Nouvelle électronique

VTT a annoncé développer une technologie de refroidissement basée sur la microélectronique et le courant électrique, qui peut être utilisée par des composants électroniques et photoniques à basse température.

Cette technologie réduit la taille, la consommation d'énergie et le prix des systèmes de refroidissement et a un large éventail de domaines d'application : un exemple d'actualité est la technologie quantique.

De nombreux composants électroniques, photoniques et de technologie quantique nécessitent la cryogénie, car ils ne fonctionnent qu'à très basse température. 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 par des refroidisseurs à dilution complexes et de grande taille.

La nouvelle méthode électronique de VTT peut remplacer et compléter les solutions existantes et réduire la taille des réfrigérateurs. Cela permet ainsi de réduire considérablement la taille des ordinateurs quantiques.

Les réfrigérateurs à dilution actuels sont basés sur un pompage à plusieurs étages de liquides cryogéniques. Bien que ces refroidisseurs soient aujourd’hui une technologie commerciale, ils restent très coûteux et encombrants. Ce qui complique la technologie des refroidisseurs, c'est particulièrement son étape la plus froide, où le réfrigérant est un mélange d'isotopes d'hélium. Une nouvelle technologie de refroidissement électrique pourrait remplacer cette pièce. Cela rendrait le système beaucoup plus simple, plus petit, plus efficace et plus rentable. Un refroidisseur de la taille d'une voiture, qui refroidit une puce de silicium d'environ un centimètre carré, pourrait être réduit de plusieurs ordres de grandeur jusqu'à la taille d'une valise, par exemple.

"Nous pensons que cette méthode de refroidissement purement électrique peut être utilisée dans de nombreuses applications nécessitant la cryogénie, de l'informatique quantique aux détecteurs de rayonnements sensibles et à la technologie spatiale", a déclaré Mika Prunnila, professeur de recherche chez VTT, qui dirige le développement du refroidisseur.

Les chercheurs du VTT ont déjà confirmé expérimentalement la fonctionnalité de la méthode de refroidissement. La méthode est actuellement affinée dans un démonstrateur commercial dans le projet SoCool qui a été accordé à VTT dans le cadre du programme très compétitif EIC-Transition de la Commission européenne. VTT poursuivra également la recherche fondamentale très importante sur les refroidisseurs électroniques dans le cadre du projet CoRE-Cryo, financé par la Fondation du centenaire des industries technologiques de Finlande.

Le refroidissement électrique peut être utilisé pour refroidir activement des composants directement sur une puce de silicium ou dans des réfrigérateurs à usage général à grande échelle. Il s'agit d'une technologie de plate-forme adaptée à de nombreuses applications et qui crée des opportunités pour de nouvelles activités. La partie active du refroidisseur est fabriquée selon des méthodes de fabrication microélectronique sur des tranches de silicium, ce qui rend la fabrication très rentable.

"Rendre les systèmes de réfrigération plus conviviaux, plus petits et moins chers peut considérablement stimuler l'application des technologies cryogéniques à de nouveaux domaines. Nous voyons que notre technologie de refroidissement électronique peut jouer un rôle important dans ce développement", a déclaré Prunnila.

La cryogénie est devenue un domaine d’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, dans la technologie spatiale et éventuellement dans l'informatique classique. Les méthodes de refroidissement compactes et faciles à utiliser contribuent à l’adoption à grande échelle de ces technologies.