Trouvera-t-on un jour un moyen de rendre l’IA moins énergivore ? Des chercheurs de l’Université de Houston annonce la mise au point d’un isolant en couches minces qui permettrait de fabriquer des puces d’IA beaucoup plus rapides et nettement plus économes en énergie. Leurs films à faible constante diélectrique Low-K reposent sur une méthode appelée « polymérisation interfaciale synthétique », découverte par le lauréat du prix Nobel de chimie 2025, Omar M. Yaghi, professeur de chimie à l’UC Berkeley. Si elle passait la phase d’expérimentation avec succès, cette innovation constituerait une avancée majeure pour l’humanité, alors que les besoins en énergie liés à l’intelligence artificielle devraient monter en flèche.
Depuis sa généralisation, l’intelligence artificielle a fait exploser nos besoins énergétiques. Les centres de données qui hébergent ses modèles peuvent consommer autant d’électricité que des villes entières. Ces infrastructures utilisent d’immenses systèmes de refroidissement qui consomment d’importantes quantités d’électricité pour maintenir le fonctionnement optimal des milliers de serveurs équipés de puces à circuits intégrés. Pour fonctionner correctement, elles ont également besoin d’être refroidies en permanence afin de maintenir ces serveurs à basse température, ce qui nécessite d’énormes quantités d’eau.
Comment fabriquer des composants d’IA beaucoup plus rapides et nettement plus économes en énergie ?
Pour faire face à cette empreinte environnementale déjà colossale, et qui va devenir de plus en plus difficilement soutenable sur le long terme, la communauté scientifique travaille à trouver une alternative aux composants traditionnels des puces de circuits intégrés, des éléments électroniques qui génèrent par nature beaucoup de chaleur. Aux États-Unis, des chercheurs de l’Université Houston annonce la conception d’un nouvel isolant diélectrique qui permettrait de fabriquer des composants d’IA beaucoup plus rapides et nettement plus économes en énergie. Ils auraient obtenu d’excellents résultats lors de premiers tests.
Un moyen de réduire enfin la chaleur qui ralentit les puces IA
Pour rappel, les diélectriques sont des matériaux qui ne conduisent pas l’électricité, mais qui peuvent supporter un champ électrique. Tous les diélectriques ne se valent pas. Ceux qualifiés de traditionnels ont une permissivité élevée. Ils ont tendance à accumuler des charges et à générer de la chaleur, deux problèmes qui ralentissent les puces IA, notamment lors de gros calculs. Les matériaux à faible constante diélectrique Low-K (Low-kappa dielectric) des chercheurs de Houston règleraient ce problème. Ils seraient capables de transporter des signaux électriques à haute vitesse et haute fréquence avec une faible consommation d’énergie.
La polymérisation interfaciale synthétique au cœur de cette trouvaille
Pour mettre au point leurs films à faible constante diélectrique Low-K, les scientifiques américains 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, cette technique 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 et très poreux. En étudiant les propriétés électroniques de ces éléments, les chercheurs ont pu développer une nouvelle génération à faible constante diélectrique (low-k) dans les puces d’intelligence artificielle.
Tous les appareils électroniques pourraient profiter de cette avancée
Les premiers tests ont montré que ces isolants bidimensionnels en couches minces limitent l’accumulation de charges, réduisent la chaleur et optimisent la transmission des signaux. En produisant moins de chaleur, ils offrent les qualités requises pour répondre au fonctionnement des installations de forte puissance, comme les serveurs d’IA. Ces matériaux constituent à l’évidence une solution idéale pour accélérer le développement de l’intelligence artificielle.
La prochaine étape pour les chercheurs de l’Université de Houston consistera à augmenter la production et à tester le film sur des puces fonctionnelles. Selon eux, ces nouveaux composants pour puces pourraient non seulement améliorer les performances des infrastructures d’IA, mais également celles des appareils électroniques conventionnels comme les smartphones et ordinateurs.
