L'essor de l'IA pourrait déclencher une pénurie mondiale de puces d'ici 2026, selon une étude

Selon le cabinet de conseil Bain and Company, les charges de travail de l'IA pourraient augmenter de 25 à 35 % par an d'ici 2027, ce qui exercerait une pression sur les fournisseurs d'équipements de centres de données et de produits augmentés par l'IA.

Une nouvelle pénurie mondiale de puces pourrait se profiler, un nouveau rapport prédisant une demande fulgurante de produits et services liés à l'IA que les fournisseurs pourraient avoir du mal à satisfaire.

Selon le cabinet de conseil Bain and Company, la charge de travail de l’IA pourrait augmenter de 25 à 35 % par an d’ici 2027. Cependant, une augmentation de la demande de seulement 20 % risque fort de bouleverser l’équilibre et de plonger le monde dans une nouvelle pénurie de puces.

« L’explosion de l’IA à la confluence des grands marchés finaux pourrait facilement dépasser ce seuil, créant des points d’étranglement vulnérables tout au long de la chaîne d’approvisionnement », écrivent les auteurs du Global Technology Report 2024 .

Notre soif d’intelligence artificielle nécessitera également la construction de centres de données plus grands, d’une capacité supérieure à un gigawatt. Les centres de données existants ont généralement une capacité comprise entre 50 et 200 mégawatts.

En combinant la demande d’infrastructures d’IA et de produits compatibles avec l’IA, le marché des logiciels et du matériel d’IA devrait croître entre 40 % et 55 % par an au cours des trois prochaines années.

Si les grands centres de données coûtent actuellement entre 1 et 4 milliards de dollars, ils pourraient atteindre dans cinq ans entre 10 et 25 milliards de dollars, indique le rapport. Le marché total de l’IA devrait donc se situer entre 780 et 990 milliards de dollars (584 et 741 milliards de livres sterling) pour 2027.

La toile d'araignée de l'offre et la pression qu'elle subit

Pour répondre à cette demande croissante, la chaîne d'approvisionnement en composants d'IA doit pouvoir évoluer au même rythme. Mais en réalité, cette chaîne ressemble davantage à une toile d'araignée complexe, dont le centre est constitué par les matières premières des puces.

D’un côté, il y a les usines et les infrastructures nécessaires pour augmenter la production de puces, et de l’autre, les centres de données nécessaires au fonctionnement des produits d’IA. Selon Bain, chacun de ces projets a un délai de mise en œuvre compris entre trois ans et demi et plus de cinq ans, ce qui constitue un obstacle important pour répondre à la demande.Délais de développement des composants, des ressources et des services dans la chaîne d'approvisionnement de l'IA. Image : Bain and Company

Les usines de fabrication de puces les plus avancées sont les maillons les plus vulnérables, selon le rapport. Elles devront augmenter leur production de 25 à 35 % entre 2023 et 2026 pour suivre la croissance prévue des ventes de PC et de smartphones, de 31 % et 15 % respectivement.

Il faudrait construire jusqu'à cinq autres usines de fabrication de pointe pour suivre le rythme, ce qui coûterait entre 40 et 75 milliards de dollars.

Il y a également la chaîne d'approvisionnement impliquée dans la transformation des puces en smartphones et PC avec des fonctionnalités d'IA intégrées, telles que les appareils Apple Intelligence , qui gagnent en popularité à mesure que les consommateurs souhaitent davantage de sécurité des données.

En effet, la surface de silicium des processeurs d’ordinateurs portables et de smartphones a déjà augmenté de 5 % et 16 % respectivement pour accueillir les moteurs de traitement neuronal embarqués. Bain prévoit que ces produits pourraient augmenter la demande de composants en amont de 30 % ou plus d’ici 2026.

L’emballage est un autre volet du Web, et si la demande de GPU double d’ici 2026, les fournisseurs devront tripler leur capacité de production. De plus, les diverses exigences en matière d’alimentation et de refroidissement lient chaque partie du processus aux entreprises de services publics, qui devront également s’adapter à la demande.

