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Des microcaloducs pour refroidir les puces

Avec l'augmentation des puissances dissipées par les systèmes de packaging électronique, les futurs composants exigeront bientôt des microsystèmes de refroidissement intégrés. Il s'agit d'un problème crucial posé en particulier par les dispositifs électroniques embarqués (secteurs aéronautique et spatial). Le refroidissement de composants basé sur l'utilisation du changement de phase liquide-vapeur dans un microcaloduc permet d'atteindre des flux très élevés (10 W/cm2) et une bonne uniformité de la température du composant. Les microcaloducs en silicium sont des microsystèmes très prometteurs car ils sont passifs, fiables et facilement intégrables avec le composant à refroidir. Depuis 2000, des prototypes constitués de micro-canaux parallèles de forme triangulaire sont réalisés par gravure chimique du silicium. L'architecture la plus performante comporte 2 plaques de silicium à micro-canaux gravés plus 1 plaque couvercle, assemblées par collage moléculaire. Les premiers essais ont montré une amplification d'un facteur 3 de la conductivité thermique du silicium dans la direction des canaux. Le principe de microcaloduc est simple, il s'agit d'une enceinte close à l'intérieur de laquelle circule de l'eau qui sous l'effet de la température se transforme en vapeur. Celle-ci est ensuite recondensée pour se retransformer en liquide. Tout le savoir-faire de cette technologie réside dans l'architecture du réseau capillaire qui sert à la circulation de l'eau. Les travaux de pointe menés dans ce domaine au LEG (Laboratoire d'électrotechnique de Grenoble), en collaboration avec le CNRS et le Léti ont montré qu'il était possible, grâce aux caloducs de dissiper une puissance de 100 watts par cm carré, largement de quoi évacuer l'énergie produite par un microprocesseur. Les premiers prototypes de caloducs devraient voir le jour dans quelques semaines et il ne fait nul doute qu'avec la poursuite de la miniaturisation de l'électronique sur silicium, ces caloducs sont promis à un bel avenir.

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