Des chercheurs de l’Université de Purdue en Indiana viennent de présenter un nouveau moyen d’installer des nanotubes de carbone sur un die afin de dissiper la chaleur au sein d’une puce. Les nanotubes « poussent » sur le die selon un procédé chimique et sont ensuite encapsulés dans le packaging en métal. Ces recherches, financées par la NASA, ont reçu le support d’Intel.

Des dendrimères qui collent

Les scientifiques ont fait appel à un procédé de fabrication que l’on nomme « dépôt chimique en phase vapeur assistée par micro-onde plasma » (microwave plasma chemical vapor deposition ou MPCVP). Très sommairement, on prend un substrat de silicium sur lequel on place des dendrimères. Molécule dont la forme s’apparente aux branches d’un arbre, son but et de venir s’accrocher au silicium. Pour cela, on place des molécules d’amines (composé organique dérivé de l’ammoniac) au bout des dendrimères pour qu’ils s’accrochent bien à la surface en silicium. Mieux ils sont attachés et plus ils dissiperont la chaleur dégagée par le die.

Des catalyseurs comme graines

Des particules catalytiques sont déposées entre les branches des dendrimères. Elles sont constituées de métaux de transition, comme le fer, le cobalt, le nickel ou le palladium. Cela permet donc de fixer ces particules essentielles pour la croissance de nanotubes. On applique enfin une chaleur intense pour faire disparaître le polymère et laisser seulement les particules catalytiques.

Selon les chercheurs « Le dendrimère est un véhicule qui sert à livrer le cargo de particules catalytiques, nous donnant la possibilité d’ensemencer la croissance des nanotubes de carbones directement sur le substrat ».

La surface est ensuite exposée à du gaz méthane et à un champ micro-onde. Les micro-ondes décomposent le méthane et déposent le carbone sur les catalyseurs.

Cette technique à l’avantage de permettre aux scientifiques de contrôler la densité et l’épaisseur de la forêt de nanotubes.

Les nanotubes de carbones grandissent ainsi à la verticale. Le packaging vient ensuite se poser dessus. Comme lorsque l’on pose un morceau de verre sur un tapis et que l’on observe les fibres de la moquette se pencher, les nanotubes de carbones se courbent sous le poids du packaging. Ils forment ainsi une couche dense et épaisse bien en contact avec le métal.

Une technologie qui a de l’avenir

Si cette procédure semble pour le moins complexe, les chercheurs affirment qu’elle ne coûte pas cher, comparativement à certaines techniques employées aujourd’hui. Elle ne nécessite pas, par exemple, de chambre propre comme celles où sont gravés les wafers. Les nanotubes sont aussi plus performants que certains dissipateurs employés aujourd’hui. On comprend donc l’intérêt d’Intel pour cette technologie. Le fondeur n’a pas précisé la nature exacte du soutien qu’il a apporté au projet, mais on sait que ce genre de technologie touche de plein fouet la fabrication de processeur

Auparavant, les chercheurs fabriquaient les nanotubes de carbones séparément pour ensuite les attacher sur le silicium à l’aide d’un polymère. Dans notre cas, les nanotubes sont produits directement sur le silicium.

Les nanotubes de carbones : au cœur des recherches d’aujourd’hui pour les produits de demain

Ce n’est pas la première fois que nous vous parlons des nanotubes de carbones comme dissipateur interne. Des chercheurs finlandais (cf. « Un dissipateur en nanotube de carbone ») avaient aussi présenté des résultats dans ce domaine en mars dernier. Ils avaient néanmoins dessiné au laser des rangées de 10 x 10 ailettes. Ils montraient comment façonner la couche de nanotubes une fois présente sur le die. Les chercheurs américains se préoccupent aujourd’hui de mettre les nanotubes sur le die.