10 Perusahaan Komputasi Non-Silikon Teratas

Dari Silikon ke Bentuk Komputasi Baru

Industri komputasi lahir ketika perangkat mekanik mulai melakukan kalkulus yang sebelumnya hanya dapat dilakukan oleh otak manusia. Namun, dengan tabung hampa dan, kemudian, transistor, komputer sejati mulai diciptakan.

Revolusi berikutnya adalah chip komputer silikon, dengan kepadatan transistor yang terus meningkat untuk menghasilkan daya komputasi yang semakin besar.

Sumber: Mobile First

Saat ini, industri semikonduktor sedang bereksperimen dengan sistem yang semakin kuat untuk membuat chip dalam rentang 5nm bahkan 2nm. Hal ini membawa kita semakin dekat pada sebuah masalah, karena pada suatu titik, penggunaan transistor silikon yang semakin kecil tidak akan lagi memungkinkan.

Satu atom silikon merupakan batas teoretis, namun masalah rekayasa praktis kemungkinan akan membuatnya terjadi sebelum ambang tersebut tercapai.

Jadi, apakah daya komputasi akan berhenti berkembang dari sini? Kemungkinan tidak.

Namun, solusinya adalah melakukan komputasi dengan prinsip yang sepenuhnya baru. Sebenarnya ada banyak cara potensial untuk melakukan komputasi tanpa bergantung pada transistor silikon. Kita dapat melihat ide-ide paling menjanjikan tanpa masuk ke detail teknis.

Semikonduktor Non-Silikon

Semikonduktor adalah material yang dapat beralih antara konduktif (menghantarkan arus listrik, menghasilkan data “1” dalam biner) atau isolator (memblokir arus listrik, menghasilkan data “0” dalam biner).

Silikon telah menjadi material pilihan untuk membuat chip semikonduktor, tetapi banyak alternatif kini sedang dieksplorasi. Setiap material yang menampilkan sifat yang disebut celah pita (band gap) dapat menjadi kandidat yang baik.

Sumber: Energy Education

Vanadium Dioksida

Untuk waktu yang lama, vanadium dioksida dianggap sebagai opsi yang baik untuk menggantikan silikon. Hal ini karena ia mengalami fenomena yang dikenal sebagai “transisi logam-isolator,” yang hanya memakan waktu triliun detik.

Kecepatan transisi logam-isolator ini diharapkan memungkinkan elektronik yang lebih cepat dan lebih kecil dibandingkan dengan elektronik berbasis silikon klasik.

Penelitian terbaru berhasil mempelajari vanadium dioksida yang diendapkan pada substrat titanium dioksida.

Mereka juga menemukan bahwa titanium dioksida dapat menjadi semikonduktor juga. Penemuan ini dapat memungkinkan pembuatan chip neuromorfik yang dapat belajar pada tingkat perangkat keras, terinspirasi dari otak sistem hidup dengan neuron.

Berkat transisi Insulator-ke-Logam yang sangat cepat, vanadium dioksida dengan substrat aktif titanium dioksida dapat digunakan untuk membuat osilator berdenyut mirip neuron Mott yang mampu meniru neuron biologis pada tingkat perangkat keras.

Grafena

Kandidat baik lainnya adalah grafena, material 2D dengan konduktivitas listrik yang sangat tinggi. Ia bahkan berpotensi menjadi superkonduktor dan “material ajaib” yang sifat‑sifatnya masih terus ditemukan secara real‑time.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang upaya pertama yang berhasil menjadikan grafena sebagai material semikonduktor dalam artikel kami “Grafena Semikonduktor – Apakah Mereka Akhirnya Hadir?”.

Material Organik

Menurut penemuan terbaru, material organik dapat dipaksa membentuk struktur 2D yang mirip grafena. Hal ini dapat membuatnya se‑konduktif grafena, sambil secara alami menampilkan sifat semikonduktor, berlawanan dengan grafena yang harus “dipaksa” untuk melakukannya.

Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang opsi ini dalam “Dapatkah Semikonduktor Organik Menggabungkan Manfaat Grafena & Silikon?”

Mengoptimalkan Penggunaan Daya Semikonduktor

Masalah dengan penggunaan transistor yang semakin cepat dan kecil adalah meningkatnya konsumsi daya.

Alternatifnya dapat menggunakan teknik yang disebut “redox gating.” Teknik ini lebih mengandalkan reaksi kimia (redoks) dan dapat secara drastis mengurangi kebutuhan daya.

Jika harga komputasi mulai naik karena biaya daya lebih tinggi daripada biaya chip itu sendiri, ini adalah solusi yang mungkin akan diimplementasikan. Kami menelusuri berita terbaru tentang topik ini dalam “Redox Gating Dapat Membawa Tingkat Efisiensi Baru dalam Elektronik Miniatur”.

Fotoni

Material semikonduktor alternatif berusaha menggantikan silikon. Tetapi bagaimana jika komputasi dilakukan sepenuhnya tanpa menggunakan elektron, transistor, dan semikonduktor?

Inilah ide fotoni, yang berupaya melakukan komputasi langsung dengan cahaya.

Cahaya adalah hal tercepat di alam semesta, sehingga dapat menjadi berulang‑order lebih cepat dibandingkan komputasi berbasis silikon dan semikonduktor.

Dalam praktiknya, fotoni mungkin masih melibatkan silikon tetapi juga dapat mengandalkan kristal.

Karena sifat cahaya yang bersifat gelombang, desain fotoni mengandalkan kurva dan prinsip desain unik (yang belum sepenuhnya matang secara teknologi) yang berbeda dari yang digunakan untuk semikonduktor.

Sumber: Synopsis

Komputasi Kuantum

Komputasi juga dapat dilakukan dengan mengukur bukan arus listrik melainkan keadaan kuantum partikel.

Alih‑alih menghasilkan 0 dan 1 (tidak ada arus atau ada arus), ia menggunakan “bit kuantum,” yang disebut qubit, di mana data partikel dapat menjadi 0 DAN 1 secara bersamaan, atau 1, atau 0.

Karena perbedaan fundamental dalam perhitungan, komputasi kuantum bukanlah alternatif untuk komputasi “normal” melainkan pelengkap.

Komputasi standar bekerja secara linear dan kesulitan dengan perhitungan yang sangat kompleks, seperti pemodelan iklim, kriptografi, atau konfigurasi 3D molekul kompleks seperti protein. Dan inilah jenis perhitungan yang diperkirakan akan dikuasai oleh komputasi kuantum.

Jadi, meskipun mungkin tidak menggantikan silikon, komputer kuantum dapat melakukan tugas‑tugas yang sebelumnya hampir tidak mungkin bagi chip silikon.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang berita terbaru dalam komputasi kuantum pada artikel kami “Status Terkini Komputasi Kuantum ”.

Organoid Biologis

Otak kita pada dasarnya adalah superkomputer, setidaknya dalam proses seperti pengenalan pola, bahasa, dll. Dan sangat efisien dalam hal itu, hanya mengonsumsi beberapa puluh watt saja.

Sebuah startup Swiss, FinalSpark, kini mengembangkan bola berukuran 0,5 mm (organoid) yang terdiri dari 10.000 neuron manusia. Dan menggunakannya untuk melakukan komputasi. Layanan ini bahkan akan dapat diakses melalui cloud.

Ini adalah bidang yang sangat baru, dan masih belum jelas seberapa jauh akan berkembang. Tetapi siapa tahu, mungkin suatu hari perangkat self‑driving kita akan berjalan dengan neuron alih‑alih chip.

Top 10 Saham Non‑Silikon

1. International Business Machines Corporation

International Business Machines Corporation (IBM ) (IBM) adalah kekuatan utama di balik komersialisasi komputer mainframe pertama. Namun, ia telah tertinggal dalam volume produksi dibandingkan raksasa teknologi lain seperti Apple (AAPL ), TSMC, dan NVIDIA (NVDA ).

Namun, ia berada di garis depan pengembangan komputer kuantum. Misalnya, ia mengembangkan komputer kuantum 127‑qubit “Eagle”, yang kemudian diikuti oleh sistem 433‑qubit yang dikenal sebagai “Osprey.”

Dan kini diikuti oleh “Condor”, prosesor kuantum superkonduktor 1.121 qubit berbasis teknologi gerbang cross‑resonance, bersama dengan “Heron”, prosesor kuantum yang berada di ujung terdepan bidang ini.

IBM terlibat dalam sebagian besar inovasi mutakhir lainnya dalam komputasi dan industri semikonduktor. Ini termasuk material organik konduktif, komputasi neuromorfik, fotoni, dll.

Sejauh ini, IBM telah menjadi “perusahaan paten” dengan keahlian dalam mengembangkan metode komputasi baru dan melisensikannya ke industri.

Sejauh ini, tampaknya IBM sangat bertekad untuk memegang sebanyak mungkin paten kunci dalam semua metode komputasi non‑silikon yang dapat ia dapatkan, meniru kesuksesan masa lalunya ketika berkontribusi besar pada pengembangan industri semikonduktor menjadi raksasa seperti sekarang.

