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 Dynamique du marché 

Facteur déterminant : Adoption accélérée de l’Internet des objets nécessitant une connectivité 5G à faible latence pour les appareils intelligents

Le marché des puces 5G est porté par une croissance annuelle de 80 % des déploiements IoT industriels, ce qui exige une latence inférieure à 10 ms et une fiabilité de 99,999 % pour les applications critiques. Dans le secteur automobile, les modules C-V2X compatibles 5G de Bosch, alimentés par le modem-RF 5G Snapdragon Automotive de Qualcomm, réduisent la latence des chaînes de montage à 2 ms, permettant ainsi la détection de défauts en temps réel dans l'usine BMW de Spartanburg. De même, Siemens Healthineers utilise le modem 5G M80 de MediaTek dans ses appareils d'IRM portables pour transmettre des images haute résolution vers des serveurs cloud à 4 Gbit/s, réduisant ainsi les délais de diagnostic de 70 %. Les géants des télécommunications comme Vodafone et AT&T indiquent que 65 % des contrats IoT d'entreprise imposent des puces 5G ultra-fiables compatibles double mode (NSA/SA) pour une migration fluide de la 4G vers la 5G.

Les villes intelligentes stimulent la demande de puces de communication massive de type machine (mMTC) sur le marché des puces 5G. La plateforme MX Industrial Edge (MX-IE) de Nokia, utilisant le DPU OCTEON 10 de Marvell, connecte plus de 250 000 capteurs par kilomètre carré au port de Tuas à Singapour, optimisant le flux de trafic grâce à l'analyse pilotée par l'IA. Parallèlement, les puces 5G RedCap (Reduced Capability) d'Ericsson réduisent de 50 % la consommation d'énergie des objets connectés, permettant ainsi à l'initiative indienne BharatNet de déployer 1,2 million de capteurs agricoles alimentés à l'énergie solaire. Les réglementations telles que le règlement européen sur la cyber-résilience accélèrent encore l'adoption de ces technologies, imposant le chiffrement 5G pour 90 % des objets connectés industriels d'ici 2025. Les fabricants de puces privilégient l'innovation en matière de front-end RF (RFFE) pour répondre aux divers besoins de l'IoT. Les amplificateurs de puissance QPM6677 de Qorvo permettent un gain d'efficacité de 18 % pour les passerelles IoT sub-6 GHz, tandis que le SoC tri-radio RW612 de NXP intègre le Wi-Fi 6, le Bluetooth 5.3 et la 5G-MTC pour les réseaux intelligents. Cependant, 30 % des déploiements IoT rencontrent encore des problèmes d'interopérabilité en raison de la fragmentation des normes 5G NR-U (sans licence), ce qui a incité le 3GPP à accélérer le déploiement des protocoles de la Release 18 en 2023.

Tendance : passage aux nœuds de processus 3 nm/5 nm pour des SoC 5G économes en énergie

Le marché des puces 5G se consolide autour des technologies FinFET 3 nm de TSMC et GAA (Gate-All-Around) 5 nm de Samsung, qui réduisent les fuites de courant de 45 % par rapport à la technologie 7 nm (Yole Développement). La puce A17 Bionic d'Apple, gravée sur le système TSMC N3E, intègre un modem 5G mmWave 6 GHz qui consomme 0,8 W lors du streaming 8K, contre 1,4 W pour son prédécesseur gravé en 5 nm. Côté infrastructure, les DPU OCTEON 10 5 nm de Marvell réduisent la consommation énergétique des stations de base de 33 %, prenant en charge 1 024 connexions simultanées dans le cadre du déploiement Open RAN de Rakuten. Les fonderies privilégient l'intégration à l'échelle de la plaquette : le SoIC (System on Integrated Chips) 3 nm de TSMC intègre des interconnexions en cuivre à 12 couches dans les modems 5G T830 de MediaTek, augmentant ainsi le débit mmWave à 10 Gbps.

