Teknologi Hacker Fab
(docs.hackerfab.org)- Untuk menurunkan hambatan akses ke peralatan nanofabrikasi yang mahal, Hacker Fab adalah proyek untuk membangun alat nanofabrikasi DIY dan fab open source yang dapat direplikasi
- Per Maret 2026, 7 Hacker Fab telah didirikan, dan pengembangan alat fab inti serta perangkat dan proses yang menggunakan alat tersebut telah didokumentasikan, sehingga menjadi dasar untuk penyebaran lebih luas
- Anda tetap dapat berkontribusi tanpa harus membangun seluruh fab, dan meski tidak memiliki pengalaman nanofabrikasi sebelumnya, Anda dapat berpartisipasi dalam dokumentasi, perbaikan, dan pekerjaan proyek melalui Discord serta Gitbook/GitHub
- Situs dokumentasi mengumpulkan materi yang diperlukan untuk mengubah ruangan kosong menjadi tempat pembuatan IC sederhana dalam beberapa bulan, dan mengarahkan pembaca untuk memeriksa perkembangan terbaru di Discord
- Lisensinya merupakan kombinasi hardware CERN-OHL-W, software MPL v2.0, dan dokumentasi CC BY-SA 4.0; file NOTICE tambahan dapat disertakan bergantung pada asal kontribusi
Tujuan dan status terkini Hacker Fab
- Hacker Fab adalah proyek untuk membuat versi DIY dari semua alat nanofabrikasi dan merilisnya sebagai hardware open source kolaboratif
- Laboratorium nanofabrikasi memiliki biaya dan hambatan akses yang tinggi, sehingga bahkan mahasiswa STEM di institusi ternama pun bisa kesulitan menggunakan peralatannya secara memadai
- Proyek ini berangkat dari kesadaran bahwa jika chip menggerakkan dunia, akses ke alat untuk membuat chip juga harus diperluas
- Yang dibutuhkan adalah alat nanofabrikasi yang murah, open source, dan mudah direplikasi, serta laboratorium di seluruh dunia yang benar-benar membuat dan menggunakannya
- Per Maret 2026, progresnya adalah:
- 7 Hacker Fab telah didirikan
- Hacker Fab lain juga sedang berjalan
- Beberapa alat fab open source inti telah dibuat, didokumentasikan, dan direplikasi
- Perangkat dan pengembangan proses yang dibuat dengan alat tersebut juga telah didokumentasikan
- Proyek ini dijalankan oleh komunitas kontributor yang terdistribusi, dan hanya dapat berkembang dengan partisipasi yang lebih luas
Cara berkontribusi dan pengelolaan dokumentasi
- Komunikasi dilakukan di Discord
- Anda tidak perlu membangun seluruh fab untuk berkontribusi, dan meski tanpa pengalaman nanofabrikasi sebelumnya, Anda tetap dapat mengerjakan tugas yang bermakna
- Alur menambahkan pekerjaan ke Gitbook:
- Tekan tombol “contribute”
- Untuk proyek baru, buat halaman baru; untuk pekerjaan yang sudah ada, edit atau lengkapi halaman yang ada
- Jika dokumen kerja seperti Google Docs diunduh sebagai file
.htmlyang di-zip, file itu dapat langsung diimpor sebagai halaman Gitbook baru sambil mempertahankan sebagian besar isi dan format - Ajukan merge request dan pilih Jay Kunselman serta Alexander Hakim sebagai reviewer
- Anda akan menerima pesan persetujuan atau permintaan perbaikan
- Situs dokumentasi adalah rumah bagi dokumen bersama, dengan tujuan menyediakan materi yang cukup untuk mengubah ruangan kosong menjadi tempat pembuatan IC sederhana dalam beberapa bulan
- Banyak halaman masih dalam proses pengerjaan, dan catatan progres dari kontributor individu mungkin tersimpan di Google Drive, Notion, dan sebagainya
- Tautan ke catatan tersebut dapat dilihat di bagian atas tiap halaman
- Catatan semacam ini akan dipindahkan ke Gitbook secepat mungkin