2. Microsoft Corporation

Sudah menjadi pemimpin dalam layanan cloud “normal”, Microsoft (MSFT ) adalah pelopor dalam menawarkan layanan cloud komputasi kuantum melalui Azure Quantum.

Sangat mungkin bahwa sebagian besar komputasi kuantum di masa depan akan dilakukan secara “remote”, mengandalkan layanan cloud seperti milik Microsoft, alih‑alih akses langsung ke komputer kuantum.

Hal ini terutama masuk akal karena sebagian besar aplikasi komputasi kuantum akan diteliti oleh ahli bio‑kimia, ilmu material, ilmuwan iklim, dan spesialis lain yang tidak memiliki latar belakang khusus dalam komputasi kuantum.

Jadi mengandalkan profesional berdedikasi yang bekerja di perusahaan seperti IBM, Microsoft, atau Google untuk menangani bagian komputasi lebih masuk akal daripada merekrut atau melatih orang yang tidak terlatih di bidang ini.

Layanan Microsoft menawarkan “komputasi hibrida”, menggabungkan komputasi kuantum dengan layanan superkomputer berbasis cloud tradisional.

Sumber: Microsoft

Alih‑alih integrasi vertikal, pendekatan Microsoft terhadap komputasi kuantum adalah membangun kemitraan dengan pemimpin bidang yang mencakup hampir semua teknologi yang memungkinkan pencapaian komputasi kuantum, seperti IonQ (IONQ), Pasqal, Quantinuum, QCI (QUBT), dan Rigetti (RGTI).

Sumber: Microsoft

Microsoft juga menetapkan pada akhir 2023 sebuah kolaborasi dengan Photonic, sebuah perusahaan yang bekerja menggabungkan komputasi kuantum dan fotoni.

Microsoft juga telah mengerjakan chip fotonik analog untuk industri keuangan.

Komputasi kuantum bukanlah inti bisnis Microsoft, setidaknya untuk saat ini. Namun, ia tetap menjadi aktor sentral di sektor ini dan mungkin menjadi pilihan saham yang “lebih aman” dibandingkan membeli langsung saham mitra komputasi kuantumnya yang diperdagangkan publik, seperti QCI atau Rigetti.

3. Alphabet Inc.

Google sangat aktif dalam komputasi kuantum, terutama melalui laboratorium Google Quantum AI dan kampus Quantum AI di Santa Barbara.

Komputer kuantum Google mencetak sejarah pada 2019 ketika Google mengklaim telah mencapai “keunggulan kuantum” dengan mesin Sycamore, melakukan perhitungan dalam 200 detik yang akan memakan waktu superkomputer konvensional 10.000 tahun.

Namun, kontribusi terbesar Google mungkin terletak pada perangkat lunak, sebuah bidang di mana ia memiliki rekam jejak jauh lebih baik daripada perangkat keras (pencarian, G Suite, Android, dll.). Quantum AI Google sudah menyediakan rangkaian perangkat lunak yang dirancang untuk membantu ilmuwan mengembangkan algoritma kuantum.

Google juga merupakan pendukung aktif perusahaan fotoni seperti Lightmatter.

Google kemungkinan akan menjadi salah satu perusahaan yang menetapkan standar perangkat lunak & pemrograman komputasi kuantum, memberikan posisi istimewa dalam menentukan arah evolusi bidang ini di masa depan. Jaringan kuat dan aktivitas VC‑nya juga kemungkinan akan memberi tempat dalam setiap bentuk komputasi non‑silikon lainnya.

4. Intel

Intel (INTC ) adalah produsen chip utama dan tampaknya berusaha memanfaatkan kekuatan ini ke arena komputasi kuantum.

Baru‑baru ini ia merilis “Tunnel Falls”, “chip qubit spin silikon paling maju”. Yang menonjol adalah chip ini bukan prototipe melainkan chip yang diproduksi secara massal, dengan tingkat hasil 95 % di seluruh wafer dan keseragaman tegangan. Ini membuka jalan bagi produksi massal chip komputasi kuantum, sesuatu yang saat ini masih sulit dicapai dalam industri yang masih muda dan cepat berubah.

Sumber: Intel

Setia pada akarnya, Intel juga mengembangkan perangkat lunak untuk memanfaatkan chip‑nya, dengan peluncuran Intel Quantum SDK. Ini memberikan panduan bagi programmer untuk mengembangkan perangkat lunak komputasi kuantum yang kompatibel dengan desain chip kuantum Intel, yang secara historis menjadi keunggulan kompetitif yang sangat kuat & menguntungkan bagi bisnis chip konvensional Intel.