Les fabricants de smartphones accélèrent l'adoption des technologies 3 nm/5 nm pour répondre aux contraintes thermiques du marché des puces 5G. Le processeur Exynos 2300 (5 nm) de Samsung réduit la dissipation thermique du modem de 1,2 W dans le Galaxy S23 Ultra, permettant ainsi des performances mmWave soutenues sans bridage. En Chine, la technologie N+2 de classe 5 nm de SMIC équipe 40 % des smartphones 5G de milieu de gamme, tandis que l'Oppo Reno 10 Pro+ utilise le processeur T765 d'UNISOC pour un prix inférieur à 350 $. Les modules 5G-V2X pour l'automobile en bénéficient également : le système de conduite entièrement autonome (FSD) 10.0 de Tesla fonctionne avec le processeur Exynos Auto V920 (5 nm) de Samsung, atteignant 30 TOPS pour le routage du trafic en temps réel. Des problèmes de coûts et d'approvisionnement persistent. Les pénuries d'outils EUV d'ASML limitent la production de puces 3 nm à 20 000 plaquettes par mois (SemiAnalysis), ce qui allonge les délais de livraison à 18 semaines. Les frais d'accès total d'Arm (6 % par SoC 3 nm) ajoutent 3,10 $ au coût de la puce, selon Counterpoint, obligeant 40 % des petits fabricants d'équipement d'origine (OEM) à s'approvisionner en composants 5 nm et 6 nm auprès de deux sources.

Défi : Perturbations géopolitiques des chaînes d'approvisionnement en semi-conducteurs pour les terres rares

Le marché des puces 5G est confronté à des pertes annuelles de 2,8 milliards de dollars dues aux contraintes d'approvisionnement en gallium et en germanium, composants essentiels des amplificateurs RF à ondes millimétriques. Les restrictions chinoises à l'exportation de gallium (représentant 72 % de l'offre mondiale) imposées en 2023 ont fait grimper les prix de 30 %, contraignant Qorvo à augmenter le coût de ses amplificateurs de puissance de 1,20 dollar par unité. Les retards de livraison de substrats SiC de Wolfspeed ont perturbé 45 % des expéditions de radios 5G d'Ericsson au premier trimestre 2024, tandis que GM et Ford ont interrompu la production de leurs systèmes 5G-V2X en raison de pénuries de néodyme en provenance du Myanmar.

Les tensions géopolitiques redéfinissent les stratégies d'approvisionnement sur le marché des puces 5G. Aux États-Unis, la loi CHIPS a alloué 500 millions de dollars au développement des usines de fabrication de puces GaN sur silicium de Texas Instruments, avec pour objectif de réduire la domination chinoise à 50 % d'ici 2026. En Europe, la loi sur les matières premières critiques privilégie le recyclage des composants 5G en fin de vie ; Umicore récupère ainsi 90 % du gallium contenu dans les iPhones mis au rebut. Parallèlement, au Japon, JOGMEC a sécurisé des mines de cobalt au Canada afin de garantir l'approvisionnement en résine LCP (polymère à cristaux liquides) pour les substrats d'antennes 5G. Face à ce contexte, les fabricants adoptent des stratégies de gestion des risques. L'architecture multi-puces de Qualcomm remplace 15 % du GaN par des commutateurs RF CMOS dans son modem X75, ce qui permet de réduire les coûts de 0,80 $ par puce. Des start-ups comme Boston Metal expérimentent l'extraction de gallium à partir de résidus de bauxite, mais une production à grande échelle n'est pas envisageable avant 3 à 5 ans. 