- Dengan akun Gitbook gratis, Anda dapat mengajukan permintaan perubahan; seluruh materi berada di GitHub dan diformat agar mudah dibaca di Gitbook
- Kontribusi langsung melalui GitHub juga dimungkinkan
Alat pembuatan dan biaya dalam Fab toolkit
- Alat terkait patterning, deposisi, dan pemrosesan:
- Lithography Stepper V2: biaya build $3.015, SOP tersedia, Carnegie Mellon
- Vacuum Spin Coater V1: biaya build $200, SOP tersedia, Carnegie Mellon
- RF Sputtering Chamber: build chamber + magnetron $1.000, build power supply $1.000, pembelian komponen dual gas supply $5.000, pembelian pumping system + gauge $11.400, Carnegie Mellon
- Thermal Evaporator V1: sedang dikerjakan, biaya build $15.000, SOP tersedia, Carnegie Mellon
- Tube Furnace V1: sedang dikerjakan, biaya build $200, SOP tersedia, Projects in Flight
- Plasma Etcher: biaya pembelian $17.400, SOP tersedia, Plasma Etch PE-25
- Hot Plate: biaya pembelian $125
- 3-Axis Piezo Nanopositioner: biaya build $500
- Electroless Plating: biaya build $500
- Alat verifikasi dan pengukuran:
- Probe Station V1: biaya pembelian $15.800, SOP tersedia
- DIY SMU: biaya pembelian $800, SOP tersedia
- Optical Spectrometer
- Kategori bahan kimia:
- Photoresists + Developers
- Dielectrics
- Conductors
- Etchants
- Dopant Sources
Latar belakang awal dan struktur lisensi
- Hacker Fab terinspirasi oleh Sam Zeloof
- Proyek ini dimulai di Carnegie Mellon University oleh Elio Bourcart, Alexander Hakim, dan Sam Zeloof; dukungan dari departemen CMU ECE mendorong pertumbuhan awalnya
- Hacker Fab @ CMU pertama saat ini dikelola oleh Matthew Moneck, Tathagata Srimani, dan Jay Kunselman
- Tumpukan lisensi default:
- Hardware: CERN-OHL-W
- Setelah file HDL dirilis di bawah CERN-OHL-W, jika seseorang menggunakan file tersebut pada FPGA dan mendistribusikan bitstream, keseluruhan desain HDL lainnya tidak harus dirilis di bawah CERN-OHL-W
- Software: MPL v2.0
- Copyleft per file pada MPL dirancang untuk mendorong berbagi modifikasi kode, sambil tetap memungkinkan penggabungan dengan kode berlisensi open source lain atau proprietary dengan pembatasan minimal
- Dokumentasi: CC BY-SA 4.0
- Dengan atribusi, materi dapat didistribusikan, di-remix, diadaptasi, dan dikembangkan dalam media atau format apa pun, termasuk untuk penggunaan komersial
- Materi hasil remix, adaptasi, atau pengembangan harus dilisensikan dengan syarat yang sama
- Hardware: CERN-OHL-W
1 komentar
Opini Hacker News
Saat 3D printing mulai naik daun, saya berharap para penghobi bisa bergerak ke arah pembuatan IC dengan lebar garis besar
Meski tidak mungkin menjalankan proses 4nm di garasi, saya kira sekitar ~10µm masih mungkin; tetapi setelah membaca lebih jauh tentang pembuatan IC, itu pun tampak seperti mimpi yang samar
Saya membayangkan teknologi modern yang elegan: laser mengukir alur dan print head menaruh jalur kabel serta doping dengan presisi, tetapi kenyataannya jauh lebih berantakan
Setiap tahap melibatkan bahan kimia berbahaya dan beracun, dan satu titik debu di tempat yang salah bisa merusak reaksi reagen secara berantai atau menimbulkan cacat fisik
Senang melihat ada pekerjaan yang dilakukan untuk pembuatan oleh penghobi di sini, tetapi di antara garis-garis rapi Magic dan wafer silikon yang mengilap ada jurang besar yang dikuasai bukan oleh insinyur listrik atau insinyur perangkat lunak, melainkan ilmuwan material
