Génie de Conception

Énergie Nouvelles Sources d’énergie
Stockage d’énergie directement sur micropuces

juin 3, 2024
par GC Staff


(Crédit photo : Berkeley Lab)

Grâce à des micro condensateurs inédits

Dans la quête continue de rendre les appareils électroniques toujours plus petits et plus économes en énergie, les chercheurs veulent amener le stockage d’énergie directement sur les micropuces, réduisant ainsi les pertes subies lors du transport de l’énergie entre les différents composants de l’appareil. Pour être efficace, le stockage d’énergie sur puce doit être capable de stocker une grande quantité d’énergie dans un très petit espace et de la livrer rapidement en cas de besoin – des exigences qui ne peuvent pas être satisfaites avec les technologies existantes.

Pour relever ce défi, les scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) et de l’UC Berkeley ont atteint des densités d’énergie et de puissance record dans les micro condensateurs fabriqués avec des films minces d’ingénierie d’oxyde de hafnium et d’oxyde de zirconium, en utilisant des matériaux et des techniques de fabrication déjà répandus dans la fabrication de puces.

Advertisement

Les résultats obtenus ouvrent la voie à un stockage avancé de l’énergie sur puce et à la fourniture d’énergie dans l’électronique de nouvelle génération.

« Nous avons montré qu’il est possible de stocker beaucoup d’énergie dans des micro condensateurs fabriqués à partir de films minces d’ingénierie, beaucoup plus que ce qui est possible avec les diélectriques ordinaires, a soutenu Sayeef Salahuddin, scientifique principal de la faculté du Berkeley Lab et professeur de l’UC Berkeley qui a dirigé le projet. De plus, nous le faisons avec un matériau qui peut être traité directement sur des microprocesseurs. »

Les condensateurs sont l’un des composants de base des circuits électriques, mais ils peuvent également être utilisés pour stocker de l’énergie. Contrairement aux batteries, qui stockent l’énergie par le biais de réactions électrochimiques, les condensateurs stockent l’énergie dans un champ électrique établi entre deux plaques métalliques séparées par un matériau diélectrique.

Les condensateurs peuvent être déchargés très rapidement en cas de besoin, ce qui leur permet de fournir de l’énergie rapidement, et ils ne se dégradent pas avec des cycles de charge-décharge répétés, ce qui leur donne une durée de vie beaucoup plus longue que celle des batteries. Cependant, les condensateurs ont généralement des densités d’énergie beaucoup plus faibles que celles des batteries, ce qui signifie qu’ils peuvent stocker moins d’énergie par unité de volume ou de poids, et ce problème ne fait qu’empirer lorsque vous essayez de les réduire à la taille des micro condensateurs pour le stockage d’énergie sur puce.

Dans ce cas-ci, les chercheurs ont obtenu leurs micro condensateurs en concevant soigneusement des films minces de HfO2-ZrO2 pour obtenir un effet de capacité négatif. Normalement, la superposition d’un matériau diélectrique sur un autre entraîne une capacité globale plus faible. Cependant, si l’une de ces couches est un matériau à capacité négative, alors la capacité globale augmente en fait.

www.lbl.gov


Print this page

Advertisement

Stories continue below