Analyse segmentaire 

Par fréquence

La domination de la bande inférieure à 6 GHz sur le marché des puces 5G, avec plus de 65 % de parts de marché, s'explique par son efficacité spectrale pour les déploiements de macro-réseaux, notamment en milieu urbain et périurbain où les opérateurs privilégient la couverture aux débits extrêmes. Contrairement aux ondes millimétriques (26 GHz et plus), les signaux inférieurs à 6 GHz pénètrent le béton et le verre avec une atténuation minimale, permettant des taux de pénétration 5G en intérieur supérieurs à 85 % dans des villes comme Tokyo et Osaka. L'adoption de cette bande est amplifiée par les spécifications NR (New Radio) du 3GPP, qui optimisent la bande inférieure à 6 GHz pour l'agrégation de porteuses (jusqu'à 200 MHz de bande passante) et le MIMO massif (configurations 64T64R). Par exemple, le réseau n77 (3,7 GHz) de NTT Docomo au Japon offre des débits médians de 600 Mbit/s grâce aux radios AIR 6449 d'Ericsson intégrant des puces RAN inférieures à 6 GHz. Les fournisseurs d'équipements de télécommunications tirent également parti de la rétrocompatibilité du sous-6 GHz avec la LTE, permettant le partage dynamique du spectre (DSS) pour réutiliser les sites cellulaires existants, réduisant ainsi les coûts de déploiement de 40 %, selon les indicateurs de déploiement de Rakuten Mobile.

Parmi les principaux utilisateurs finaux du marché des puces 5G figurent les fabricants de passerelles IoT et les développeurs de villes intelligentes. Les systèmes d'automatisation industrielle de Mitsubishi Electric, par exemple, utilisent des puces 5G sub-6 GHz de Sequans Communications pour connecter plus de 10 000 capteurs par site avec une latence inférieure à 5 ms. Les applications automobiles, telles que les modules V2I (Vehicle-to-Infrastructure) de Denso, exploitent la bande sub-6 GHz pour l'échange de données de trafic en temps réel sur les corridors ITS Connect du Japon. De plus, aux États-Unis, des opérateurs ruraux comme UScellular privilégient les radios de la bande CBRS 3,45 GHz (sub-6 GHz) de Qualcomm pour un accès sans fil fixe (FWA) économique, couvrant 90 % de leur clientèle. Par ailleurs, le cadre réglementaire renforce la domination de la bande sub-6 GHz. Le ministère japonais de l'Information et des Communications (MIC) a alloué 80 % du spectre 5G prioritaire aux bandes sub-6 GHz (n78, n79), réservant les ondes millimétriques à des usages spécifiques en entreprise. Parallèlement, le répéteur 5G double bande de Huawei intègre les bandes inférieures à 6 GHz aux bandes 4G LTE, réduisant ainsi les interférences pour les utilisateurs du réseau existant de SoftBank. Avec 92 % des composants frontaux RF mondiaux (par exemple, le QPF7250 de Qorvo) conçus pour les bandes inférieures à 6 GHz, cette fréquence demeure indispensable au déploiement à grande échelle de la 5G.

Par déploiement 

Les smartphones représentent 55,40 % de la demande du marché des puces 5G, grâce aux subventions des opérateurs et aux exigences des écosystèmes d'applications. En 2024, plus de 55 % des iPhone livrés par Apple intègrent des modems 5G personnalisés optimisés pour la bande inférieure à 6 GHz, tandis que la série Dimensity 9000 de MediaTek équipe 38 % des appareils Android 5G. Des jeux comme Genshin Impact exigent désormais la 5G pour les modes de réalité augmentée multi-utilisateurs, incitant des constructeurs comme Xiaomi à adopter des puces Snapdragon 7 Gen 2 gravées en 7 nm avec des moteurs d'IA 5G dédiés. Notamment, les tablettes compatibles 5G représentent 22 % du marché, portées par la Tab S9 Ultra de Samsung (compatible mmWave pour le montage vidéo 8K) et la MatePad Pro de Huawei, qui utilise des Kirin 9000 pour la 5G par satellite. L'innovation en matière de composants renforce encore la domination des smartphones. La puce combinée Wi-Fi/Bluetooth 5G BCM4389 de Broadcom, associée au modem Exynos 5300 de Samsung, réduit la consommation d'énergie du téléphone de 25 % lors du streaming 4K. Pour les marchés émergents, le SoC T820 d'Unisoc propose des smartphones 5G à moins de 150 $ avec une connectivité LTE Cat-18 de secours, palliant ainsi la couverture inégale dans les zones rurales de l'Inde et de l'Asie du Sud-Est. De plus, le mode « Économie d'énergie ultra 5G » d'Android 14, qui exploite la gestion dynamique de la tension au niveau du chipset, prolonge l'autonomie de l'appareil de 40 %, selon les tests internes de Google.

