// CLUBIC — HARDWARE & GADGET
La start-up française DIAMFAB veut remplacer le carbure de silicium par du diamant synthétique, et c'est prometteur (Interview)
Trois fois plus performant que le carbure de silicium et fabriqué à moindre empreinte carbone, le diamant synthétique s'annonce comme la prochaine révolution des semi-conducteurs. La start-up grenobloise DIAMFAB en fait son pari industriel et cherche des financements.
DIAMFAB est une start-up grenobloise spécialisée dans le diamant synthétique semi-conducteur, autrement dit, elle fabrique du diamant de synthèse et lui confère des propriétés électroniques pour en faire des composants capables de gérer l'énergie avec une efficacité inégalée. Trois fois plus performant que le carbure de silicium, ce matériau dissipe aussi la chaleur mieux que le cuivre. C'est à VivaTech, sur le stand du CNRS, que nous avons rencontré Gauthier Chicot, cofondateur et CEO de la deeptech, pour comprendre comment trente ans de recherche fondamentale sont en train de déboucher sur une véritable révolution industrielle.
Vous conservez l’électricité solaire produite en trop pendant la journée pour la réutiliser lorsque vos besoins augmentent.
L'histoire de l'électronique de puissance, c'est celle d'une série de ruptures matérielles. Le silicium d'abord, qui a tout construit. Puis le carbure de silicium (SiC), adopté massivement dans les véhicules électriques pour sa meilleure résistance aux hautes tensions. Puis le nitrure de gallium (GaN), qu'on retrouve aujourd'hui dans les chargeurs ultra-rapides. À chaque fois, changer de matériau a permis de faire un bond que la miniaturisation seule n'aurait pas rendu possible. « La loi de Moore en électronique de puissance, ce n'est pas de faire des transistors plus petits, mais de changer de matériaux pour gagner en performance », résume Gauthier Chicot. Le prochain sur la liste ? Le diamant, pas celui du bijoutier évidemment, mais un diamant de synthèse, dont on modifie la structure chimique pour lui donner des propriétés semi-conductrices.
Dans les manuels de physique, le diamant surclasse tout ce qui existe sur le marché. Il tient des tensions trois fois plus élevées que le SiC et dissipe la chaleur mieux que le cuivre. « Les gens commencent à avoir compris ce qui a permis le bond entre le silicium et le carbure de silicium, notamment dans les véhicules électriques. Le bond sera au moins le même en passant du carbure de silicium au diamant », prédit Gauthier Chicot, sans chercher à atténuer l'ambition.
Il y a d'abord un enjeu énergétique. Pour alimenter un processeur qui fonctionne à quelques volts, l'électricité du réseau doit traverser plusieurs étapes de transformation, appelées étages de conversion, qui abaissent progressivement la tension. À chaque étape, une fraction de l'énergie se dissipe en chaleur et se perd. Voilà comment un data center consomme aujourd'hui 160 watts pour produire 100 watts de calcul effectif. Le problème se propage à tous les niveaux de la chaîne, du réseau à la borne de recharge, de la borne à la batterie, de la batterie au moteur. « Si tu accumules toutes ces pertes, tu as produit 100 et à la fin, dans ta voiture, tu as 50 pour rouler », illustre le dirigeant. Avec leurs transistors, diodes et condensateurs en diamant, qui sont les composants qui effectuent justement ces conversions, DIAMFAB vise une efficacité quasi totale, là où le silicium plafonne à 90 %.
Pour fabriquer son diamant, DIAMFAB utilise un procédé appelé PECVD, une technique qui consiste à faire « pousser » du diamant dans une enceinte sous vide à partir de gaz. Concrètement, on y génère un plasma, c'est-à-dire un état extrêmement énergétique de la matière, qui vient fracturer des molécules de méthane (CH₄) pour en libérer les atomes de carbone. Ces atomes se déposent alors couche par couche à la surface d'un germe, un minuscule fragment de diamant synthétique qui sert de point de départ, comme une graine dont on ferait pousser un cristal. Le souci est qu'à cette étape, le carbone a tendance à se déposer aussi sous forme de graphite, qui est lui aussi du carbone pur mais dans une structure cristalline différ