La dernière pénurie mondiale de puces électroniques

Depuis le début de l'essor actuel de l'IA générative, les fabricants de puces électroniques ont prospéré. NVIDIA, le principal vendeur d'unités de traitement graphique, a annoncé un chiffre d'affaires record de 30 milliards de dollars au deuxième trimestre 2024 et sa valeur boursière dépasse les 3 000 milliards de dollars (2 200 milliards de livres sterling). Le fabricant de commutateurs Broadcom et le fabricant de puces mémoire SK Hynix ont connu un succès similaire.

Ces profits records ont été réalisés par une poignée d'entreprises clés qui contrôlent une grande partie de la chaîne d'approvisionnement. NVIDIA, une entreprise américaine, conçoit la majorité des GPU utilisés pour entraîner les modèles d'IA. Cependant, ils sont fabriqués par le taïwanais TSMC. TSMC et Samsung Electronics sont également les deux seules entreprises capables de produire les puces les plus avancées à grande échelle.

Mais la situation n’a pas toujours été simple dans ce secteur. La pandémie de COVID-19 a provoqué une pénurie mondiale de puces électroniques au début de l’année 2020. Les problèmes d’approvisionnement au sein de ce nombre relativement restreint d’entreprises ont perduré pendant plus de trois ans, affectant des secteurs tels que l’électronique grand public et l’IA.

Avant même la pandémie, la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs était déjà fragile en raison d’une série d’événements, notamment les guerres commerciales entre les États-Unis et la Chine, et entre le Japon et la Corée, qui ont eu un impact sur les prix et la distribution des matières premières. En outre, des catastrophes naturelles, comme une sécheresse à Taïwan et trois incendies d’usines au Japon entre 2019 et 2021, ont contribué à des pénuries de matières premières.

« Les conditions météorologiques extrêmes, les catastrophes naturelles, les conflits géopolitiques, une pandémie et d'autres perturbations majeures au cours de la dernière décennie ont clairement montré à quel point les chocs d'offre peuvent limiter gravement la capacité de l'industrie à répondre à la demande », indique le rapport de Bain and Company.

Le désir de souveraineté de l'IA pourrait aggraver la pénurie de puces

Ce n’est pas seulement un manque de capacité de production qui pourrait conduire à une deuxième pénurie mondiale de puces.

« Les tensions géopolitiques, les restrictions commerciales et le découplage des chaînes d’approvisionnement des multinationales technologiques avec la Chine continuent de poser de graves risques pour l’approvisionnement en semi-conducteurs. Les retards dans la construction des usines, les pénuries de matériaux et d’autres facteurs imprévisibles pourraient également créer des points de tension », indique le rapport.

Les États-Unis, par exemple, ont mis en place des contrôles à l’exportation de semi-conducteurs en Chine , ainsi qu’aux Pays-Bas et au Japon . Le Royaume-Uni a également bloqué la majorité des demandes de licence des entreprises souhaitant exporter leur technologie de semi-conducteurs vers la Chine en 2023.

Le ministère chinois du Commerce a également annoncé qu'il mettrait en place des contrôles à l'exportation sur les produits à base de gallium et de germanium « pour préserver la sécurité et les intérêts nationaux ». Ces métaux rares sont essentiels à la production de puces électroniques, et la Chine produit respectivement 98 % et 54 % de l'approvisionnement mondial en gallium et en germanium.

Les gouvernements du monde entier dépensent également des milliards de dollars pour renforcer leur propre capacité de production de semi-conducteurs, principalement pour réduire leur dépendance vis-à-vis des autres pays. Mais la sécurité des données joue également un rôle : en gardant la chaîne d’approvisionnement à l’intérieur de leurs frontières, les autorités peuvent mieux se protéger contre l’espionnage et les cyberattaques.

