusi Pengalaman Tampilan
Layar menentukan pengalaman pengguna, meskipun kamera mendapatkan semua perhatian. Layar adalah yang kita gunakan untuk segala hal mulai dari menonton film dan media sosial hingga bermain game dan membaca feed kami. Karena sudut pandang yang superior, warna yang lebih kaya, dan hitam yang lebih dalam, tampilan organik light-emitting diode (OLED) baru-baru ini menggantikan panel liquid crystal display (LCD) konvensional.
Namun, masih ada ruang untuk pengembangan teknologi OLED, terutama dalam hal kecerahan dan efisiensi energi. Nanofotonik berguna dalam hal ini. Nanosys Inc. dan Anders Electronics PLC mempelopori bidang ini dengan tujuan mendefinisikan ulang standar layar smartphone.
Pada tahun 2023, Anders Electronics mengumumkan material nanofotonik revolusioner yang dikembangkan untuk layar OLED yang sangat tipis dan efisien. Dirancang untuk digunakan pada smartphone dan perangkat wearable lainnya, material mutakhir ini dapat secara signifikan meningkatkan kualitas visual sambil mengurangi penggunaan baterai. Sebaliknya, Nanosys‘s QuantumLeapTM film technology uses quantum dots to provide unmatched brightness, color accuracy, and energy efficiency; the company announced this in 2023.
Produsen dapat memberikan konsumen pengalaman menonton yang sangat realistis dengan mengintegrasikan material nanofotonik mutakhir ini ke dalam layar smartphone. Akibatnya, kita dapat mengharapkan panel yang lebih efisien energi serta memiliki warna dan kecerahan yang lebih tinggi. Karena itu, masa pakai baterai akan diperpanjang tanpa mengorbankan kualitas gambar.
Keuntungan tampilan nanofotonik tersebut mungkin tidak terbatas pada smartphone. Berbagai produk, mulai dari jam tangan pintar hingga headset realitas virtual, kemungkinan akan menyertakan teknologi ini seiring perkembangannya. Akibatnya, nanofotonik akan menetapkan standar baru untuk kualitas visual di mana saja.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang teknologi PHOLED.
Memberdayakan Smartphone Masa Depan: Nanofotonik dan Efisiensi Energi
Kekhawatiran dan frustrasi tentang masa pakai baterai yang hanya bertahan beberapa jam akibat pola penggunaan mendorong kebutuhan akan ponsel hemat energi, yang meningkat setiap tahun. Kekhawatiran konsumen penting adalah jumlah daya yang digunakan oleh smartphone, dan nanofotonik memberikan beberapa solusi untuk masalah ini.
Misalnya, nanofotonik dapat membantu menciptakan sel surya dengan efisiensi luar biasa, seperti yang ditunjukkan oleh struktur nanofotonik peneliti Michigan. Sel tersebut dapat mengubah cahaya menjadi energi listrik dengan efisiensi mengesankan hingga 40%. Berkat inovasi ini, sel surya mungkin segera dapat diintegrasikan langsung ke dalam tampilan smartphone, membuka kemungkinan baru yang menarik untuk desain smartphone. Artinya, smartphone Anda dapat mengisi daya sendiri saat Anda menjalani aktivitas sehari-hari dengan menyerap cahaya dari lingkungan.
Temuan studi Universitas Duke tentang batas fundamental penyerapan energi elektromagnetik pada material transparan, yang telah kami bahas sebelumnya, diperkirakan akan berdampak signifikan pada pengembangan sel surya nanofotonik dan antena untuk smartphone. Dengan memahami batas ini, peneliti dapat mendorong batas efisiensi energi dan komunikasi nirkabel pada perangkat seluler.
Antena nanofotonik berpotensi merevolusi komunikasi nirkabel, melampaui tampilan. Mereka menawarkan prospek menarik berupa transfer data yang lebih efisien dan lebih cepat. Dengan ukuran yang lebih kecil dan kemampuan beroperasi pada frekuensi lebih tinggi dibandingkan antena logam konvensional, antena kecil ini dapat meningkatkan kecepatan transmisi data. Efisiensi smartphone juga ditingkatkan oleh ukuran kecilnya, yang memungkinkan desain perangkat yang lebih ramping. Nanofotonik akan merevolusi tenaga surya dan komunikasi nirkabel, dua bidang yang semakin membutuhkan teknologi efisien.
Inovasi dalam solusi manajemen energi untuk smartphone dan perangkat seluler lainnya akan berkembang seiring kemajuan teknologi nanofotonik. Nanofotonik akan menjadi kunci untuk memastikan perangkat kita dapat menangani permintaan yang meningkat akan fungsionalitas dan kinerja.
Smartphone Berkelanjutan: Nanofotonik dan Desain Ramah Lingkungan
Seiring ponsel menjadi semakin terintegrasi dalam kehidupan sehari-hari, orang mulai menyadari dampak lingkungan mereka. Energi yang dibutuhkan untuk produksi dan transportasi, serta penambangan logam tanah jarang, meninggalkan jejak signifikan pada lingkungan. Menariknya, nanofotonik memberikan dampak positif di sini, karena dengan cepat menjadi sumber penting untuk mengembangkan desain smartphone ramah lingkungan.
Teknologi kristal fotonik dapat meningkatkan efisiensi energi dalam aplikasi seperti fotovoltaik dan LED. Dibandingkan dengan desain sel surya konvensional, material ini jauh lebih ramah lingkungan karena terbuat dari bahan yang tersedia dan tidak beracun. Bahkan, produsen smartphone dapat secara drastis mengurangi penggunaan komponen baterai tidak terbarukan jika mereka menggunakan material ini pada layar mereka.