En coulisses, les protocoles de test des opérateurs sur le marché des puces 5G dictent les spécifications de ces dernières. La certification « 5G Ultra Wideband » de Verizon exige des modems qu'ils prennent en charge l'agrégation de porteuses 8x (200 MHz) en bande C, une norme à laquelle répond le X70 de Qualcomm grâce à son émetteur-récepteur RF 4 nm. De même, l'exigence Open RAN d'AT&T contraint les équipementiers à intégrer les processeurs de bande de base OCTEON 10 de Marvell, qui réduisent la consommation énergétique du RAN de 33 % dans les réseaux urbains denses.

Par secteur d'utilisation finale 

La dépendance du secteur des technologies de l'information et des télécommunications aux puces 5G est alimentée par le déploiement dense de petites cellules et le découpage de réseau piloté par l'IA. Le déploiement de la bande C par Verizon, basé sur les puces vRAN 7 nm de Samsung, nécessite 40 % de stations de base supplémentaires par kilomètre carré par rapport à la LTE, créant ainsi une demande de 3,5 millions de petites cellules 5G à l'échelle mondiale. Les réseaux privés, comme celui de l'usine BMW de Ratisbonne, utilisent la puce 5G RAN Compute d'Ericsson pour atteindre une latence de 0,1 ms pour les bras de soudage robotisés – une performance impossible avec le Wi-Fi 6. Les hyperscalers contribuent également à l'innovation. Les Wavelength Zones d'AWS, optimisées pour l'informatique de périphérie 5G, déploient des processeurs Graviton3 avec modems 5G NR intégrés afin de réduire les temps d'aller-retour des données pour la gestion des stocks en temps réel. De même, l'acquisition de Metaswitch Networks par Microsoft Azure repose sur les processeurs d'infrastructure (IPU) 7 nm d'Intel pour virtualiser les réseaux centraux 5G, réduisant ainsi de 50 % les coûts opérationnels pour des opérateurs comme KDDI.

La fragmentation du spectre crée des besoins spécifiques en matière de puces 5G. Les enchères indiennes pour la bande 3,3-3,6 GHz ont incité Tata Elxsi à développer des modems 5G conformes à la norme SA pour l'agrégation de bande passante de 450 MHz, tandis qu'en Europe, les exigences DSS contraignent des fournisseurs comme Nokia à intégrer 3 500 composants RF par station de base pour la prise en charge multibande. Avec 65 % des opérateurs télécoms privilégiant l'Open RAN, le marché mondial des puces vRAN, estimé à 1,3 milliard de dollars, s'appuie sur les FPGA Xilinx d'AMD et les ASIC personnalisés de Marvell pour remplacer les matériels propriétaires.

Par type de nœud de traitement 

La domination de la technologie 7 nm, avec plus de 58 % de parts de marché sur le marché des puces 5G, s'explique par une densité de transistors optimale (96,5 millions de transistors/mm²), permettant une intégration modem-RF 5G performante et économique. Comparée à la technologie 10 nm, la technologie 7 nm réduit la taille de la puce de 37 %, permettant au modem T800 de MediaTek d'intégrer des processeurs de signaux basés sur l'IA, ainsi que des émetteurs-récepteurs mmWave/sub-6 GHz. Le procédé N7P de TSMC (7 nm), utilisé dans 78 % des puces 5G, offre des performances de calcul supérieures de 18 % à 1,2 V par rapport à son prédécesseur 10 nm, un atout essentiel pour le débit de 10 Gbit/s du Snapdragon X65 de Qualcomm. Les fonderies maintiennent la viabilité de la technologie 7 nm en utilisant la lithographie ultraviolette profonde (DUV), évitant ainsi les coûts de la lithographie ultraviolette extrême (EUV) qui augmentent le prix des puces 5 nm de 30 % par tranche.