Sumber: Intel

Kedatangan produksi chip kuantum yang dapat diskalakan dapat menjadi revolusioner bagi industri sebagaimana terobosan ilmiah teknis lainnya, menurunkan biaya, serta menetapkan standar pemrograman dan arsitektur chip yang umum.

Pada akhir 2023, Intel memutuskan untuk menjual bisnis fotoninya kepada Jabil (JBL).

Secara keseluruhan, Intel membuat kemajuan dalam komputasi kuantum dan tampaknya memiliki strategi jelas untuk memfokuskan diri pada topik ini di atas fotoni dan alternatif lainnya.

5. Nvidia

Produsen kartu grafis terkemuka, dan baru‑baru ini juga produsen rig penambangan kriptokurensi serta chip AI, kini benar‑benar bertransformasi dari produsen komponen PC menjadi salah satu raksasa teknologi global.

Nvidia juga aktif di ruang komputasi kuantum, dengan NVIDIA DGX Quantum yang menggabungkan chip normal dan komputasi kuantum menggunakan platform perangkat lunak CUDA kuantum yang baru saja dibuka sumbernya.

Sumber: Nvidia

Untuk memperkuat kepemimpinannya dalam AI, Nvidia juga merilis QuantumX-800 untuk jaringan AI‑optimal di pusat data.

Berkenaan dengan fotoni, Nvidia telah menjalin kemitraan dengan TSMC dan Broadcom.  Ia akan berupaya menciptakan modul tunggal melalui optik terpaket bersama (CPO) yang mengintegrasikan chip silikon klasik dan fotoni.

Secara keseluruhan, keberhasilan Nvidia sangat terkait dengan ledakan AI saat ini, dan komputasi kuantum serta fotoni berada di urutan kedua. Namun, ia akan mendapat manfaat dari pertumbuhan sektor‑sektor ini juga dan tampaknya bertekad untuk tetap berada dalam perlombaan.

6. Quantinuum / Honeywell

Quantinuum adalah hasil penggabungan Honeywell Quantum Solutions dan Cambridge Quantum (dan, seperti disebutkan, mitra komputasi cloud kuantum Microsoft).

Quantinuum tampaknya, untuk saat ini, fokus pada segmen yang kurang dieksplorasi oleh sistem komputasi kuantum lainnya, khususnya analisis keuangan dan rantai pasokan, melalui mesin Quantum Monte Carlo Integration (QMCI) yang diluncurkan pada September 2023.

QMCI diterapkan pada masalah yang tidak memiliki solusi analitik, seperti penetapan harga derivatif keuangan atau simulasi hasil eksperimen fisika partikel energi tinggi, dan menjanjikan kemajuan komputasi di bidang bisnis, energi, logistik rantai pasokan, dan sektor lainnya.

Seperti Microsoft, komputasi kuantum bukanlah bagian utama bisnis Honeywell, yang lebih berfokus pada produk di bidang dirgantara, otomasi, serta bahan dan kimia khusus.

Namun, mengingat setiap segmen bisnis ini dapat memperoleh manfaat dari komputasi kuantum, tidak sulit melihat kasus bisnis bagi Honeywell untuk terlibat.

Jadi ini menjadikan Honeywell sekaligus penyedia layanan komputasi kuantum dan salah satu perusahaan yang dapat memperoleh manfaat dari penerapan komputer kuantum pada kasus bisnis dunia nyata, sesuatu yang integrasi Quantinuum ke dalam grup seharusnya mempercepat dibandingkan pesaing industri tradisionalnya.

7. Synopsys

Setiap sistem fotonik harus diintegrasikan se‑seam mungkin dengan sistem silikon, setidaknya pada tahap awal. Synopsys dapat membantu dalam hal ini.

Perusahaan ini adalah spesialis dalam desain dan verifikasi silikon, artinya perangkat lunaknya digunakan untuk merancang chip baru, termasuk chip 5nm ultra‑maju dan lebih kecil.

Perusahaan juga menawarkan perangkat lunak untuk fotoni yang dijelaskan sebagai “Satu‑satunya alur desain seamless industri untuk perangkat fotonik, sistem, dan sirkuit terintegrasi”. Ini memungkinkan penanganan desain dan simulasi perangkat fotonik baru.

Sumber: Synopsis

Perusahaan ini juga mengembangkan usaha patungan dengan Juniper Network untuk menciptakan OpenLight, sebuah perusahaan fotonik yang menggunakan indium fosfida.

