Pour fonctionner correctement, les centres de données ont besoin d’être refroidis en permanence afin de maintenir les serveurs à basse température, ce qui nécessite d’énormes quantités d’électricité.

Selon le rapport Data Centre Energy Use de l’IEA (International Energy Agency), ces infrastructures ont consommé 415 TWh au niveau mondial en 2024, soit presque autant que la France, et ce chiffre devrait monter à 945 TWh en 2030, principalement à cause de la forte croissance de l’IA.

Pour faire face à des besoins énergétiques qui sont déjà colossaux et qui vont devenir de plus en plus difficilement soutenables sur le long terme, une alternative aux composants traditionnels des puces de circuits intégrés – des éléments électroniques qui génèrent par nature beaucoup de chaleur – pourrait faire toute la différence.

Un nouvel isolant diélectrique

Pour entrer dans le détail, l’équipe de recherche du département d’ingénierie biomoléculaire de l’Université de Houston a mis au point un isolant bidimensionnel en couche mince à faible constante diélectrique Low-K (Low-kappa dielectric), c’est-à-dire qu’il ne conduit pas l’électricité, mais laisse malgré tout s’exercer les forces électrostatiques.

Grâce à cette caractéristique, cette innovation va contribuer à réduire la chaleur produite par le calcul haute performance nécessaire à l’IA, car elle permettra de garantir, sans baisse de performances, une efficacité optimale des puces et une vitesse élevée de traitement des données à des températures plus basses, ce qui va faire drastiquement baisser la quantité d’énergie qu’il faut consommer pour faire fonctionner les serveurs. C’est une condition sine qua non pour accélérer le développement de l’IA.

Les centres de données ont besoin de plus en plus d’énergie pour fonctionner. © Franceinfo, YouTube

La révolution du Low-K

Pour mettre au point ces films à faible constante diélectrique Low-K, les chercheurs ont eu recours à une méthode appelée « polymérisation interfaciale synthétique », découverte notamment par le lauréat du prix Nobel de chimie 2025, Omar M. Yaghi, professeur de chimie à l’UC Berkeley. Elle consiste à assembler des blocs de construction moléculaires, composés d’éléments légers comme le carbone, à la manière d’un Lego pour produire des feuillets cristallins stratifiés ultrarésistants.

Les matériaux obtenus forment des isolants qui permettent aux conducteurs de circuits intégrés de transporter des signaux électriques à haute vitesse et à haute fréquence, tout en conservant une bonne stabilité thermique, même à des températures élevées. Ils possèdent ainsi les qualités requises pour répondre au fonctionnement des dispositifs de forte puissance en produisant moins de chaleur.

À terme, ces nouveaux composants pour puces pourraient non seulement améliorer les performances des infrastructures d’IA, mais également celles des appareils électroniques conventionnels.