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Des « brosses » de nanofils pour refroidir les circuits !

31/05/2016

Comment refroidir localement des points chauds sur des circuits microélectronique ? Ou encore, comment transformer la chaleur perdue en électricité utile ? Des théoriciens de l’Institut rayonnement matière du CEA-Saclay (Iramis) proposent des solutions utilisant des « brosses » de nanofils semi-conducteurs.

La puissance dissipée sous forme de chaleur dans un ordinateur peut atteindre 100 W/cm². La consommation énergétique nécessaire au refroidissement de data centers avoisine 100 GW chaque année pour l’Union européenne. Une piste pour réduire la facture consiste à refroidir localement les « points chauds » des microprocesseurs ou même à convertir en électricité cette chaleur potentiellement destructrice.

Les chercheurs de l’Iramis proposent d’utiliser des nanofils semi-conducteurs alignés comme les brins d’une brosse pour évacuer efficacement la chaleur au plus près de l’endroit où elle est produite. Soumis à un courant électrique, ces fils peuvent absorber la chaleur à une de leur extrémité pour la libérer à l'autre. Il suffit pour cela d’ajuster l’énergie des électrons à l’entrée des nanofils, grâce à une grille métallique située sous le substrat. De cette manière, les physiciens estiment à 10 W/cm² la puissance de refroidissement envisageable pour des nanofils sur silicium.

Une variante, par effet inverse, vise à convertir la chaleur dégagée en courant électrique, il serait ainsi possible d’engendrer une puissance électrique de 10 mW/cm² pour un gradient de température de 10K.

 
 

Pour en savoir plus :

L'actualité sur le site de CEA-Sciences

L'article scientifique : Nanowire-based thermoelectric ratchet in the hopping regime, R. Bosisio, G. Fleury, J.-L. Pichard et C. Gorini, accepté pour publication à Phys. Rev. B (2016) - Pre-print