Le watercooling : théories et fonctionnement

"La complexité permettant de minimiser le coût des composants a été multipliée chaque année à peu près par un facteur deux."

19 Avril 1965. Un article paru dans "Electronics", intitulé "Cramming more components into integrated circuits" fait sensation. L'idée que dans 10 ans, seront disponible à la vente et pour un coût dérisoire des microprocesseurs plus puissants que tous les supercalculateurs de l'époque réunis fait peur. Le directeur de recherche de Fairchild Semiconductor, un certain Gordon E. Moore, constatait pourtant en créant un graphique pour un exposé sur l’évolution des performances des mémoires, que la capacité des puces avait doublé à peu près chaque année de 1959 à 1965. Il en déduisit cette célèbre loi empirique, qui implique donc l'augmentation exponentielle du dégagement calorifique des processeurs au fil des années. La fin de l'application de cette loi ? 2017 au mieux.

C'est donc engloutie dans le gouffre sans fin de l'augmentation des performances du refroidissement, que l'évolution de la puissance des processeurs peut se faire. En fait, le problème du dégagement calorifique se pose doublement, car non seulement la chaleur à dissiper est de plus en plus importante, mais aussi et surtout, du fait du choix d'augmenter les fréquences des processeurs par le biais de la finesse de gravure, toujours plus fine, la chaleur à dissiper est de moins en moins répartie et de plus en plus condensée. Le dernier exemple en date est le passage de l'Athlon XP du 0.18µ au 0.13µ : sans subir aucun autre changement, la surface du die est ainsi passée de 128 à 80 mm², alors que, sur les modèles les plus hautement fréquencés, la dissipation du processeur par effet joule sera encore plus forte.

Si la dissipation par air a ainsi pu garder nos processeurs à une température raisonnable depuis maintenant bientôt 10 ans, des signes de plus en plus pressants (l'intégration, de base, de systèmes de watercooling dans les nouvelles séries de portables haut de gamme d’Hitachi, les plaintes de plus en plus importantes d'utilisateurs face a l'augmentation devenue insupportable du dégagement sonore des derniers ventirads, la prolifération récente de tours intégrant un refroidissement liquide clef en main et l’explosion du marché du watercooling) prouvent que nous avons atteint les limites de celle-ci, et qu'il est désormais temps de nous intéresser a cette nouvelle méthode de refroidissement, que l’on peut pleinement considérer comme la relève du refroidissement par air, et qui devrait maintenir nos processeurs à des températures décentes pour pas mal de temps.

Le but de cet article est de présenter succinctement quelques théories et mécanismes mis en jeu dans le fonctionnement du refroidissement par eau.