Setahun sebelum saya mengambil kelas VLSI, universitas kami menjual semua peralatan fabrikasinya ke universitas lain, padahal kelas itu awalnya punya lab praktik
Saya ingin menentang penyebutan pembuatan IC sebagai semacam “ilmu gelap”. Tidak ada sihir dalam rekayasa; ini adalah keterampilan yang membutuhkan pendidikan, pengalaman, dan keahlian, sama seperti bidang rekayasa lain
Hanya saja, karena berurusan dengan dunia fisik, biaya dan risikonya lebih langsung daripada perangkat lunak
Fakta bahwa pembuatan IC pada dasarnya tidak punya tahap penghobi bisa membuat orang bingung. Begitu melewati level mainan, Anda membutuhkan peralatan, bahan baku, cleanroom, serta beberapa orang dan staf pendukung
Lab universitas kami ditutup juga karena para mahasiswa pascasarjana, kandidat doktor, dan profesor pergi, ditambah pasokan wafer yang benar-benar bisa dipakai lembaga riset makin sulit didapat
Seingat saya, hanya proyek kedua dari terakhir yang sampai tapeout dan fabrikasi, dan karena keterbatasan waktu, yield-nya buruk sekali
Bagian paling rumit dari manufaktur semikonduktor adalah menentukan respons optimal dengan statistical process control berdasarkan jumlah sampel yang besar
Karena itu, jika belum punya lini produksi, bahkan memulai lini produksi modern dari nol bisa saja sulit
Mencari “hyperparameter” yang layak untuk peralatan litografi bisa membuat pelatihan LLM terlihat seperti tutorial
Membuat seluruh hal ini bootstrap membutuhkan proses puluhan tahun dengan campur tangan langsung manusia, lalu secara sangat hati-hati dialihkan ke otomasi
Karena ia memenuhi kebutuhan pembuatan prototipe cepat
Sekarang orang bahkan hampir tidak melakukan etching PCB sendiri. Karena sudah terlalu cepat dan murah
Karena kurangnya motivasi untuk mengeluarkan lebih dari 10 ribu dolar demi membuat satu benda seharga 6 sen, sulit bagi gerakan pembuatan IC DIY untuk benar-benar muncul
Ada juga TFT semikonduktor organik yang mendepositkan lapisan dengan suhu rendah dan kimia fase cair
Masalah yang lebih dalam adalah sangat sedikit situasi yang membutuhkan chip kustom yang tidak bisa diselesaikan dengan komponen yang ada atau FPGA, dan meskipun akses ke fab menjadi murah, hampir tidak ada orang yang punya keahlian untuk menghasilkan sesuatu yang menarik
Meski begitu, tiny tapeout layak dilihat sekali
Sepertinya belum ada yang menyebut litografi berkas elektron, padahal penghobi juga sudah pernah mencobanya[1]
Litografi berkas elektron sudah dipakai sejak 1970-an, dan karena lambat, membuat satu CPU bisa memakan waktu sehari
Karena itu tidak dipakai sebagai proses produksi massal, tetapi bekerja dengan baik sebagai proses prototipe
Sistem berkas elektron pada dasarnya adalah mikroskop elektron pemindai yang lebih kuat. Ada ruang vakum, perangkat pemfokus dan pengarah berkas elektron yang mirip dengan yang ada di dalam CRT, perangkat kontrol, dan tentu saja dikendalikan komputer
Keuntungannya, perangkat lunak bisa mengoreksi nonlinieritas pemindaian, dan dengan memindai pada daya rendah, ia bisa memeriksa apa yang baru saja ditulisnya
Namun coating dan etching tetap diperlukan, jadi ini bukan proses kering sepenuhnya; berkasnya hanya mengekspos photoresist
Ukuran peralatannya kira-kira sebesar meja, dan contoh peralatan CMU ada di [2]. Banyak universitas memiliki peralatan seperti ini
[1] https://hackaday.com/2024/08/06/creating-1%c2%b5m-features-t...
[2] https://nanofab.ece.cmu.edu/facilities-equipment/fei-sirion....
