De nouveaux modules thermoélectriques

Publié par Redbran le 09/12/2016 à 12:00
Source: CORDIS-Europa
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Illustration: projet MERGING
Une technique pour récupérer de l'énergie à partir des dispositifs et convertir la chaleur perdue

En microélectronique, on cherche toujours à mettre davantage de puissance de calcul dans des packages toujours plus petits, ce qui ne facilite pas la gestion du dégagement de chaleur. Un projet de l'UE a mis au point de nouveaux modules thermoélectriques afin de récupérer cette chaleur et de l'utiliser pour faire fonctionner la puce.

La présence d'un si grand nombre de transistors dans un espace aussi réduit produit énormément de chaleur, ce qui peut contrarier le fonctionnement de la puce. Il est donc toujours plus important de trouver comment gérer l'écoulement de cette chaleur, surtout au travers de matériaux cristallins comme le silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si...), qui sert de base à la plupart des dispositifs. L'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) de vibration (thermique) des atomes oscillant dans le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) cristallin est véhiculée par des phonons, la particule équivalant à l'onde mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) créée.

Le contrôle des phonons permet donc de contrôler le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) de la chaleur, ce qui est le but du projet MERGING (Membrane-based phononic engineering for energy harvesting), financé par l'UE. Les chercheurs ciblaient des matériaux et des technologies compatibles avec le silicium.

Les partenaires du projet ont conçu un module de génération thermoélectrique pour convertir en électricité la chaleur dégagée, contrebalançant la croissance de la consommation des composants microélectroniques ainsi que le dégagement de chaleur Le module intègre un circuit de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) spécial pour renforcer la génération de tension (La tension est une force d'extension.). Il a été testé avec succès en laboratoire.

Les partenaires du projet ont conçu et appliqué des techniques sophistiquées pour mesurer les propriétés thermiques de membranes et de couches minces. Ils ont conduit un examen théorique approfondi du transport de la chaleur.

Les chercheurs de MERGING ont proposé un modèle de réseau neuronal qui reproduit les propriétés vibratoires d'un composé nano-structuré de germanium-manganèse, pour soutenir les développements. Ils ont aussi fabriqué des membranes de silicium et de germanium avec des cristaux phononiques (Un cristal phononique est une structure périodique composée de matériaux de propriétés...), et montré l'effet de ces cristaux sur la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un...) des phonons et les propriétés thermiques des membranes.

Les chercheurs ont présenté les résultats via 90 conférences internationales, allocutions et présentations par affiches. Ils ont aussi publié 19 articles avec comité de lecture.

Les travaux du projet MERGING auront un impact important sur la collecte et le contrôle de l'énergie dans les technologies de l'information et de la communication. L'optimisation des dispositifs de laboratoire utilisant des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) embarqués et autonomes pourrait aussi bénéficier à d'autres secteurs comme la santé et l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...). L'alimentation autonome de dispositifs à faible consommation, comme ceux de l'Internet des objets (L'Internet des objets représente l'extension d'Internet à des choses et à des lieux...), se rapproche ainsi de la réalité.

Pour plus d'information voir: projet MERGING
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