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Bientôt un réfrigérateur dans les ordinateurs ?

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Des scientifiques américains cherchent à miniaturiser le classique réfrigérateur pour refroidir les circuits électroniques en deçà de la température ambiante. Au labo, le principe fonctionne.

Suresh Garimella (à droite) et Eckhard Groll devant leur prototype. © Purdue News Service photo/David Umberger

A l'université Purdue, Suresh Garimella s'acharne à rafraîchir les puces. Depuis plusieurs années, il expérimente des méthodes originales au sein d'un laboratoire spécialisé, le CTRC (Cooling Technologies Research Center), auquel collaborent de nombreux industriels de l'électronique, comme Apple, Intel, Honeywell et Texas Instruments.

En août 2007, son équipe mettait au point le principe du vent ionique, consistant à accélérer au ras du circuit à refroidir une couche d'air ionisé. Aujourd'hui, avec Eckhard Groll, il explore une autre idée, déjà connue : miniaturiser un réfrigérateur pour l'amener à peu près à la taille des puces à refroidir. La difficulté consiste à trouver des moyens techniques différents pour réaliser un compresseur et un évaporateur, les deux éléments clés d'un réfrigérateur. Au niveau de l'évaporateur, la pression du liquide chute et cette détente génère du froid. Le contraire se produit dans le compresseur.

Dans le prototype développé au CTRC, le compresseur pend la forme d'une petite pastille souple de la taille d'une pièce de 10 centimes. Elle est constituée d'une feuille très fine de polyimide, une matière plastique très utilisée en électronique (par exemple dans les connecteurs souples entre la carte mère d'un ordinateur portable et son écran), recouverte d'un métal. En jouant sur les charges électrostatiques à son voisinage, ce diaphragme peut être mis en vibration et se transformer en pompe, à la manière d'un soufflet de forge. Le principe a été validé par l'expérience : le pompage fonctionne.

Une avancée indispensable

Auparavant, l'équipe s'était penchée sur la vaporisation d'un liquide à l'intérieur de canaux microscopiques, plus fins qu'un cheveu, dans ce qui deviendra un évaporateur. C'est lui qui pendra place sur le circuit à refroidir.

« Nous pensons que nous commençons à maîtriser, mais il reste des difficultés à surmonter pour réaliser un dispositif fonctionnel » reconnaît Suresh Garimella. Il faut notamment trouver le moyen d'associer 50 à 100 diaphragmes pour obtenir une puissance suffisante. En les accumulant en hauteur, on additionne les forces de pompage de chaque élément. En regroupant les membranes les unes à côté des autres, on augmente le volume de gaz pompé. Leurs avancées seront bientôt publiquement présentées à l'université Purdue et lors d'une conférence internationale (International Refrigeration and Air Conditioning Conference).

Selon les chercheurs, la plus grosse difficulté consiste à trouver un dispositif dont le coût de fabrication soit suffisamment bas. Mais le procédé, lui, a montré son intérêt. « Tous les autres systèmes de refroidissement [dans les micro-ordinateurs, NDLR] refroidissent le circuit jusqu'à la température ambiante, souligne Suresh Garimella. La réfrigération, elle, descend au-dessous. »

Un gain à ce niveau semble aujourd'hui primordial. Malgré la réduction de la tension électrique et des consommations des circuits, la dissipation thermique reste un écueil pour les futures générations de processeurs.

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