La chaleur est l’ennemi des circuits imprimés. Les progrès réalisés dans la densité des cartes, provoqués par une demande incessante de bande passante, aggravent le problème. Limiter la chaleur globale générée par les composants présente de nombreux avantages : cela permet d’améliorer l’intégrité des circuits imprimés et de réduire les dépenses en matière de refroidissement ainsi que les coûts de réparation et de maintenance. Que demander de plus ?
La chaleur accélère la dégradation des composants, tant en termes de performances que d’intégrité. Les composants électroniques doivent être maintenus à des températures stables pour éviter les réactions chimiques qui décomposent ou modifient les matériaux qu’ils contiennent ; une règle générale veut que pour chaque augmentation de 10 °C, les réactions chimiques sont multipliées par deux.
La chaleur peut également exercer des contraintes sur les circuits eux-mêmes, en particulier lorsque ceux-ci fonctionnent à une puissance élevée pendant de longues périodes. Des flexions et des déformations, même minimes, peuvent casser des fils délicats du circuit, ce qui dégrade les performances et entraîne la défaillance totale des composants ou de la carte elle-même.
Le trafic sur les réseaux a augmenté de 27 % en TCAM (Taux de Croissance Annuel Moyen) au cours des cinq dernières années et la demande en termes de volume et de vitesse de données ne fait qu’augmenter. Les gens seront amenés à travailler plus souvent à domicile, le travail hybride définissant la nouvelle norme, ce qui implique une dépendance encore plus grande vis-à-vis des réseaux, des équipements qui les soutiennent et des centres de données où ils se trouvent. Il en résulte, entre autres, des circuits imprimés de réseau plus denses, permettant de quadrupler la vitesse sans augmenter la taille de la baie, et, par conséquent, une génération de chaleur plus importante à l’intérieur des centres de données.
Le refroidissement actif est depuis longtemps la réponse mais coûte cher ; le marché du refroidissement actif des centres de données devrait dépasser les 20 milliards de dollars en 2024. En général, la croissance des dépenses des centres de données dépasse largement les augmentations des budgets informatiques globaux, ce qui menace la rentabilité. La gestion de la chaleur à sa source constituerait donc un avantage significatif, limitant ainsi le recours au refroidissement actif coûteux.
Les matériaux de gestion thermique comme les gels thermiques et les matériaux de changement de phase jouent un rôle crucial au fur et à mesure que les réseaux (et les dispositifs qui les composent) gagnent en puissance et créent davantage de chaleur. Par exemple : lorsqu’ils sont correctement appliqués, les matériaux thermiques comme un film fin microTIM peuvent réduire la température d’un module de 400 GbE de plus de 5 °C, soit une diminution significative.
Résultat final : la dissipation de chaleur contribue à augmenter la durée de vie des composants, à réduire les temps d’arrêt et les coûts de remplacement, à économiser de l’argent sur le refroidissement et à permettre une plus grande densité de la bande passante dans les centres de données, tout en réduisant les coûts.
Les composants électroniques chauffent. Ce problème est exacerbé par la demande d’une fiabilité améliorée, d’une plus grande densité de puissance et d’une plus grande vitesse.
La gestion thermique, élément mineur mais essentiel de l’infrastructure réseau, affecte considérablement les performances opérationnelles du réseau. Des changements mineurs dans les matériaux utilisés dans la fabrication contribuent à améliorer la fiabilité, même face aux exigences croissantes imposées aux réseaux et aux composants qui les composent. Il s’agit d’un petit changement qui a un grand impact.
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