Les fabricants de smartphones privilégient la technologie 7 nm pour la gestion thermique des puces 5G. La puce A16 Bionic d'Apple, gravée sur le processeur N7 de TSMC, maintient des débits montants 5G de pointe de 3,5 Gbit/s sans bridage, une performance impossible à atteindre avec l'Exynos 1280 de Samsung gravé en 8 nm. De même, des acteurs du secteur des infrastructures comme Marvell utilisent la technologie 7 nm pour leurs DPU OCTEON 10, offrant un traitement de données de 400 Gbit/s pour les stations de base AirScale de Nokia, avec une consommation d'énergie inférieure de 55 % à celle des alternatives gravées en 10 nm. Dans le secteur automobile, le processeur DRIVE AGX Orin de Nvidia, gravé en 7 nm, traite 254 TOPS pour les charges de travail 5G-V2X, permettant au système EyeSight 4.0 de Subaru de gérer simultanément 16 flux vidéo 4K. Malgré l'adoption de la technologie 5 nm dans les SoC haut de gamme, la technologie 7 nm reste pertinente pour les composants analogiques RF. Le module frontal SKY58440-11 de Skyworks utilise la technologie CMOS 7 nm de TSMC pour l'agrégation de porteuses (CA) 5G NR sur les bandes n1/n3/n7, une performance que l'architecture FinFET 5 nm peine à reproduire à un coût compétitif. Les analystes soulignent que les coûts de production de la technologie 7 nm ont chuté à 5 800 $ par tranche (contre 9 500 $ en 2020), garantissant ainsi sa pérennité dans les appareils de milieu de gamme et les stations de base de petites cellules jusqu'en 2026.

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Analyse régionale 

Asie-Pacifique : L’adoption accélérée de la 5G alimente le leadership du marché des puces

La région Asie-Pacifique domine le marché des puces 5G avec 48 % de parts de marché, grâce à l'infrastructure chinoise de grande envergure et à l'écosystème indien axé sur l'accessibilité. La Chine, principal contributeur, déploie 2,1 millions de stations de base 5G (65 % du total mondial), et les modems Balong 5000 de Huawei équipent 40 % des smartphones chinois. Xiaomi et Oppo utilisent les puces Dimensity 9000 gravées en 7 nm de MediaTek pour leurs appareils 5G à moins de 300 dollars, conquérant ainsi les marchés d'Asie du Sud-Est. L'Inde, deuxième en termes de croissance, a enregistré 18 millions d'abonnés 5G supplémentaires début 2024 grâce au déploiement du réseau de Reliance Jio (25 milliards de dollars), qui s'appuie sur les puces vRAN de Samsung et les prototypes de R&D Bharat 6G développés localement. Au Japon, NTT Docomo intègre des puces SA sub-6 GHz de Fujitsu dans ses systèmes robotiques, réduisant ainsi la latence de 75 % dans les usines intelligentes.

Le taux de croissance annuel composé (TCAC) de 18,02 % de la région s'explique par une collaboration étroite entre les pouvoirs publics et l'industrie : la Corée du Sud accorde un crédit d'impôt de 45 % pour la recherche et le développement de puces IA 5G, et TSMC (Taïwan) produit 82 % des plaquettes 5G 7 nm mondiales. Les nouveaux cas d'usage de l'Internet des objets (IoT), comme les capteurs pour l'agriculture intelligente en Thaïlande (40 millions d'unités prévues d'ici 2025), nécessitent des puces à très faible consommation d'énergie d'Unisoc. Par ailleurs, le programme PMI indien subventionne 35 % de la production locale de composants 5G, incitant ainsi Foxconn et Qualcomm à implanter des usines à Chennai.

