La protection et le refroidissement des composants électroniques militaires à l’ère de l’IA sont l’un des plus grands défis auxquels les ingénieurs sont confrontés, explique Stephen Riker, de nVent Schroff.
La guerre électronique (Electronic warfare ou EW) change rapidement, et les fournisseurs de premier plan d’équipements d’aérospatiale et militaires investissent dans des fonctionnalités offensives et défensives pour contrôler un environnement particulièrement dense en radiofréquences, ainsi que le champ électromagnétique du champ de bataille.
Une complexité toujours croissante
La complexité de l’espace de combat numérique vient accroître la demande de solutions polyvalentes et souples. L’entreprise française Thales est un innovateur de premier plan sur le marché du combat électronique. Thales a établi une présence forte sur les marchés d’Europe et d’Amérique du Nord, grâce à son expertise et à ses investissements dans le combat électronique. Les innovations récentes de l’entreprise comprennent des développements dans les secteurs de la géolocalisation GNSS, des amplificateurs de signaux RF, des antennes multimodes et des solutions de masquage de signature EM.
L’équipement de communications doit pouvoir être déployé rapidement, et assurer l’interopérabilité avec les plates-formes existantes, même dans les environnements les plus extrêmes, alors que dans le même temps, les nouvelles technologies donnent naissance à des composants électroniques qui réduisent la taille des systèmes tout en augmentant la chaleur émise.
L’émergence de l’IA, à la fois pour le traitement des données et la prise de décision, donne lieu à une augmentation de la consommation d’énergie et de la génération de chaleur des composants électroniques. Selon Stephen Riker, Responsable du développement commercial, Aéronautique et défense, nVent SCHROFF, cette génération supplémentaire de chaleur est source de l’un des plus grands défis rencontrés par les spécialistes de l’électronique de défense.
Les défis du SWaP
« Aujourd’hui, les forces armées se concentrent sur trois moteurs de développement principaux, basés sur la taille, le poids et la puissance, ou SWaP », indique M. Riker. « Les ingénieurs doivent trouver des solutions pour faire tenir tous les composants électroniques dans un encombrement plus limité : plus de puissance de traitement dans un espace plus restreint. »
« La protection et le refroidissement de ces composants électroniques constituent l’un des plus grands défis actuels pour les ingénieurs en termes d’habillage de l’électronique, et le problème va devenir encore plus complexe avec l’introduction de systèmes tels que l’IA et l’apprentissage machine. »
M. Riker explique que ces nouveaux systèmes vont nécessiter des quantités faramineuses de puissance informatique pour réaliser les fonctions avancées requises : « Les composants électroniques, les processeurs et les puces elles-mêmes sont de plus en plus petits et émettent toujours plus de chaleur. Et avec la réduction de la taille des puces, il va devenir de plus en plus difficile de dissiper la chaleur. »
Par exemple, la modernisation des fuselages exige souvent l’élargissement de l’espace dédié aux composants électroniques, ce qui est difficile en raison des contraintes liées à la fabrication. Le boîtier électronique doit tenir dans le même espace. Et pour ajouter encore à cette complexité, les systèmes de refroidissement thermique embarqués sur les véhicules militaires ou les avions doivent être extrêmement robustes.
Protection de la technologie dans les environnements difficiles
Depuis plus de soixante ans, nVent SCHROFF est chef de file dans le développement des infrastructures électroniques pour une large gamme d’applications, y compris C5ISR, PNT, les radars et les systèmes d’armement.
« nVent offre une excellente gamme de produits utilisés dans tous les produits subissant des chocs et des vibrations élevés, et on les trouve donc dans des environnements tels que les avions à réaction, les tanks et les satellites. On ne compte plus les entreprises qui utilisent nos produits, pour toutes les applications sujettes à des chocs et vibrations élevés et les composants critiques qui doivent être refroidis », indique M. Riker.
Il explique comment les produits nVent SCHROFF fonctionnent en conjonction avec les composants électroniques. « Nous proposons toute une gamme de produits qui dissipent la chaleur du processeur chaud dans un boîtier. Nous sommes le plus grand producteur mondial de ce que nous appelons des produits de maintien des circuits imprimés (PCB), qui assurent non seulement le maintien en place de ces composants informatiques chauds, mais dissipent aussi la chaleur du processeur chaud dans un environnement qui le refroidira. Nous parlons ici de conduction, d’air forcé et de liquide. Ce sont les trois méthodes que les forces armées utilisent actuellement pour refroidir les composants électroniques. Il existe certaines spécifications telles que VPX, VITA et SOSA qui sont adoptées par la plupart des forces armées. »
Cependant, avec les progrès de la technologie IA, les puces émettent plus de chaleur que jamais.
« Actuellement, la plupart des entreprises utilisent le refroidissement par conduction, mais avec l’IA et l’apprentissage machine, les besoins de refroidissement vont encore se développer. La conduction ne sera plus suffisante pour refroidir les composants électroniques. Il faudra utiliser une autre solution, le refroidissement liquide par exemple, et c’est un service que nous offrons à nos clients dès aujourd’hui. »
Alors que le refroidissement liquide est déjà utilisé dans les ordinateurs domestiques depuis de nombreuses années, M. Riker rappelle que pour les utilisations militaires, il est indispensable que les systèmes soient renforcés : « C’est ce que certaines des nouvelles spécifications, telles que VITA 48.4, permettent de réaliser, et nous l’avons utilisée pour créer des produits solutionnant le problème du refroidissement liquide dans un environnement renforcé. »
Une nouvelle frontière : le refroidissement au niveau de la puce
M. Riker explique qu’avec l’IA, la nouvelle étape du refroidissement thermique devra être différente. « Je suis convaincu que l’IA va révolutionner l’histoire des données et sera adoptée par l’ensemble des forces armées. La prochaine génération des systèmes d’alimentation va être la véritable fondation de ce changement. Débits de données plus rapides. Vous allez avoir besoin de programmes logiciels plus complexes, conçus pour les nouveaux systèmes, mais la taille, le poids et la puissance ne changeront pas. Il est toujours important de tenir compte de ces facteurs dans l’habillage électronique.
« Actuellement, nous étudions non seulement le refroidissement liquide, mais aussi l’utilisation de liquide sur la puce, ce qui est légèrement différent : au lieu d’un habillage de carte en aluminium, on a maintenant un dispositif qui refroidit directement au niveau de la puce. Et je pense que c’est cela qui va constituer la nouvelle frontière pour notre entreprise. »
Solutions A&D
Les systèmes deviennent plus petits et plus puissants, d’où la nécessité d’améliorer la dissipation thermique. nVent SCHROFF propose des solutions pour répondre à ces tendances SWaP (Size, Weight and Power) pour les systèmes critiques tels que les ATR, les enregistreurs de données, les calculateurs de mission et les systèmes de surveillance ou de transfert de données.
Recommandations de produits
Les gammes de produits Calmark et Birtcher de nVent SCHROFF sont les meilleures du secteur et sont utilisées sur les marchés militaires et aérospatiaux depuis plus de 40 ans. Tous les produits sont fabriqués dans une usine conforme à la norme AS9100D, pour assurer une qualité hors pair.
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