Saya setuju dengan demokratisasi akses ke teknologi fabrikasi sederhana, tetapi cukup khawatir jika penghobi ikut terjun
Bahaya yang jelas adalah HF tidak bisa dihindari, dan ini sangat berbahaya sampai bisa membunuh
Meski begitu, orang bisa membuat pilihan bijak untuk mengurangi risiko, dan pada akhirnya masing-masing bisa menentukan sendiri tingkat risiko yang mau mereka ambil, jadi itu bukan kekhawatiran terbesar saya
Yang lebih saya khawatirkan adalah SF6 yang dipakai dalam reactive ion etching. Global warming potential per kg-nya lebih dari 24.000 kali CO2
Kalau semuanya terurai di dalam ruang plasma, atau ada scrubber gas buang seperti di fab industri, tidak apa-apa; tetapi penghobi kemungkinan akan mengalirkan dan melakukan purge cukup banyak SF6 yang tidak berubah
Ini nyaris bencana ekologis, jadi ada hal-hal tertentu yang lebih baik tidak dilakukan di rumah
Saya berasumsi nilai utama yang seperti mimpi dari hal semacam ini adalah bahwa individu bisa membuat chip sendiri secara langsung
Maksudnya, seperti 3D printing, ini untuk mengulang prototipe dengan cepat; begitu desainnya jadi, manufakturnya diserahkan ke salah satu perusahaan besar dengan cara tradisional
Jika asumsi itu benar, apa kelebihannya dibanding FPGA?
Meski begitu, membangun fasilitas pembuatan chip sendiri itu keren dengan sendirinya
Saya ingin membuat chip untuk sintesis DNA, dan itu harus bersentuhan secara fisik dengan dunia nyata serta membutuhkan elektroda
Listrik dari rangkaian menyebabkan perubahan pH lokal, dan ini bisa digunakan untuk mengendalikan reaksi biologis secara presisi
FPGA tidak bisa melakukan pekerjaan analog seperti itu
Rasanya asumsi itu mengabaikan sebagian besar minat pribadi
Ini mirip dengan mengatakan bahwa kita tinggal memesan PCB. Biaya marjinal untuk membuat 1.000 PCB sekarang sudah cukup murah, tetapi bagaimana kalau hanya membuat 5 atau 1 saja?
Tidak semua orang melihat hobi sebagai investasi bisnis. Mereka juga belum tentu mengerjakan proyek dengan produk yang bisa dijual dalam pikiran
Banyak orang hanya ingin menguji ide, bersenang-senang, memenuhi kebutuhan sendiri, dan membuat sesuatu menjadi ada, bukan untuk menjualnya
Bagi saya, nilai inti home fab adalah memungkinkan pembuatan satu chip untuk tugas tertentu atau jumlah yang sangat kecil setiap kali ada kebutuhan apa pun
Memindahkan dari chip 10µm ke fab komersial sama sekali tidak realistis
Ini terlihat sangat menarik, dan saya berharap pembuatan prototipe berbiaya rendah juga hadir untuk pengembangan IC
Namun membandingkannya dengan 3D printing kurang tepat; contoh yang jauh lebih dekat adalah PCB
PCB bisa dibuat sendiri, tetapi dengan hadirnya produksi massal di Tiongkok dan penyedia pesanan gabungan, biayanya menjadi begitu murah sampai hampir tidak perlu lagi melakukannya sendiri
Saya pikir mungkin ada lebih banyak hal yang bisa dilakukan dalam pembuatan prototipe IC berbiaya rendah
Infrastruktur tetap, yaitu membangun fab, mungkin tidak selalu menjadi masalah. Karena ada kapasitas produksi untuk membuat chip murah dalam jumlah besar, menambahkan satu wafer lagi mungkin bukan faktor pembatas biaya
Ada juga multi-project wafer seperti pesanan gabungan PCB, tetapi sejauh pemahaman saya, batas biaya yang keras saat ini adalah NRE untuk membuat set mask, dan dalam produksi prototipe biaya itu tidak diamortisasi ke jumlah yang cukup besar
Jadi area yang saya harap berkembang adalah mask yang murah, atau mask yang lebih sedikit
Perangkat lunak desain PCB tingkat profesional bisa didapatkan dengan beberapa ribu dolar per tahun, dan KiCad yang open source juga cukup layak dipakai
Sebaliknya, perangkat lunak desain IC tingkat profesional harganya ratusan ribu dolar per tahun, dan alat pesaing open source hampir sulit dipakai jika dibandingkan
Namun harapannya sama: sedikit saja demokratisasi desain IC akan sangat membantu pengembangan hardware