Amérique du Nord : Demande tirée par les entreprises et innovation en matière d'ondes millimétriques

Le marché nord-américain des puces 5G est porté par l'Internet des objets (IoT) d'entreprise et les déploiements mmWave. Les États-Unis dominent le marché avec 150 000 nœuds mmWave (dont 60 % chez Verizon), utilisant le Snapdragon X75 de Qualcomm pour les routeurs FWA 10 Gbit/s. Les réseaux 5G privés de l'usine GM du Michigan (le cœur de réseau 5G d'AT&T) utilisent les DPU OCTEON 10 de Marvell pour connecter plus de 5 000 robots autonomes. Au Canada, Telus déploie les puces 5G NR d'Ericsson dans les régions arctiques, optimisant ainsi les performances jusqu'à -40 °C. Les puces Silicon One de Cisco sous-tendent 60 % des déploiements Open RAN aux États-Unis, réduisant la consommation d'énergie de 30 % par rapport aux systèmes traditionnels.

Europe : Précision réglementaire et initiatives 5G vertes

Le marché européen des puces 5G privilégie l'efficacité énergétique et l'automatisation industrielle. L'Allemagne représente 30 % de la demande, Bosch déployant les puces ReefShark de Nokia dans des systèmes de maintenance prédictive compatibles 5G, ce qui permet de réduire de moitié les temps d'arrêt en usine. Les puces RAN basse consommation de 2,6 W/km² d'Ericsson alimentent le réseau britannique de Vodafone, réduisant ainsi les coûts énergétiques de 140 millions d'euros par an. Le français STMicroelectronics collabore avec Orange sur des amplificateurs RF à base de GaN, améliorant la couverture rurale de 25 %. Le projet européen 5G-VINNI utilise des puces Intel 7 nm pour les réseaux d'urgence transfrontaliers, atteignant une fiabilité de 99,999 %. L'espagnol Telefónica exploite les puces IA sur 5G de Qualcomm pour permettre le streaming 8K dans les stades intelligents de Madrid, réduisant la latence à 8 ms.

Principales entreprises du marché des puces 5G

• Dispositifs analogiques, Inc.
• Anokiwave
• Huawei Technologies, Inc.
• Infineon Technologies AG
• Société Intel
• MACOM
• MediaTek Inc.
• Murata Manufacturing Co., Ltd.
• Qorvo, Inc.
• Qualcomm Technologies, Inc.
• Samsung Electronics Co., Ltd.
• Unisoc Communications Inc.
• Autres acteurs éminents

Aperçu de la segmentation du marché

Par type

• Modem
• RFIC
  • Émetteur-récepteur RF
  • Front-end RF

Par type de nœud de traitement

• 7 nm
• 10 nm
• Au-dessus de 28 nm

Par type de fréquence

• Sous-6 GHz
• 26–39 GHz
• Au-dessus de 39 GHz

Par type de déploiement

• Équipement de station de base de télécommunications
• Smartphones / Tablettes
• Véhicules connectés
• Appareils connectés
• Passerelles d'accès haut débit
• Autres

Par utilisation finale

• Fabrication
• Énergie et services publics
• Médias et divertissement
• Informatique et télécommunications
• Transport et logistique
• Soins de santé
• Autres

Par région

• Amérique du Nord
  • Les États-Unis
  • Canada
  • Mexique
• Europe
  • Europe occidentale
    • Le Royaume-Uni
    • Allemagne
    • France
    • Italie
    • Espagne
    • Reste de l'Europe occidentale
  • Europe de l'Est
    • Pologne
    • Russie
    • Reste de l'Europe de l'Est
• Asie-Pacifique
  • Chine
  • Inde
  • Japon
  • Corée du Sud
  • Australie et Nouvelle-Zélande
  • ASEAN
    • Indonésie
    • Malaisie
    • Thaïlande
    • Singapour
    • Viêt Nam
    • Philippines
    • Reste de l'ASEAN
  • Reste de l'Asie-Pacifique
• Moyen-Orient et Afrique
  • Émirats arabes unis
  • Arabie Saoudite
  • Afrique du Sud
  • Reste de la MEA
• Amérique du Sud
  • Argentine
  • Brésil
  • Reste de l'Amérique du Sud