Namun, dampak positif nanofotonik pada lingkungan tidak hanya terbatas pada pengelolaan listrik. Smartphone yang lebih kecil dan ringan dapat dicapai berkat desain nanofotonik yang memungkinkan komponen smartphone diperkecil. Hal ini menghasilkan penggunaan energi yang lebih sedikit selama transportasi dan distribusi serta mengurangi kebutuhan bahan baku untuk produksi.
Seiring teknologi nanofotonik terus maju, batas teoretis yang ditemukan oleh tim riset Universitas Duke akan menjadi prinsip panduan bagi insinyur dan desainer yang mengerjakan solusi smartphone berkelanjutan. Dengan mengoptimalkan sifat penyerapan material transparan, produsen dapat menciptakan perangkat yang tidak hanya ramah lingkungan tetapi juga lebih efisien dalam penggunaan energi elektromagnetik.
Kebutuhan akan smartphone ramah lingkungan hanya akan meningkat seiring orang semakin peduli pada planet ini. Produsen dapat memenuhi kebutuhan ini dan menempatkan diri sebagai pelopor dalam perjuangan melawan perubahan iklim dengan menggunakan teknologi nanofotonik. Mereka akan memberikan dampak positif pada masa depan kita dengan meningkatkan teknologi dan mempromosikan keberlanjutan.
Tantangan dan Prospek Masa Depan
Meskipun memiliki potensi besar, mengintegrasikan nanofotonik ke dalam desain smartphone memang menghadapi sejumlah tantangan. Masalah biaya efektif dan skalabilitas merupakan salah satu hambatan terbesar. Untuk merevolusi industri smartphone, produksi massal komponen nanofotonik dengan harga terjangkau sangat penting meskipun kinerjanya luar biasa.
Agar teknologi nanofotonik dapat dikembangkan dan dikomersialkan, sangat penting bagi institusi akademik terkemuka, startup kreatif, dan raksasa industri untuk bekerja sama. Contoh yang baik dari upaya tim ini adalah kerja sama antara GlobalFoundries dan institusi akademik di seluruh dunia. Tujuan mereka adalah mempercepat penciptaan solusi nanofotonik untuk berbagai penggunaan.
Di sisi komersial murni, ada tiga perusahaan yang tampaknya bekerja meningkatkan smartphone melalui teknologi nanofotonik:
#1. Lumentum
Sebagai penyedia utama laser canggih dan solusi optik, penawaran nanofotonik Lumentum kemungkinan memiliki aplikasi pada smartphone generasi berikutnya, memungkinkan fitur dan kemampuan canggih.
(LITE )
Menurut data keuangan untuk FY 2023, pendapatan Lumentum meningkat dari $1.712,6 juta pada 2022 menjadi $1.767 juta pada 2023. Namun, pendapatan operasinya turun menjadi -$115,7 juta dari $303,3 juta yang dilaporkan tahun sebelumnya, dan biaya operasinya meningkat secara signifikan dari $485,3 juta pada 2022 menjadi $684,7 juta pada 2023.
Laba kotor perusahaan juga turun dibandingkan tahun sebelumnya, dari $788,6 juta pada 2022 menjadi $569 juta pada 2023. EPS (earnings per share) dasar Lumentum menurun menjadi $1,93 pada 2023 dari $2,79 pada tahun sebelumnya.
#2. Hamamatsu Photonics
Sebagai perusahaan fotonik global besar, Hamamatsu memproduksi berbagai komponen dan perangkat nanofotonik. Teknologi mereka dapat diintegrasikan ke dalam smartphone untuk meningkatkan hal-hal seperti sensor kamera, tampilan, pengenalan wajah, dll.
(TYO: )
Secara finansial, Hamamatsu mengalami penurunan total pendapatan, turun dari ¥56.455 juta pada Maret 2023 menjadi ¥53.512 juta pada Desember 2023. Laba kotornya juga menurun dari ¥31.545 juta pada Maret menjadi ¥28.288 juta pada Desember.
Pendapatan operasional perusahaan turun menjadi ¥11.481 juta pada Desember dari ¥16.013 juta pada Maret. Selain itu, laba bersih juga menurun, dari ¥12.429 juta pada Maret menjadi ¥8.945 juta pada Desember.
#3. Xanadu
Meskipun lebih fokus pada komputasi kuantum, teknologi kuantum fotonik Xanadu berpotensi memiliki aplikasi masa depan pada smartphone, membawa keamanan dan kemampuan komputasi berbasis kuantum ke perangkat seluler seiring teknologi tersebut matang.
Xanadu telah mengamankan pendanaan sebesar $267,08 juta melalui 10 putaran investasi terpisah, dengan suntikan modal terbaru berasal dari Grant IV pada 11 Maret 2024. Valuasinya sekitar $1 miliar pada November 2022.
Untuk memastikan nanofotonik digunakan secara luas dalam desain smartphone, standar dan kerja sama sangat penting. Agar industri maju secara bersatu dan efisien, inisiatif dipimpin oleh kelompok seperti IEEE Photonics Society untuk menyediakan protokol pengujian standar dan praktik terbaik bagi perangkat nanofotonik.
Kemajuan revolusioner lebih lanjut dalam desain smartphone kemungkinan akan muncul setelah penyelesaian masalah ini dan pematangan lebih lanjut teknologi nanofotonik. Mengintegrasikan perangkat fotonik kuantum merupakan prospek menarik karena berpotensi membawa komputasi kuantum dan komunikasi ultra-aman ke smartphone.
