La moquette de nanotubes évacue la chaleur des puces
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C'est connu, les puces électroniques chauffent beaucoup. Avec le risque que cette énergie excédentaire provoque leur dysfonctionnement, voire leur destruction. Il faut donc les aider à évacuer ce surplus. Une équipe du centre de recherche sur les nanotechnologies de l'université de Purdue aux Etats-Unis s'est attelée au problème de façon originale. Elle a utilisé les remarquables propriétés de conduction thermique des nanotubes de carbone, afin de créer une minuscule «moquette» absorbante placée entre la puce et le dissipateur métallique à proprement parler. Mené sous l'égide de la National Science Foundation, l'agence fédérale américaine chargée du financement de la recherche, ce projet fait partie d'un programme plus vaste conduit par le Birck Nanotechnology Center de Purdue, lui même soutenu par l'Air Force Research Laboratory et le centre de recherches Ames de la Nasa.
Cette technique s'affranchit des limites des méthodes mécaniques classiques. La première d'entre elles est l'ajout d'un dissipateur métallique augmentant la surface de contact avec le milieu ambiant. Inconvénient, cet élément ne peut être mis en contact direct avec la puce, sous peine de courts-circuits. Il doit donc être fixé au boîtier, ce qui ne permet pas une dissipation optimale en raison des pertes dues à l'absence de contact direct avec la source de chaleur. Autre solution, le ventilateur qui permet l'évacuation des calories par brassage de l'air entourant la puce. Cependant, à l'image de son homologue de confort, il ne refroidit pas et peut tomber en panne.
La solution retenue par l'équipe de Timothy Fisher met à profit deux des nombreuses propriétés des nanotubes de carbone, qui servent alors de caloducs. D'une part, une conductivité thermique -c'est-à-dire leur capacité à conduire la chaleur - équivalente à celle du diamant, le meilleur conducteur naturel que l'on connaisse. D'autre part, la faible dimension de ces tuyaux creux - quelques nanomètres (milliardièmes de mètre) de diamètre, pour une longueur de l'ordre du micromètre - rend leur fabrication aisée à partir du graphite. Cela en fait des candidats idéaux pour une technique de fabrication tout ce qu'il y a de plus traditionnelle : la déposition sous forme de vapeur.
La réalisation du système de refroidissement des puces consiste à déposer une couche de nanotubes de carbone sur la plaquette de silicium. L'équipe de Purdue a ainsi obtenu un dépôt de 10 micromètres d'épaisseur, avec une densité de 300 millions de nanotubes par millimètre carré. L'examen au microscope électronique montre une surface parfaitement régulière, qui s'apparente à une moquette dont les nanotubes figurent les brins de laine. De la même manière, d'autres nanotubes sont déposés sur une plaque de cuivre, qui fera office de dissipateur thermique.
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- Publié dans : Avenir Nanotechnologies et Robotique
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