Cette solution pour refroidir les puces ARM de nos smartphones est complètement folle

Dans les puces, chaque millimètre compte et chaque degré de chaleur peut faire la différence. Et une révolution silencieuse est en marche. Voici l’émergence des mini-ventilateurs pour SoC (System on Chip).

Le règne du refroidissement passif dans les SoC ARM

Avant de plonger dans cette innovation, faisons un petit point sur la situation actuelle. La grande majorité des SoC ARM, ces puces que l’on trouve dans nos smartphones, tablettes et autres appareils mobiles, fonctionnent avec un refroidissement passif. En d’autres termes, ils n’utilisent pas de ventilateur ou de système de refroidissement actif. Pourquoi ? Principalement pour des raisons de taille, de coût et d’efficacité énergétique.

Le refroidissement passif repose sur la dissipation naturelle de la chaleur à travers les matériaux du boîtier. Dans certains cas, on utilise des systèmes un peu plus élaborés comme des caloducs ou des feuilles de graphène, mais toujours sans pièces mobiles. Cette approche permet de garder nos appareils compacts, légers et économes en énergie.

Cependant, ce choix n’est pas sans compromis. Le refroidissement passif limite souvent les performances des puces, qui doivent réduire leur vitesse (on parle de « throttling ») pour éviter la surchauffe. C’est là que les exceptions à la règle entrent en jeu.

Les exceptions qui confirment la règle

Certains appareils utilisant des SoC ARM ont déjà franchi le pas du refroidissement actif :

1. Les puces Snapdragon X Plus : Conçues pour les PC portables Windows sous ARM, elles intègrent un petit ventilateur pour maintenir leurs performances élevées sur de longues périodes.
2. Les smartphones gaming : des modèles comme le Redmagic 9S Pro ou l’ASUS ROG Phone sont équipés de ventilateurs.
3. Les MacBook en Apple Silicon : bien qu’utilisant des puces ARM, ces ordinateurs portables sont équipés de ventilateurs pour gérer les charges de travail plus importantes qu’un smartphone ou une tablette. Il y a une exception, d’ailleurs, le MacBook Air M3.

Ces exceptions montrent bien que lorsque les performances sont poussées à leur maximum, même les puces ARM peuvent nécessiter un refroidissement actif. C’est dans ce contexte que l’innovation des mini-ventilateurs prend tout son sens.

XMC-2400 : le ventilateur microscopique qui fait grand bruit

Entrez dans l’arène Xmems, une entreprise qui promet de révolutionner le refroidissement avec son XMC-2400. Ce mini-ventilateur est si petit qu’il pourrait tenir confortablement sur votre ongle : il mesure à peine 9,26 mm x 7,60 mm x 1,08 mm. Pour vous donner une idée, c’est à peu près l’épaisseur d’une carte bancaire.

Mais ne vous fiez pas à sa taille : il a de quoi faire transpirer la concurrence. Contrairement aux ventilateurs traditionnels, le XMC-2400 fonctionne sans aucune pièce mobile. Comment est-ce possible ? Grâce à une technologie appelée MEMS (systèmes microélectromécaniques).

En gros, ce ventilateur utilise les vibrations d’une membrane pour créer un mouvement d’air. Un peu comme un haut-parleur qui, au lieu de produire du son, produit un flux d’air frais. Et les performances sont au rendez-vous : le XMC-2400 peut déplacer un volume d’air de 39 centimètres cubes par seconde, tout en consommant moins d’énergie qu’une LED.

La guerre des mini-refroidisseurs est déclarée

Xmems n’est pas seul sur ce marché prometteur. Son principal concurrent, Frore Systems, propose déjà depuis deux ans des refroidisseurs basés sur le même principe. Leur produit, l’Airjet Mini, est un peu plus grand que celui de Xmems (27,5 mm x 41,5 mm x 2,5 mm), mais reste impressionnant.

Frore Systems cherche à réduire encore la taille de ses refroidisseurs, tandis que Xmems envisage de proposer des modèles plus grands pour des appareils nécessitant plus de puissance de refroidissement.

Des applications qui donnent le frisson (de plaisir)

Les possibilités offertes par ces mini-refroidisseurs sont vertigineuses. Voici quelques domaines où ils pourraient faire la différence :

1. Smartphones et tablettes : avec des processeurs de plus en plus puissants, la chaleur devient un véritable enjeu. Ces mini-refroidisseurs pourraient permettre à nos appareils de fonctionner à pleine puissance sans risque de surchauffe, et sans avoir besoin d’être aussi épais qu’un dictionnaire !
2. SSD : ces « disques durs » (abus de langage, on sait) ultra-rapides ont tendance à chauffer lorsqu’ils travaillent intensément, ce qui peut réduire leurs performances. Un mini-ventilateur intégré pourrait résoudre ce problème.
3. Ordinateurs portables : avec des laptops encore plus fins, mais capables de gérer des charges de travail intensives sans ralentissement.
4. Écouteurs et enceintes : la technologie utilisée dans ces mini-ventilateurs trouve son origine dans les haut-parleurs pour écouteurs. Les pilotes piézoélectriques de Xmems peuvent atteindre des fréquences jusqu’à 80 kHz, promettant un son potentiellement plus pur et plus précis.

L’avenir : des SoC avec ventilateurs intégrés ?

La vraie révolution pourrait bien venir de l’intégration directe de ces mini-ventilateurs dans les puces elles-mêmes. Mike Housholder, responsable du marketing et du développement de produits chez Xmems, évoque même la possibilité de développer des SoC dans lesquels un refroidisseur comme le XMC-2400 serait intégré au boîtier.

Bref, votre prochain smartphone pourrait avoir son propre système de climatisation intégré directement dans son processeur ! Cela pourrait permettre aux fabricants de pousser encore plus loin les performances de leurs appareils, sans craindre la surchauffe.