Technologie de refroidissement par micropuce intégrée
Qu'il s'agisse de centres de données, de superordinateurs ou d'ordinateurs portables : la grande quantité de chaleur générée par les puces et autres composants semi-conducteurs est l'un des plus gros problèmes des produits électroniques modernes. D’une part, cela limite les performances et la densité structurelle des composants. D'un autre côté, le processus de refroidissement lui-même consomme beaucoup d'énergie, qui est utilisée pour les ventilateurs de refroidissement ou les pompes de refroidissement liquide.
Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont étudié des moyens d'améliorer l'efficacité du transfert de chaleur de la puce au liquide de refroidissement. Par exemple, un métal ayant une meilleure conductivité thermique est utilisé comme surface de contact entre le système de refroidissement et la puce. Cependant, l'efficacité de toutes les méthodes dans le passé n'est pas très élevée et, avec l'amélioration de l'efficacité de la dissipation thermique, la complexité et le coût de fabrication du système de dissipation thermique augmentent également de façon exponentielle.
Aujourd'hui, des chercheurs suisses ont enfin trouvé une meilleure façon d'inventer une puce qui ne nécessite pas de refroidissement externe. Les microtubules intégrés dans le semi-conducteur amèneront le liquide de refroidissement directement autour du transistor, ce qui non seulement améliore considérablement l'effet de dissipation thermique de la puce, mais permet également d'économiser de l'énergie et de rendre les futurs produits électroniques plus respectueux de l'environnement. La production de ce refroidissement intégré est moins chère que le procédé précédent.
Le principe de cette solution est qu’au lieu d’être refroidie depuis l’extérieur de la puce, la puce est refroidie directement à l’intérieur. Le liquide de refroidissement circule par le bas à travers les microtubules intégrés dans le matériau semi-conducteur, ce qui signifie que la chaleur générée par le transistor en tant que source de chaleur sera directement dissipée. Le microcanal est en contact direct avec les transistors de la puce, ce qui établit une meilleure connexion entre la source de chaleur et le canal de refroidissement. Les branches tridimensionnelles du canal de refroidissement contribuent également à la répartition du liquide de refroidissement et réduisent la pression nécessaire à sa circulation.
Le test préliminaire du système de refroidissement montre qu'il peut dissiper plus de 1,7 kW de chaleur par centimètre carré et seulement 0,57 watts de puissance de pompe par centimètre carré. C'est nettement inférieur à la puissance requise pour les canaux de refroidissement de gravure externes. "La capacité de refroidissement observée dépasse un kilowatt par centimètre carré, ce qui équivaut à une efficacité 50 fois supérieure à la dissipation thermique externe", ont indiqué les chercheurs.
Le refroidissement intégré par puce électronique présente un autre avantage : il est moins cher que l'unité de refroidissement ajoutée en externe. Étant donné que les microcanaux de refroidissement et les circuits à puce peuvent être directement introduits dans les semi-conducteurs en production, le coût de fabrication est inférieur. Cette micropuce refroidie en interne rendra les futurs produits électroniques plus compacts et plus économes en énergie.
