Des nanotubes de carbone pour refroidir l'électronique
Les ordinateurs de bureau utilisent des ventilateurs pour refroidir leurs composants électroniques. Pour miniaturiser ces circuits et augmenter leurs fonctions, il faut intégrer le système de gestion thermique directement sur chaque puce en silicium, sur la céramique ou les stratifiés organiques. La gestion thermique est donc un élément critique, et le projet THEMA-CNT («Thermal management with carbon nanotube architectures») a été lancé pour assurer à l'UE un avantage sur ses concurrents américains et asiatiques. THEMA-CNT a basé sa technique de refroidissement sur des nanotubes de carbone fixés après fabrication sur aux puces, aux galettes de silicium ou aux boîtiers en céramique. Dans certains cas, la croissance des nanotubes de carbone s'est faite directement sur le substrat. Cette technique est directement compatible avec celles de fabrication du silicium et de packaging des micromodules, elle sera donc facile et économique à commercialiser. La gestion de la chaleur devient encore plus compliquée et importante lorsque les galettes de silicium et les circuits intégrés sont empilés. Cette intégration en volume est nécessaire pour augmenter la densité et les fonctionnalités, avec des boîtiers plus petits et des connexions plus courtes. THEMA-CNT a présenté sa technique innovante de refroidissement dans de tels systèmes empilés, en volume dans lesquels les interconnexions verticales (VIA) traversent la galette de silicium (through-silicon via, TSV). On ne peut remplir de cuivre ces VIA, car son coefficient de dilatation est supérieur à celui du silicium qui l'entoure. Ceci peut entraîner des problèmes mécaniques allant jusqu'à la rupture du circuit, mais ils sont résolus en remplaçant le cuivre par des nanotubes de carbone. Les scientifiques ont aussi étudié l'impact éventuel sur la santé et la sécurité des nanotubes de carbone contenus dans les adhésifs thermiques des produits grand public. Ils n'ont pas constaté d'augmentation de l'exposition aux nanotubes, par rapport au témoin, confirmant la sûreté des échantillons de test préparés par le consortium. La gestion thermique est l'un de problèmes les plus critiques de l'électronique haute performance, aujourd'hui comme demain. La technique économique de refroidissement par nanotubes, mise au point par THEMA-CNT, a donc un énorme potentiel de marché. L'UE pourrait ainsi être à la tête d'un important domaine de recherche et développement.
Mots‑clés
Électronique, gestion thermique, nanotubes de carbone, silicium, interconnexions, cuivre
