Une étude de l'Université de Peking porte le refroidissement de puces par fluide diélectrique à 1 570 watts par centimètre carré

Des chercheurs de l'Université de Peking ont décrit une conception de refroidissement embarqué de puces qui utilise un liquide de refroidissement diélectrique, c'est-à-dire un fluide qui ne conduit pas l'électricité, et atteint un flux de chaleur critique allant jusqu'à 1 570 watts par centimètre carré. L'article, évalué par des pairs, est paru dans Nature Electronics le 7 octobre 2026. Le liquide de refroidissement est le HFE-7100, qui évacue la chaleur en se transformant en vapeur, une méthode connue sous le nom de refroidissement diphasique.

Les auteurs partent d'un problème bien connu : les puces sont de plus en plus petites et puissantes, si bien qu'en extraire la chaleur devient de plus en plus important. Dans le refroidissement embarqué, des canaux microfluidiques sont gravés directement dans le substrat de la puce, ce qui rapproche le liquide des points les plus chauds. Selon l'article, cette approche peut gérer des flux de chaleur allant jusqu'à 3 000 W par centimètre carré lorsque l'eau sert de liquide de refroidissement. L'eau absorbe et conduit bien la chaleur, mais elle conduit aussi l'électricité, de sorte que les concepteurs doivent veiller à éviter les courts-circuits.

Les liquides de refroidissement diélectriques suppriment ce risque électrique, mais les auteurs écrivent que les techniques antérieures qui les utilisaient sont souvent restées en dessous de 1 000 W par centimètre carré, même lorsque le fluide était préalablement refroidi et mis sous pression. Leur conception atteint 1 570 W par centimètre carré, selon le résumé.

Ce gain provient de ce que l'équipe appelle un collecteur « horizontal-up ». Le liquide arrive par des entrées horizontales, ce qui aide le liquide de refroidissement frais à refluer vers la surface chauffée, et la vapeur s'échappe par des sorties verticales, ce qui permet de l'évacuer plus rapidement. Le dispositif est fabriqué avec la technologie des microsystèmes électromécaniques (MEMS), et les auteurs affirment que cela signifie qu'il peut être intégré aux procédés standard des semi-conducteurs et mis à l'échelle pour l'électronique future. Des figures répertoriées dans l'article comparent la conception à une structure désignée SPMC et à d'autres technologies représentatives de refroidissement diphasique, et portent aussi sur la stabilité de fonctionnement. L'article complet est derrière un paywall ; ce compte rendu s'appuie sur le résumé et sur les parties publiquement visibles de la page de l'article.

Wei Xiao et Zhihu Wu ont contribué à parts égales aux travaux. Bai Song a conçu la recherche et en est l'auteur correspondant ; il l'a supervisée avec Wei Wang. Les auteurs sont rattachés à l'École de mécanique et de sciences de l'ingénieur, à l'École des circuits intégrés et au Laboratoire national clé de technologie avancée de micro- et nanofabrication de l'Université de Peking. Le financement provient notamment de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, du Programme national clé de R&D de Chine et de la Fondation des sciences naturelles de Beijing, et les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts. L'article a été reçu le 8 octobre 2025 et accepté le 11 septembre 2026. Sa bibliographie comprend un article publié en 2025 dans Nature Electronics par plusieurs des mêmes chercheurs, consacré à des microcanaux à collecteur renforcés par jets et conçus pour des flux de chaleur allant jusqu'à 3 000 W par centimètre carré.