L’entreprise finlandaise VTT développe une technologie de refroidissement basée sur la microélectronique et le courant électrique, destinée aux composants électroniques et photoniques à basse température. Cette nouvelle technologie permet de réduire la taille, la consommation d’énergie et le coût des systèmes de refroidissement.
La méthode présente un large éventail de domaines d’application, par exemple dans la technologie quantique.
Les besoins en cryogénie pour les composants électroniques et quantiques
De nombreux composants électroniques, photoniques et quantiques nécessitent de la cryogénie, car ils ne fonctionnent qu’à de très basses températures. Par exemple, un ordinateur quantique construit à partir de circuits supraconducteurs doit être refroidi près du zéro absolu (-273,15 ℃). Actuellement, de telles températures sont atteintes grâce à des refroidisseurs à dilution complexes et volumineux.
La méthode électronique du VTT peut remplacer et compléter les solutions existantes, réduisant ainsi la taille des réfrigérateurs et permettant de réduire considérablement la taille des ordinateurs quantiques.
La méthode électronique intégrée au système de refroidissement
Les réfrigérateurs à dilution actuels sont basés sur le pompage en plusieurs étapes de liquides cryogéniques. Bien que ces refroidisseurs soient une technologie commerciale aujourd’hui, ils restent très coûteux et volumineux. Ce qui rend la technologie de refroidissement compliquée, c’est surtout son étape la plus froide, où le réfrigérant est un mélange d’isotopes d’hélium.
La nouvelle technologie de refroidissement électrique pourrait remplacer cette partie, rendant ainsi le système beaucoup plus simple, plus petit, plus efficace et plus économique. Un refroidisseur de la taille d’une voiture, qui refroidit une puce en silicium d’environ un centimètre carré, pourrait être réduit de plusieurs ordres de grandeur, par exemple à la taille d’une valise.
Nous pensons que cette méthode de refroidissement purement électrique peut être utilisée dans de nombreuses applications nécessitant de la cryogénie, de l’informatique quantique aux détecteurs de rayonnement sensibles et à la technologie spatiale », déclare Mika Prunnila, professeur de recherche au VTT et responsable du développement du refroidisseur.
De nouvelles opportunités commerciales
Les chercheurs du VTT ont déjà confirmé expérimentalement le fonctionnement de la méthode de refroidissement. La méthode est actuellement affinée pour être intégrée dans un démonstrateur commercial dans le cadre du projet SoCool, financé par le programme EIC-Transition de la Commission européenne. Le VTT poursuivra également la recherche fondamentale sur les refroidisseurs électroniques dans le projet CoRE-Cryo, financé par la Fondation centenaire des industries technologiques de Finlande.
Le refroidissement électrique peut être utilisé pour refroidir activement des composants directement sur une puce en silicium ou dans des réfrigérateurs à usage général de grande taille. Il s’agit d’une technologie de plateforme adaptée à de nombreuses applications et créant des opportunités pour de nouvelles entreprises. La partie active du refroidisseur est fabriquée à l’aide de méthodes de fabrication de microélectronique sur des plaquettes de silicium, ce qui rend la fabrication très rentable.
« Rendre les systèmes de réfrigération plus conviviaux, plus petits et moins chers peut stimuler considérablement l’application des technologies cryogéniques dans de nouveaux domaines. Nous pensons que notre technologie de refroidissement électronique peut jouer un rôle important dans ce développement« , ajoute Mika Prunnila.
En synthèse
La cryogénie suscite un intérêt croissant grâce à la technologie quantique. Les systèmes développés pour les exigences extrêmes de la technologie quantique peuvent également être utilisés dans divers capteurs, la technologie spatiale et éventuellement dans l’informatique classique. Des méthodes de refroidissement compactes et faciles à utiliser contribuent à l’adoption à grande échelle de ces technologies. La technologie quantique ne serait que la partie émergée de l’iceberg pour les applications cryogéniques, cryo-électroniques et cryo-photoniques.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que la technologie de refroidissement développée par le VTT ?
Il s’agit d’une technologie de refroidissement basée sur la microélectronique et le courant électrique, destinée aux composants électroniques et photoniques à basse température.
2. Quels sont les avantages de cette technologie de refroidissement ?
Elle permet de réduire la taille, la consommation d’énergie et le coût des systèmes de refroidissement, tout en étant plus simple, plus petite, plus efficace et plus économique que les solutions actuelles.
3. Dans quels domaines cette technologie peut-elle être utilisée ?
Elle peut être utilisée dans de nombreuses applications nécessitant de la cryogénie, comme l’informatique quantique, les détecteurs de rayonnement sensibles et la technologie spatiale.
4. Comment fonctionne le refroidissement électrique ?
Le refroidissement électrique peut être utilisé pour refroidir activement des composants directement sur une puce en silicium ou dans des réfrigérateurs à usage général de grande taille.
5. Quel est l’impact de cette technologie sur l’industrie et les opportunités commerciales ?
Elle crée des opportunités pour de nouvelles entreprises et stimule l’application des technologies cryogéniques dans de nouveaux domaines.
Légende illustration principale : Les prototypes de réfrigérateurs électroniques du VTT sont soumis à des tests cryogéniques.
Plus d’informations sur la méthode de refroidissement électrique – Un article scientifique sur la méthode de refroidissement a été publié par Science Advances
* VTT possède 80 ans d’expérience en matière de recherche de haut niveau et de résultats scientifiques. Le VTT se situe au point de rencontre de l’innovation et de l’entreprise.