8. Juniper Network

Juniper mengklaim menawarkan solusi nirkabel cloud‑native #1 dan satu‑satunya jaringan WiFi yang digerakkan AI. Ini menempatkannya langsung bersaing dengan raksasa lama dan lebih mapan seperti Cisco. Teknologi Juniper, Juniper Mist, diklaim lebih skalabel, fleksibel, dan lebih baik dalam deteksi anomali dibandingkan penawaran setara Cisco.

Solusi perusahaan sangat bergantung pada AI, dengan mesin AI “Marvis” yang digunakan di semua tingkatan jaringan, dari pengguna hingga pusat data.

Sumber: Juniper

Mengenai keamanan, Juniper juga menunjukkan hasil luar biasa pada firewall, pertahanan ancaman, dan perlindungan terhadap eksploitasi, melampaui sebagian besar vendor seperti Fortinet (FTNT ), Palo Alto, Zscaler, dll.

Juniper juga menawarkan Sirkuit Terintegrasi Fotonik (PIC), yang saat ini sebagian besar digunakan untuk transmisi data dan sensor. Mereka diperkirakan menjadi bagian integral dari komputer berbasis fotonik masa depan.

Sumber: Synopsis

9. Rigetti Computing, Inc.

Riggeti adalah perusahaan komputasi kuantum, “memiliki IP kritis untuk prosesor multi‑chip terobosan kami dan pendekatan hibrida kuantum‑klasik yang telah menjadi arsitektur komputasi kuantum dominan.”.

Perusahaan ini mengintegrasikan semua langkah yang dibutuhkan untuk komputasi kuantum, mulai dari desain dan manufaktur chip hingga penyediaan daya komputasi melalui cloud.

Sumber: Rigetti

Perusahaan ini tidak terlalu fokus pada menambah sebanyak mungkin qubit (seperti yang dilakukan raksasa seperti Intel), melainkan pada penyempurnaan produk yang ada dan mencapai tingkat fidelitas serta kecepatan yang sangat tinggi, menjadikannya produk komersial yang lebih dapat diandalkan.

Iterasi terbarunya, Ankaa‑3 dengan 84‑qubit, diperkirakan akan diluncurkan pada paruh kedua 2024. Berdasarkan konsep Ankaa, perusahaan menargetkan sistem 336+ qubit dalam jangka panjang.

Sumber: Rigetti

Pada Desember 2023, Rigetti memulai penjualan sistem 9‑qubit Novera, sebuah “mini komputer kuantum” yang dijual dengan “hanya” $900.000 dan pengiriman 4‑6 minggu.

Klien pertama termasuk SQMS Center milik Fermilab, Air Force Research Lab, dan Horizon Quantum (HQ ) Computing.

Perusahaan mengumumkan pada musim semi 2024 bahwa ia akan bergabung dengan Indeks Russell 3000.

10. IPG Photonics

IPG adalah produsen laser yang memproduksi hampir semua jenis laser, termasuk laser serat, diode, UV, dan deep‑UV. Dengan 6.200 karyawan, ia mengirim lebih dari 42.000 perangkat laser per tahun.

Spesialisasinya terletak pada laser serat, dengan tingkat presisi tinggi dan kemampuan menghasilkan pulsa laser sekecil femtosecond (satu kuadriliun detik).

Laser IPG saat ini digunakan untuk:

• Aplikasi ilmiah tingkat lanjut (spektroskopi, mikroskopi, interferometri, penjebakan optik, dll.)
• Manufaktur baterai dan motor listrik EV.
• Pengolahan material, khususnya pemotongan logam, pemahatan, pembersihan, dan pencetakan 3D laser.
• Laser mikroproses, di mana laser digunakan untuk menciptakan struktur ultra‑kecil.

Sementara kemajuan dalam chip fotonik akan diperlukan untuk menciptakan komputer sepenuhnya berbasis fotonik, kami sudah tahu bahwa hal itu akan mengintegrasikan banyak komponen khusus yang sudah umum: laser.

Cahaya untuk komputasi fotonik harus didasarkan pada cahaya yang sangat stabil yang dipancarkan oleh laser. Jadi pemimpin dalam industri laser, seperti IPG, akan mendapat manfaat dari lonjakan permintaan laser dari industri semikonduktor yang beralih secara progresif ke fotonik.

Dan dalam segmen yang masih baru ini, impuls laser ultra‑pendek dapat diubah menjadi daya komputasi ultra‑cepat.