Tesla vient de franchir une étape significative dans le secteur de l’ingénierie thermique en présentant un nouveau brevet intitulé « Semiconductor Device Package with Dual-Sided Cooling« . Publiée le 20 novembre 2025, cette innovation pourrait bien être le chaînon manquant permettant de réaliser la vision ambitieuse d’Elon Musk : réduire la consommation des puces AI de nouvelle génération à 250 watts.
Une avancée pour les technologies électroniques haute puissance
Le brevet décrit une architecture de conditionnement des semi-conducteurs conçue pour résoudre le problème des « charges de pointe » dans les systèmes électroniques de haute puissance, comme ceux utilisés dans les véhicules électriques. Les systèmes de refroidissement standard sont généralement capables de gérer une puissance constante, mais ont tendance à échouer lorsqu’un appareil subit une rapide montée en puissance, par exemple, lorsque l’on utilise un onduleur pour accélérer un moteur à partir d’un point mort.
Système de « réservoirs thermiques » par emboîtement
Face à ce défi, l’innovation de Tesla réside dans la réorganisation structurelle du package du semi-conducteur, en insérant la puce de silicium entre deux blocs massifs en cuivre. Ce design smart génère des « réservoirs thermiques » immédiats qui entourent la puce, lui permettant d’absorber la chaleur avant de la transmettre à l’extérieur.
L’essence de cette innovation réside dans la quantité considérable de matériau conducteur entourant le composant semi-conducteur. La puce est soudée entre un épargnant thermique supérieur (cadre) et un épargnant thermique inférieur (paddle), dont la somme des épaisseurs est au moins quatre fois celle de la puce elle-même.
Refroidissement optimisé et conception électrique
Cette conception utilise un connecteur spécialisé appelé « Clip » qui remplace les fils de connexion standards, souvent sources de résistances et d’inductances électriques. Ce clip est établi comme une zone épaisse double par pliage, augmentant l’efficacité du refroidissement en agissant comme un troisième épargnant thermique intégré au package.
Fusion de la masse thermique et de la production en série
Pour surmonter les défis de fabrication associés à cette conception lourde, Tesla propose une méthode hybride novatrice qui combine un montage riveté de masse épaisses de cuivre avec des lignes de production traditionnelles. Ainsi, malgré le poids, le processus reste rentable tout en conservant une performance thermique optimale.
Sécurité et robustesse pour les systèmes haute tension
Conçue pour des systèmes EV haute tension (jusqu’à 800V ou 1000V), la sécurité est une priorité. Des caractéristiques spécifiques comme les « rainures d’époxy SMD » créent des barrières physiques qui augmentent la distance entre les points de haut voltage au sein du package, renforçant la protection contre les arcs électriques potentiels.
Ainsi, cette architecture permet à l’appareil de supporter des charges extrêmes qui pourraient endommager des composants standards, maintenant les températures sous des seuils critiques même sous des charges de pointe sévères. En conclusion, l’innovation de Tesla, en transformant le package lui-même en un réservoir thermique réactif, supprime les goulots thermiques critiques, augmentant l’efficacité et la densité de puissance requises pour les futures applications AI et véhicules électriques.
