Oleh Mohd Faizal Aziz
Seperti yang telah diketahui umum, perkembangan mendadak teknologi pemprosesan semikonduktor telah berjaya menghasilkan mikroprosesor dan cip memori komputer yang lebih kecil dan berkuasa tinggi. Selain itu, melalui teknologi semikonduktor juga telah melahirkan satu lagi teknologi baru yang terkenal yang dikenali dengan Microelectromechanical System (MEMS). Teknologi MEMS ringkasnya merupakan sistem mikro yang mempunyai elemen-elemen mekanikal yang dihasilkan di atas cip silikon menggunakan teknologi fabrikasi yang hampir sama digunakan dalam penghasilan litar bersepadu. Antara produk- produk MEMS yang terkenal pada masa sekarang dan bertapak kukuh di pasaran ialah mikrofon, accelerometer, sensor tekanan, gyroscope dan juga produk-produk RF-MEMS serta bioMEMS.
Artikel ringkas ini akan membincangkan salah satu produk MEMS yang terkenal dan semakin meningkat permintaanya di pasaran terutamanya dalam industri perkomputeran. Produk yang dimaksudkan ialah peranti mikrofon MEMS. Sebuah syarikat pembuatan mikrofon MEMS terkenal di Pittsburgh-Amerika Syarikat, Akustika.Inc telah membangunkan peranti mikrofon yang diintegrasikan dengan litar bersepadu menggunakan teknologi pemprosesan yang hampir sama dengan teknologi pemprosesan cip mikroprosesor. Teknologi pemprosesan yang lebih dikenali dengan teknologi fabrikasi ini telah berjaya menghasilkan mikrofon yang lebih kecil, murah dan boleh dihasilkan dengan kuantiti yang banyak pada masa yang sama. Mikrofon MEMS menawarkan kualiti yang lebih baik untuk rakaman audio yang digunakan dalam telefon bimbit, kamera digital dan pangilan telefon melalui internet yang dikenali dengan Voice-Over-Internet-Protocol (VoIP). Permintaan mikrofon MEMS terus meningkat di pasaran terutamanya di kalangan pengeluar komputer riba. Ini berlaku kerana pengguna komputer riba yang menggunakan teknologi voice-over-internet-protocol (VoIP) semakin bertambah dari semasa ke semasa. Mikrofon yang tidak dihasilkan melalui teknologi MEMS bukanlah suatu pilihan yang tepat untuk kegunaan VoIP.
Pengeluar utama mikrofon MEMS menggunakan teknologi pemendapan lapisan silikon untuk menghasilkan peranti ini. Langkah seterusnya ialah melekatkan mikrofon tersebut menggunakan teknik khas ke atas cip yang mengandungi litar elektronik yang direkabentuk khusus untuk mengubah bentuk gelombang bunyi yang diperlukan setelah menerimanya.
Sistem mikrofon konvensional dikenali dengan Electret Condenser Microphones, ECM yang juga mempunyai wayar halus dan litar yang dapat mengalir dan memproses isyarat audio. Sistem ECM memerangkap gelombang bunyi dalam bentuk analog sebelum dihantar ke litar yang akan menukarkannya dalam bentuk isyarat digital. Semasa proses penukaran bentuk gelombang bunyi ini, isyarat analog biasanya akan mengalami gangguan dari medan elektromagnetik yang terhasil dari skrin dan juga antenna WI-FI pada komputer riba. Untuk mengatasi masalah ini, insulator digunakan untuk mengelakkan gangguan medan elektromagnetik yang terhasil. Insulator ini akan menyebabkan saiz sistem mikrofon ECM menjadi lebih berat dan besar serta menghadkan kedudukannya di dalam komponen komputer riba yang semakin sofistikated. Keadaan ini perlu dielakkan untuk menghasilkan komputer riba yang lebih kompetitif di pasaran.
Berbanding sistem ECM, teknologi MEMS yang digunakan dalam penghasilan mikrofon telah berjaya mengatasi masalah-masalah yang dihadapi oleh mikrofon konvensional. Apabila gelombang bunyi menyentuh membran nipis logam di tengah-tengah cip mikrofon MEMS, membran tersebut bergetar pada frekuensi tertentu yang telah ditetapkan dan menghasilkan voltan yang mengandungi maklumat dalam bentuk isyarat analog. Sepintas lalu, mekanisme ini hampir sama dengan sistem mikrofon ECM. Namun begitu ia tidak mengalami masalah gangguan medan elektromagnet di luar litar disebabkan penukaran isyarat analog kepada isyarat digital berlaku dalam cip yang sama yang telah siap direkabentuk oleh jurutera. Pada masa yang sama, insulator juga tidak lagi diperlukan dalam mikrofon MEMS.
Oleh kerana teknologi fabrikasi mikrofon MEMS ini adalah hampir sama seperti teknologi fabrikasi litar bersepadu yang boleh dijalankan serentak untuk pengeluaran besar-besaran, masalah harga dapat diatasi. Menurut Jonathan Bernstein, seorang saintis yang menjalankan kajian mengenai sistem mikrofon mikro di Universiti Cambridge, kaedah penghasilan mikrofon MEMS merupakan kaedah termurah yang boleh diperolehi pada masa kini. Namun begitu tidak semua aplikasi audio dapat menggunakan kaedah ini. Antara lain ialah peralatan bantuan pendengaran ( hearing-aid ) yang telah stabil di pasaran yang tidak menggunakan teknologi MEMS disebabkan oleh peralatan tersebut telah mempunyai sistem litar digital tersendiri yang yang lengkap. Menurut Levent Degertekin, profesor kejuruteraan mekanikal di Georgia Institute of Technology, Atlanta, aplikasi terbaik peranti mikrofon MEMS ialah dalam pasaran telefon bimbit dan komputer riba.
Di Malaysia antara institusi terawal yang menjalankan kajian MEMS termasuk penyelidikan mengenai mikrofon MEMS ini ialah di Universiti Kebangsaan Malaysia di bawah salah satu Pusat Kecemerlangannya iaitu Institut Kejuruteraan Mikro dan Nanoelektronik, IMEN. Kejayaan UKM merintis beberapa lagi institusi yang lain termasuk UIA, UNIMAP dan UM bergiat secara aktif dalam menjalankan penyelidikan dalam bidang yang relatifnya agak baru di Malaysia.
Tersiar di Dewan Kosmik, DBP Jun 2008
Leave a Reply: