Nouvelle technologie de refroidissement par immersion pour la microélectronique

Si Internet était un pays, il serait le sixième plus grand consommateur d’énergie sur la planète. Le stockage et le traitement de données consomment une quantité phénoménale d’énergie, et le refroidissement de ces équipements électroniques avancés représente environ 50 % de cette énergie. Trouver des solutions pour améliorer l’efficacité énergétique de millions de serveurs planétaires pourrait en même temps diminuer leurs coûts d’opération et leur empreinte environnementale.

Dans le but de développer une nouvelle technologie de refroidissement haute performance pour la microélectronique, un programme de recherche nommé Advanced Cooling est ainsi mis sur pied avec l’appui de plusieurs partenaires, soit le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), PROMPT, l’Université de Sherbrooke, Systemex Énergies et Varitron Technologies. L’investissement en temps et en argent de tous les partenaires représente 2,6 M$ sur 3 ans. Les activités de recherche s’effectueront principalement sur deux sites : le Centre de Collaboration MiQro Innovation (C2MI) et l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT).

La nouvelle technologie de refroidissement à haute capacité pour les dispositifs électroniques avancés est basée sur l’immersion de ces dispositifs dans un liquide diélectrique – qui ne conduit pas le courant électrique –, permettant ainsi d’évacuer la chaleur produite par les dispositifs et de les refroidir avec une efficacité redoutable.

« L’enjeu principal pour les salles de serveurs des centres de données qui supportent l’économie numérique et le Cloud, c’est la gestion de l’énorme quantité de chaleur produite par les ordinateurs. Cette problématique représente des coûts d’exploitation importants et limite les performances de centres de données, explique Julien Sylvestre, professeur en génie mécanique à l’UdeS et chercheur principal. Avec nos partenaires, notre objectif sera justement de mieux comprendre les obstacles technologiques pour réussir à rendre fiable, efficace et stable cette technologie de refroidissement par immersion et de pouvoir ensuite la propulser à son plein potentiel d’utilisation commerciale. »

Le programme servira principalement à développer une compréhension approfondie de la fiabilité des dispositifs immergés et des effets thermofluidiques – contrôle du transfert thermique – dans les systèmes immergés, problématique fondamentale fort complexe qui demeure d’actualité malgré des décennies de recherche active. Des prototypes utilisant ce type de refroidissement seront développés et testés sur des équipements industriels au C2MI afin de démontrer leur intégration efficiente dans les procédés d’encapsulation standards et d’accélérer un éventuel transfert technologique vers l’industrie.

« Nous sommes fiers d’amener cette technologie de refroidissement avant-gardiste au niveau que l’exige maintenant le marché, grâce à l’apport de partenaires de choix qui fournissent une expertise de pointe afin de livrer une solution d’une grande fiabilité sur le plan des performances et de la valeur par rapport aux systèmes conventionnels », affirme M. Marc-Antoine Pelletier, associé principal chez Systemex Énergies.

 « Cette technologie de refroidissement va permettre à nos clients d’augmenter significativement la performance de l’électronique par une adaptation de produits existants ou futurs », souligne M. Patrice Lavoie, vice-président, ventes et développement des affaires chez Varitron Technologies.

Assurer notre leadership national en microélectronique

Toutes les étudiantes et tous les étudiants à la maîtrise et au doctorat engagés dans ce projet vont acquérir une expérience de recherche industrielle unique. Avoir accès à des équipements de classe mondiale et œuvrer au sein de deux centres de recherche reconnus leur permettront de développer de significatives habiletés en recherche, en ingénierie, en gestion de projet et en travail collaboratif. Grâce à ce personnel hautement qualifié formé tout au long du programme, l’expertise développée contribuera à assurer notre leadership national en microélectronique.

« Les programmes de partenariats de recherche du CRSNG réunissent les meilleurs découvreurs et innovateurs du Canada en vue de relever des défis de recherche. La mise au point d’une technologie de refroidissement rentable et à haut rendement pour les dispositifs électroniques de pointe pourrait avoir d’importantes retombées sur l’environnement et l’économie compte tenu de la réduction de la consommation d’énergie, de la création d’emplois et de l’accroissement de la compétitivité en milieu industriel », déclare M. Marc Fortin, vice-président, Direction des partenariats de recherche, Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada

« PROMPT est fier de pouvoir appuyer un tel projet de collaboration qui aura un impact majeur dans un secteur qui lui est cher, soit celui de la microélectronique. Ce projet démontrera une fois de plus le haut niveau d’innovation technologique que peuvent générer des partenariats entre les entreprises et les universités », souligne M. François Borrelli, vice-président, développement de partenariats.

Chaîne d’innovation intégrée

Mettre en synergie de telles expertises complémentaires permettra le développement d’une technologie fiable, efficace et stable pour les clients potentiels. De la recherche fondamentale jusqu’à l’étape de pré-commercialisation, les partenaires du projet sauront surpasser les défis actuels pour augmenter la qualité de refroidissement et la performance thermique des technologies de refroidissement.

« La recherche est rendue possible grâce à la chaîne d’innovation intégrée alliant la recherche fondamentale appliquée et l’appui à la commercialisation composée d’infrastructures uniques comme le 3IT, infrastructure d’innovation scientifique et de maturation technologique, et le C2MI, centre de recherche dédié aux systèmes électroniques doté d’infrastructures uniques au Canada », explique le professeur Vincent Aimez, vice-recteur à la valorisation et aux partenariats de l’Université de Sherbrooke.

La recherche à l’Université de Sherbrooke

L’Université de Sherbrooke est au cœur d’un des trois pôles de recherche majeurs du Québec. Reconnue pour son sens de l’innovation, l’UdeS est un partenaire de premier plan des gouvernements supérieurs et régionaux pour favoriser le développement social, culturel et économique. Elle se démarque en outre par la forte croissance de ses activités de recherche au cours des dernières années, ses succès en transfert technologique ainsi que ses initiatives en matière d’entrepreneuriat et d’innovation ouverte en collaboration avec les milieux industriels et sociaux.

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