PS5 : Sony a mis du métal liquide sur la puce plutôt que de la pâte thermique, voici pourquoi

Sony a dévoilé au détour d'un démontage de la PS5 que la console utilisait du métal liquide à la place de la pâte thermique sur la puce de la console. Un choix qui permet une meilleure interface entre la puce et la solution de refroidissement pour augmenter son efficacité de façon significative. Même si cela n'était pas aussi simple à implémenter que cela en a l'air.

L'info a été découverte au détour de la première vidéo de démontage de la PS5. La nouvelle console de Sony n'utilise plus de pâte thermique pour interfacer son SoC avec les caloducs et autres radiateurs, mais du métal liquide. Comme vous le savez les processeurs dégagent beaucoup de chaleur, et à mesure que la puissance des consoles augmente, la question de la dissipation de la chaleur devient centrale. Les ingénieurs ont pour cela plusieurs options : ventilateurs, masses en cuivre, caloducs et autres matériaux très thermiquement conducteurs, radiateurs, chambre à vapeur… Or pour tirer le maximum d'une solution de dissipation de la chaleur, se pose la question de l'interface entre les composants, notamment entre le SoC et la solution de refroidissement.

En règle générale, les PC comme les consoles utilisent un type de matériau aussi connu que maîtrisé : les pâtes thermiques. Il s'agit d'une pâte un peu épaisse qui doit être apposée sur le die dans une certaine quantité. Les pâtes thermiques ont en général quelques caractéristiques communes très désirables : elles ne coulent pas, ne conduisent pas l'électricité, et elles n'attaquent pas les matériaux environnants. Tout en étant plutôt efficaces pour conduire l'énergie thermique. Or depuis quelques années les passionnés d'overclocking optent souvent pour un autre type de pâte thermique : des alliages de métal liquide.

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PS5 : le métal liquide permet à Sony de tirer le maximum de sa solution de refroidissement

Ce type d'interface transmet mieux la chaleur, car non seulement ces alliages épousent mieux les surface à interfacer, mais ils ont également un meilleur gradient thermique ce qui permet à l'ensemble de gagner significativement en efficience. Dans des applications où le nombre de contraintes pesant sur la dissipation de chaleur est élevé, jouer sur la pâte thermique permet de pousser des solution de refroidissement conventionnelles dans leurs retranchements – et d'éviter ainsi d'opter pour des solutions nettement plus chères, comme par exemple une chambre à vapeur comme sur Xbox One X.

L'ingénieur Sony Yasuhiro Ootori  a ainsi expliqué : “le SoC de la PS5 est un tout petit die cadencé à une très haute fréquence. Cela débouche sur une très forte densité thermique dans le die de silicium, ce qui a requis d'augmenter significativement la performance du conducteur thermique autrement connu sous l'acronyme TIM, entre le SoC et le puits de chaleur“. Et d'ajouter : “la PS5 utilise du métal liquide pour assurer une performance de refroidissement à la fois élevée, stable, et de long-terme“.  Bien sûr ce n'est pas la seule astuce de Sony pour assurer un refroidissement optimal. La firme a par exemple opté pour un format plus grand ce qui laisse plus de place pour une solution de dissipation plus imposante.

Mais en ajoutant à cela du métal liquide dans la PS5, Sony a pu se passer d'une chambre à vapeur qui aurait pu faire grimper le prix de la console, sans assurer une dissipation aussi optimale. Reste que le choix de Sony est loin d'être anodin et a posé quelques défis que le constructeur a bien dû résoudre. D'abord, contrairement à une pâte thermique qui est comme son nom l'indique une pâte solide, le métal liquide est… liquide.

Le métal liquide dans la PS5 représente un défi industriel

Il faut donc en mettre très peu pour “mouiller” le composant sans excédent. Or ce n'est pas tout car cet amalgame a un autre défaut : il conduit l'électricité. Si cela ne pose pas vraiment de problème pour les amateurs qui remplacent eux-même la pâte thermique de leur machine par du métal liquide, il est plus difficile d'intégrer ce matériau à des procédés de production industriels.

Sous peine de faire drastiquement baisser le rendement de production et d'augmenter le taux de pannes. Et ce n'est pas tout : le métal liquide a un effet destructeur sur certains métaux. Il peut en effet se faufiler dans la structure métallique réduisant les propriétés mécaniques de l'ensemble à néant. On comprend dès lors l'ingénieur de Sony quand ce dernier lance : “l'adoption de ce mécanisme de refroidissement au métal liquide nous a pris deux ans. Ce qui nous a permis de conduire de nombreux tests“. De fait, en mettant sur le marché la PS5 Sony est la première firme à lancer un produit grand public contenant du métal liquide

De quoi peut-être aider la firme à remporter la guerre des consoles, tout du moins sur le terrain de l'innovation. D'autres constructeurs devraient prochainement lui emboîter le pas. Asus a notamment révélé que des PC ROG contenant du métal liquide seraient commercialisés d'ici la fin de l'année.