Une percée en matière de refroidissement d’ordinateurs utilise un matériau commun pour augmenter la puissance de 740 %
Les ingénieurs ont utilisé du cuivre au lieu du diamant.
Nous avons tous fait l’expérience de la surchauffe d’un de nos appareils électroniques. Inutile de dire que lorsque cela se produit, cela devient dangereux à la fois pour l’appareil et pour son environnement. Mais compte tenu de la vitesse à laquelle les appareils fonctionnent, la surchauffe est-elle évitable ?
Une augmentation de 740 % de la puissance par unité
Des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign (UIUC) et de l’Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley) ont récemment mis au point une invention qui pourrait refroidir les appareils électroniques plus efficacement que d’autres solutions alternatives et permettre une augmentation de 740 % de la puissance par unité, selon un communiqué de presse des institutions publié jeudi.
Tarek Gebrael, auteur principal de la nouvelle recherche et doctorant en génie mécanique à l’UIUC, explique que les solutions de refroidissement actuelles présentent trois problèmes spécifiques. “Premièrement, elles peuvent être coûteuses et difficiles à mettre à l’échelle”, a-t-il déclaré.
Il a cité l’exemple des diffuseurs de chaleur en diamant, qui sont évidemment très chers. Deuxièmement, il a décrit comment les approches classiques de diffusion de la chaleur placent généralement le diffuseur de chaleur et un dissipateur thermique (un dispositif permettant de dissiper efficacement la chaleur) sur le dessus du dispositif électronique. Malheureusement, “dans de nombreux cas, la majeure partie de la chaleur est générée sous l’appareil électronique”, ce qui signifie que le mécanisme de refroidissement n’est pas là où il est le plus nécessaire.
Troisièmement, explique M. Gebrael, les diffuseurs de chaleur ne peuvent pas être installés directement sur la surface du dispositif électronique. Il faut placer une couche de “matériau d’interface thermique” entre eux pour assurer un bon contact. Or, ce matériau présente de mauvaises caractéristiques de transfert de chaleur, ce qui a un impact négatif sur les performances thermiques.
Une solution à tous les problèmes classiques
Heureusement, les chercheurs ont trouvé une nouvelle solution qui résout ces trois problèmes.
Ils ont commencé par utiliser le cuivre comme matériau principal, qui est évidemment peu coûteux. Ensuite, ils ont fait en sorte que le revêtement de cuivre “engloutisse” entièrement le dispositif, a déclaré M. Gebrael – “couvrant le haut, le bas et les côtés… un revêtement conforme qui couvre toutes les surfaces exposées”, garantissant qu’aucune région productrice de chaleur n’est laissée sans protection. Enfin, la nouvelle solution élimine le besoin d’un matériau d’interface thermique et d’un dissipateur thermique. Quelle innovation !
“Dans notre étude, nous avons comparé nos revêtements aux méthodes standard de puits de chaleur”, a déclaré Gebrael. “Ce que nous avons montré, c’est que vous pouvez obtenir des performances thermiques très similaires, voire meilleures, avec les revêtements par rapport aux dissipateurs thermiques.”
La suppression du dissipateur thermique et de l’interface thermique garantit également que le dispositif utilisant la nouvelle solution est considérablement plus petit que ses homologues conventionnels. “Et cela se traduit par une puissance beaucoup plus élevée par unité de volume. Nous avons pu démontrer une augmentation de 740 % de la puissance par unité de volume”, a ajouté M. Gebrael.
Le cuivre au lieu du diamant
IE a contacté M. Gebrael pour savoir pourquoi il avait choisi le cuivre comme matériau de remplacement. L’ingénieur a expliqué que le cuivre est beaucoup moins cher que le diamant, qu’il a une conductivité thermique relativement élevée et que les procédés utilisés par l’équipe pour déposer le revêtement de cuivre sont bien connus de l’industrie électronique (comme le dépôt chimique et le dépôt électrolytique du cuivre).
“Nous savions que le cuivre dissiperait efficacement la chaleur car il est déjà largement utilisé dans les diffuseurs et les dissipateurs thermiques standard (en raison de sa haute conductivité thermique). Le défi consistait à l’isoler électriquement de l’électronique pour éviter les courts-circuits. Nous y sommes parvenus en déposant d’abord sur l’électronique un mince revêtement polymère conforme, puis en ajoutant le revêtement de cuivre conforme par-dessus le cuivre”, a conclu M. Gebrael.
L’étude est publiée dans Nature Electronics.
Lire aussi : Une nouvelle puce transmet un débit record de 1,84 pétabits de données par seconde
Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
