Imec, le pôle mondial de recherche et d'innovation en nanoélectronique et numérique, a annoncé aujourd'hui avoir fait la démonstration pour la première fois d'une solution à faible coût basée sur l'impact pour le refroidissement des puces au niveau du boîtier. Cette réalisation est une innovation importante pour faire face aux exigences de refroidissement toujours croissantes des puces et systèmes 3D hautes performances.

Les systèmes électroniques hautes performances font face à des demandes de refroidissement croissantes. Les solutions conventionnelles réalisent le refroidissement en combinant des échangeurs de chaleur qui sont liés à des dissipateurs de chaleur qui sont ensuite fixés à l'arrière de la puce. Ceux-ci sont tous interconnectés avec des matériaux d'interface thermique (TIM) qui créent une résistance thermique fixe qui ne peut être surmontée en introduisant des solutions de refroidissement plus efficaces. Un refroidissement direct à l'arrière de la puce serait plus efficace, mais les solutions actuelles de microcanaux à refroidissement direct créent un gradient de température à travers la surface de la puce.

Le refroidisseur de copeaux idéal est un refroidisseur à impact avec des sorties de liquide de refroidissement réparties. Il met le liquide de refroidissement en contact direct avec la puce et pulvérise le liquide perpendiculairement à la surface de la puce. Cela garantit que tout le liquide sur la surface de la puce a la même température et réduit le temps de contact entre le liquide de refroidissement et la puce. Cependant, les refroidisseurs à impact de courant présentent l'inconvénient d'être à base de silicium et donc coûteux, ou que leurs diamètres de buse et leurs procédés d'utilisation ne sont pas compatibles avec le flux de processus d'emballage des puces.

Imec a développé un nouveau refroidisseur de puces à impact qui utilise des polymères au lieu du silicium, pour obtenir une fabrication rentable. De plus, La solution imec comprend des buses de seulement 300 µm, réalisé par impression 3D stéréolithographie haute résolution. L'utilisation de l'impression 3D permet de personnaliser la conception du modèle de buse pour correspondre à la carte thermique et à la fabrication de structures internes complexes. De plus, L'impression 3D permet d'imprimer efficacement toute la structure en une seule pièce, réduire les coûts et les délais de production.

"Notre nouveau refroidisseur de puces par impact est en fait une" pomme de douche " imprimée en 3D qui pulvérise le liquide de refroidissement directement sur la puce nue, " précise Herman Oprins, ingénieur senior chez imec. "Le prototypage 3D s'est amélioré en résolution, le rendant disponible pour la réalisation de systèmes microfluidiques tels que notre refroidisseur de puces. L'impression 3D permet une conception spécifique à l'application, au lieu d'utiliser une conception standard."

Le refroidisseur à impact d'Imec atteint une efficacité de refroidissement élevée, avec une augmentation de la température des copeaux inférieure à 15°C pour 100W/cm2 pour un débit de liquide de refroidissement de 1 l/min. De plus, il présente une chute de pression aussi faible que 0,3 bar, grâce à la conception intelligente du refroidisseur interne. Il surpasse les solutions de refroidissement conventionnelles de référence dans lesquelles les matériaux d'interface thermique à eux seuls provoquent déjà une augmentation de température de 20 à 50 °C. En plus de sa haute efficacité et de sa fabrication économique, la solution de refroidissement d'imec est beaucoup plus petite par rapport aux solutions existantes, correspondant à l'empreinte du boîtier de puce permettant une réduction du boîtier de puce et un refroidissement plus efficace.