Prochaines technologies de refroidissement selon IBM

Les puces électroniques sont utilisées dans de nombreux appareils, et le nombre de transistors qui les compose et leurs fréquences de fonctionnement ne cessent d'augmenter. Bien que les principaux fabricants de composants électroniques multiplient les approches afin de réduire la consommation des microprocesseurs, un problème demeure : la densité du dégagement thermique. 100W ne représentent peut être pas grand chose, mais devoir les dissiper continuellement d'une surface de quelques millimètres carrés est en revanche un véritable challenge.


Première étape : amélioration de l'IHS
Les processeurs actuels utilisent de la pâte thermique entre l'IHS (la capsule métallique recouvrant le die ou Integrated Heat Spreader ) et le die de silicium. Cette couche intermédiaire est indispensable, et permet d'améliorer l'évacuation de la chaleur dégagée par le die. Afin d'améliorer la conduction de la chaleur, les ingénieurs de Big Blue ont donc développé un IHS dont la surface serait gravée d'un réseau de canaux suivant un motif régulier. L'utilisation de ce système permet à la pâte thermique et à la pression de se répartir uniformément sur toute la surface du die de silicium. IBM déclare avoir ainsi divisé par deux la pression exercée sur le processeur et multiplié par dix la conduction thermique.
La société n'a pas encore dit quand ses "chapeaux" seront utilisés dans des produits commerciaux, mais a souligné que les processeurs actuels avaient un dégagement thermique de 100W par centimètre carré. Les puces de demain pourraient dégager davantage de chaleur sur des surfaces plus réduites. IBM estime que, dans ces conditions, ces processeurs pourraient atteindre la température de la surface du soleil (6000°C) s'ils n'étaient pas refroidis. Ces nouveaux modèles de IHS sont donc une solution viable pour les prochaines années, mais insuffisante sur le long terme.


Deuxième étape : direct jet impingement
Pour s'affranchir des limites du air-cooling, les chercheurs d'IBM ont développé une approche originale du water-cooling. Baptisé direct jet impingement, ce système utiliserait pas moins de 50000 petites buses chargées d'arroser directement le die de silicium. Le système étant complètement clos, les risques de fuites sont réduits. Les performances sont assez impressionnantes, puisque IBM parle d'une dissipation thermique de 350W au centimètre carré. C'est plus de cinq fois supérieur aux limites de 75W par centimètres carrées rencontrés avec les systèmes de air-cooling actuels.