Waktu iterasi DIY memang tak tertandingi, tetapi semua proses yang pernah saya lihat sejauh ini punya bagian yang tidak saya sukai
Laser serat mungkin pengecualian, tetapi saya tidak terlalu paham bidang itu
Sepertinya untuk menyiapkan Hacker Lab seperti ini, biaya peralatan hardware saja sedikit di atas 50 ribu dolar
Saya berharap biayanya segera turun lagi
Saya berharap upaya ini berhasil, tetapi saya tidak terlalu tahu jebakannya di mana
Produksi kecil pun tampaknya akan melebihi 50 ribu dolar, tetapi saya tidak punya pembanding
Dari sudut pandang seorang profesional semikonduktor, pendekatan untuk mengecilkan proses semikonduktor yang ada itu tidak tepat
Karena terlalu kompleks
Dibutuhkan alat baru yang dioptimalkan untuk kesederhanaan reagen agar tidak menggunakan photoresist dan developer beracun, gas plasma mematikan, dan semacamnya
Atau jika tahap-tahap seperti itu memang diperlukan, tahap tersebut harus bisa dipisahkan dari lab lokal
Misalnya, wafer silikon yang sudah dilapisi oksida atau logam bahkan sekarang bisa dibeli begitu saja
Sediakan lautan gerbang NAND yang hanya menunggu lapisan logam, lalu wiring bisa ditangani dengan FIB dan isolasi
Jauh sebelum DIY ASIC menjadi kenyataan, fab besar akan menyediakan layanan shuttle yang lebih murah dan mudah
Saya berharap ini berhasil, tetapi membuat struktur skala mikro/nano dengan mesin berukuran manusia selalu sulit, bahkan bagi orang-orang yang pendanaannya jauh lebih baik daripada para penghobi
Baru-baru ini saya mengetahui pertumbuhan kristal berarah DNA, dan saya tertarik pada gagasan bahwa itu bisa menjadi pendekatan yang lebih mudah ditangani bagi entitas besar untuk membuat sesuatu yang kecil, misalnya sirkuit terpadu
Saya tidak tahu bagaimana melakukannya di garasi, tetapi rasanya ada keuntungan jika tahap yang memerlukan kontrol presisi diprogram ke dalam bahan kimia, bukan ke dalam mesin
Kita benar-benar membutuhkan cara membuat perangkat nano seperti ini tanpa litografi
Jika menggunakan sesuatu seperti DNA untuk menyampaikan informasi ke permukaan, tampaknya semakin kecil dan semakin luas skalanya, cara itu jauh lebih mudah, efektif, dan kokoh
Untuk teknologi apa pun, metrologi menjadi area masalah yang dominan. Pada akhirnya, kita harus menjawab: “dari mana kita mendapatkan presisi yang dapat diulang?”
Ada juga proses lab volume rendah yang bisa menghasilkan lebar garis di bawah 234nm, tetapi cleanroom harus dianggap sebagai bagian dari mesin
Perlu bertahun-tahun untuk mencari tahu cara mempertahankan atmosfer dan kontrol laju aliran massa gas
Menjual hardware yang dirancang komunitas tanpa menyebut para penghobi aslinya cukup tidak tahu malu
Tidak ada satu pun dari yang diposting terlihat baru atau inovatif
Pengembangan IC rumahan berbiaya rendah sangat diperlukan untuk pertanian
Jika melihat mesin pertanian masa kini dan masa depan, semuanya sudah terdigitalisasi, dan kita harus memberi kemampuan agar mesin pertanian bisa memperbaiki serta memodifikasi dirinya sendiri
Rasanya mustahil membuat chip yang lebih kuat daripada ESP32 dengan biaya di bawah 2 dolar; jadi bagaimana membuat IC sendiri bisa membantu?
Atau memungkinkan kita mengubah kecepatan maksimum kendaraan tanpa harus pergi ke pusat layanan dan membayar 300–500 dolar
Kalau hal seperti itu saja tidak diizinkan bagi petani, saya tidak mengerti mengapa kita membicarakan pengembangan IC rumahan berbiaya rendah
Sayangnya, ini memang satu langkah ke arah yang benar, tetapi masih jauh dari tujuan
Petani tidak punya uang lebih 50 ribu dolar untuk membangun fab IC hobi di lumbung
Masalahnya di sini bukan membuat chip
Proyek yang sangat menarik, tetapi bagian “kami berkomunikasi sepenuhnya lewat Discord” agak mengganjal
Itu adalah taman bertembok dengan konten yang sulit dicari; saya tidak mengerti mengapa itu dipakai untuk sesuatu yang tampak seperti upaya DIY ala open source