Du laboratoire à l’industrie : les promesses du diamant de synthèse avec HiQuTe Diamond
Le diamant de synthèse au service des technologies de demain : entretien avec Florent Alzetto, CEO de HiQuTe.
Les propriétés physiques du diamant ouvrent aujourd’hui des perspectives dans plusieurs domaines, de l’électronique de puissance aux technologies quantiques et à la détection, avec à la clé des gains d'efficacité énergétique et un enjeu de souveraineté pour l'Europe. Mais plusieurs verrous technologiques et industriels restent à lever pour permettre à ces applications de changer d’échelle.
Florent Alzetto, CEO de HiQuTe (spin-off du laboratoire LSPM-CNRS), revient sur le potentiel de ce matériau et les défis liés à son industrialisation.
Un matériau aux propriétés hors normes
L’intérêt du diamant réside d’abord dans la combinaison de ses propriétés physiques.
Sa conductivité thermique, cinq fois supérieure à celle du cuivre et plus de dix fois celle du silicium, lui permet de diffuser efficacement la chaleur. Son grand gap énergétique (cinq fois celui du silicium) offre également des perspectives pour aller au-delà des performances des matériaux actuellement utilisés dans certaines applications, notamment l'électronique de puissance : sa tenue en tension très élevée permet de concevoir des composants plus fins et moins résistifs, qui perdent donc moins d'énergie sous forme de chaleur lors de la conversion.
À ces caractéristiques s’ajoutent ses propriétés quantiques à température ambiante. Dans le domaine quantique, elles permettent de limiter les besoins de refroidissement et de développer des dispositifs plus compacts.
Concrètement, le diamant industriel produit par HiQuTe se présente sous la forme de plaques très fines, comparables dans leur forme à une petite plaque de verre. Les dimensions actuelles sont de l’ordre de 20 x 20 mm pour moins d’un millimètre d’épaisseur.
Faire du diamant un matériau industriel
Il y a une dizaine d’années, les performances du diamant restaient encore largement cantonnées à l’échelle du laboratoire, avec des coûts de production élevés pour la poignée d'acteurs industriels qui se comptaient sur les doigts d'une main. Depuis, des dizaines de startups en Europe, Amérique du Nord et en Asie Pacifique, développant des applications fondées sur ses propriétés - magnétométrie, imagerie de puces, calcul quantique - ont commercialisé de nouveaux produits, vu leurs ventes progresser et, pour certaines, atteint la rentabilité.
Pour HiQuTe, l’enjeu est désormais de réduire les coûts, augmenter les volumes et préparer les développements nécessaires aux applications à venir, notamment dans les semi-conducteurs, pour lesquels Florent Alzetto vise une commercialisation à un horizon d’environ cinq ans.
L’un des principaux verrous technologiques concerne la taille des plaques. Pour servir à terme le marché de l’électronique, l’objectif est d’atteindre au moins 5 cm pour les besoins de R&D des fabricants, puis 10 cm pour passer en production.
“« La taille, c’est le nerf de la guerre. Sans ça, il n’y aura pas d’électronique de puissance avec du diamant. ».” explains Florent Alzetto, CEO of HiQuTe.
Ce changement d’échelle pose aussi de véritables défis industriels : ces plaques, qui resteront très fines, devront pouvoir être manipulées, découpées, polies et mises en forme selon les besoins des clients.
Ce que le diamant rend déjà possible
Dans la détection, certains clients de HiQuTe développent des capteurs capables de mesurer des champs magnétiques de l’ordre du nanotesla. Une telle précision peut notamment permettre de mesurer les variations du champ magnétique terrestre pour se repérer très précisément.
Dans les fonderies de semi-conducteurs, ces technologies peuvent également permettre de localiser des fuites ou certains défauts sur les puces et d’optimiser le rendement et la cadence des lignes de fabrication.
Le diamant présente enfin un intérêt pour le calcul quantique. Ses propriétés à température ambiante permettent d’envisager des accélérateurs quantiques compacts, potentiellement intégrés à des systèmes plus larges.
“« L’avantage du diamant, c’est la miniaturisation. On peut fonctionner à température ambiante, on ne va donc pas avoir besoin de gros dispositifs de refroidissement. ».” explains explique Florent Alzetto.
Construire une filière stratégique
« Le diamant a mis dix ans à sortir du laboratoire. Les dix prochaines années décideront s'il devient un matériau industriel comme le silicium, et si l'Europe en a la maîtrise. »
Pour Florent Alzetto, le développement du diamant répond aussi à un enjeu de souveraineté. Face à la dépendance européenne aux importations de matériaux comme le silicium et le gallium, le diamant pourrait constituer un matériau alternatif produit en France à partir de méthane et d’électricité.
Ses propriétés pourraient également permettre de réduire la quantité d’énergie nécessaire pour fournir un même service, notamment dans les infrastructures de communication et les véhicules électriques. Pour ces derniers, Florent Alzetto évoque une baisse de consommation envisagée de l’ordre de 10%.
Cette trajectoire nécessitera enfin des collaborations avec d’autres acteurs, notamment pour certaines étapes comme la découpe et la mise en forme des plaques, ainsi que des investissements pour poursuivre les développements.
Pour aller plus loin
Useful Links
Du laboratoire au marché
How we transform scientific innovations into deeptech startups