En 2022, les États-Unis ont adopté la loi CHIPS, qui vise à fournir les investissements nécessaires à la recherche sur les semi-conducteurs et les incitations à la fabrication, ainsi qu'à renforcer l'économie, la sécurité nationale et les chaînes d'approvisionnement américaines. La Maison Blanche a également lancé un projet de loi sur les droits de l'IA pour aider à réglementer l'IA au niveau national et a investi dans la preuve de concept d' une infrastructure nationale de recherche sur l'IA partagée .

Intel, TSMC, Texas Instruments et Samsung, le plus grand fabricant de puces mémoire au monde, ont tous annoncé leur intention de construire des usines aux États-Unis.

En août 2023, le gouvernement britannique a annoncé qu’il consacrerait 100 millions de livres sterling (126 millions de dollars) à la promotion du développement de matériel d’IA et à la lutte contre d’éventuelles pénuries de puces informatiques. Ce mois-ci, Amazon Web Services a annoncé son intention d’investir 8 milliards de livres sterling dans des centres de données dans le pays au cours des cinq prochaines années.

L'Union européenne a offert 43 milliards d'euros de subventions pour stimuler son secteur des semi-conducteurs avec sa loi européenne sur les puces, adoptée en juillet 2023. Le bloc s'est également fixé l'objectif ambitieux de produire 20 % des semi-conducteurs mondiaux d'ici 2030.

Mais Anne Hoecker, responsable du département Technologie mondiale de Bain, a déclaré que les quêtes de souveraineté des données seraient « chronophages et incroyablement coûteuses ».

Elle a déclaré dans un communiqué de presse : « Bien que moins complexes à certains égards que la construction d’usines de semi-conducteurs, ces projets nécessitent plus que l’obtention de subventions locales. Les hyperscalers et autres grandes entreprises technologiques peuvent continuer à investir dans des opérations d’IA localisées qui leur assureront des avantages concurrentiels significatifs. »

Le rapport Bain ajoute que les petits modèles de langage avec des algorithmes qui utilisent RAG, ou génération augmentée de récupération, et les intégrations vectorielles, pourraient bénéficier de la souveraineté des données, car ils gèrent une grande partie des tâches de calcul, de mise en réseau et de stockage à proximité de l'endroit où les données d'IA sont stockées.

Conseils aux dirigeants de la chaîne d'approvisionnement de l'IA pour faire face à une pénurie de puces

Le rapport Bain présente quelques recommandations aux entreprises qui utilisent des semi-conducteurs pour survivre à une nouvelle pénurie mondiale de puces :

• Obtenez une compréhension approfondie et suivez l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement de l'IA, y compris les composants du centre de données, les PC et les smartphones, ainsi que les périphériques tels que les routeurs et les équipements réseau.
• Signez des accords d’achat à long terme pour sécuriser l’accès aux puces en cas de perturbation potentielle.
• Concevez des produits utilisant des semi-conducteurs standard de l'industrie au lieu de puces spécifiques à l'application afin de maximiser la compatibilité avec différents fournisseurs et la flexibilité dans l'approvisionnement.
• Renforcez la chaîne d’approvisionnement face aux incertitudes géopolitiques telles que les tarifs ou les réglementations en diversifiant les fournisseurs et en vous approvisionnant en composants provenant de plusieurs régions.

Les auteurs du rapport écrivent : « Les dirigeants peuvent encore se sentir fatigués par les perturbations de l'approvisionnement en semi-conducteurs provoquées par la pandémie, mais il n'y a pas de temps à perdre car le prochain grand choc d'approvisionnement se profile. Cette fois, cependant, les signes sont clairs et le secteur a la possibilité de se préparer. »

« La voie à suivre exige de la vigilance, une vision stratégique et une action rapide pour renforcer les chaînes d’approvisionnement. Grâce à des mesures proactives, les chefs d’entreprise peuvent garantir leur résilience et leur réussite dans un monde de plus en plus axé sur l’IA. »

https://www.techrepublic.com/article/ai-chip-shortage-global-supply-crisis/