Puces de refroidissement, l'avenir des appareils informatiques légers
L’un des principaux facteurs limitant le développement de puces à haute puissance de calcul est leur capacité de dissipation thermique. Le problème de la dissipation thermique des puces a toujours tourmenté l’industrie. Une puce de la taille d’un capuchon d’ongle est en réalité une source de chaleur de 300 watts, mais en réalité, la puce est déjà très chaude lorsqu’elle est bien en dessous de cette consommation électrique. La miniaturisation et la forte intégration des puces peuvent conduire à une augmentation significative de la densité du flux thermique local. L'amélioration de la puissance et de la vitesse de calcul entraîne une consommation d'énergie et une génération de chaleur énormes.
Un rapport publié par TSMC montre qu'à l'avenir, certaines « grandes puces » d'une superficie supérieure à 500 millimètres carrés pourraient avoir une consommation d'énergie nominale supérieure à 2 000 watts. Malgré la réduction continue de la taille du processus de puce, la densité de puissance est en constante augmentation. . Une fois que le processus semi-conducteur entrera dans 2 nm, le nombre de transistors et la puissance de calcul de la puce augmenteront naturellement considérablement. L’augmentation rapide de la puissance de calcul de l’IA continuera de poser des défis importants en matière de refroidissement et de refroidissement des puces à très haute puissance. À l'heure actuelle, l'ensemble de l'industrie des puces électroniques grand public est en fait entré dans un cercle vicieux de « performances considérablement améliorées et de consommation d'énergie en augmentation rapide », montrant une tendance « à échanger la consommation d'énergie contre des performances ».
Récemment, Frore Systems, une solution innovante de refroidissement à semi-conducteurs basée sur des MEMS piézoélectriques, a annoncé que les ordinateurs portables équipés de sa solution de puce de refroidissement actif MEMS (AirJet) sortiraient début 2023, offrant de meilleures performances de refroidissement que les ventilateurs traditionnels tout en réduisant le bruit. La puce de refroidissement AirJet est une solution au problème de refroidissement qui limite les performances du processeur des ordinateurs portables actuels. Il s'agit d'une « solution de refroidissement à semi-conducteurs » qui abandonne complètement les méthodes traditionnelles de refroidissement par ventilateur.
En outre, Huawei et le Harbin Institute of Technology ont déposé conjointement une demande de brevet appelée « Diamond Chip ». Il s'agit d'une puce de dissipation thermique efficace fabriquée à partir de matériaux diamantés, qui peut résoudre le problème de chauffage des puces haute performance et ouvrir une nouvelle voie pour améliorer les performances de la puce. Le diamant est un cristal composé d'éléments de carbone, avec d'excellentes propriétés physiques et chimiques. Le diamant, en tant que minéral naturel, possède une excellente conductivité thermique. L’application de diamant à la dissipation thermique des puces électroniques peut améliorer considérablement leur efficacité de dissipation thermique. Par rapport aux matériaux traditionnels, il atténue efficacement les problèmes causés par le fonctionnement à long terme des puces à haute température.
Bien que des solutions uniques puissent être utilisées dans certaines applications, la plupart des marchés doivent trouver des moyens de faire plus avec moins de ressources, ce qui implique davantage de fonctionnalités par watt. Le coût associé à cette solution est bien plus élevé que les solutions précédentes.
