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Paysage concurrentiel : Produits phares, architectures populaires

Du côté de l'offre, le marché des processeurs d'IA est caractérisé par un oligopole et une intense concurrence technologique. Nvidia domine largement le marché avec une part estimée entre 80 et 90 %, grâce à son écosystème logiciel CUDA complet et aux performances de son matériel. De son côté, AMD s'est imposé comme la principale alternative, sa gamme MI300 gagnant du terrain auprès des hyperscalers soucieux de leurs coûts. Intel, troisième fournisseur majeur de semi-conducteurs, propose ses accélérateurs Gaudi 3 comme une solution économique pour les clusters d'entreprise. Enfin, le quatrième acteur majeur n'est pas une entreprise en particulier, mais l'émergence des ASIC internes (circuits intégrés spécifiques à une application), principalement conçus par Google (TPU) et AWS (Trainium/Inferentia), et fabriqués par des partenaires tels que Broadcom et Marvell.

Actuellement, les processeurs les plus populaires sur le marché des processeurs d'IA sont les séries Nvidia H100/H200 Hopper, qui font office de référence pour l'entraînement des modèles. Le nouveau Nvidia Blackwell B200, annoncé récemment, est très attendu pour 2025 en raison de ses capacités d'inférence. Le MI300X d'AMD est largement utilisé pour les charges de travail d'inférence nécessitant une forte consommation de mémoire, tandis que les puces Trillium (TPU v6) de Google et Trainium2 d'AWS sont les solutions personnalisées les plus répandues, utilisées pour les charges de travail internes de ces deux entreprises.

Zones géographiques clés soutenant le déploiement

La géographie joue un rôle déterminant dans la répartition du marché des processeurs d'IA. Les États-Unis demeurent le cœur de la conception et de la consommation, grâce à leur écosystème d'innovation de la Silicon Valley. La Chine arrive en deuxième position, bien qu'elle soit contrainte de s'appuyer sur des solutions nationales (comme Huawei Ascend) et sur des puces aux performances limitées en raison des restrictions à l'exportation. 

Cependant, l'Arabie saoudite et les Émirats arabes unis sont devenus de sérieux concurrents, utilisant leurs fonds souverains pour acquérir des dizaines de milliers de puces hautes performances destinées à la construction de clouds publics. Le Japon complète le quatuor de tête grâce à d'importantes subventions publiques qui stimulent un renouveau de l'industrie des semi-conducteurs nationale, soutenant ainsi la robotique et l'intelligence artificielle industrielle.

État du carnet de commandes pour 2025

À l'horizon 2025, le carnet de commandes du marché des processeurs d'IA révèle une situation de pénurie extrême. Les délais de livraison des GPU haut de gamme, tels que le Nvidia H100, se sont stabilisés à 30-40 semaines, mais le Blackwell B200, dont la production est encore à venir, affiche déjà complet pour les douze premiers mois. SK Hynix annonce que toute sa production de mémoire HBM pour 2025 est vendue, ce qui signifie que le nombre d'accélérateurs pouvant être physiquement produits est déjà maximal. Les géants du cloud comme Microsoft et Meta ont indiqué que leurs investissements resteraient élevés en 2025, ce qui devrait maintenir un carnet de commandes conséquent. Les acteurs du secteur doivent s'attendre à ce que, malgré une augmentation des livraisons grâce à l'amélioration des rendements de production, le marché des processeurs d'IA demeure un marché favorable aux vendeurs dans un avenir proche, caractérisé par des prix de vente moyens élevés et une allocation stratégique aux partenaires privilégiés.

Analyse segmentaire 

Le calcul haute performance entraîne une adoption massive du matériel informatique.

Selon le type de processeur, le GPU (processeur graphique) représente plus de 35,42 % du marché des processeurs d'IA. Cette domination s'explique par la capacité inégalée de ces puces à traiter les tâches de traitement parallèle nécessaires à l'entraînement des grands modèles de langage (LLM). Nvidia a consolidé son avance avec près de 2 millions de processeurs H100 livrés rien qu'en 2024, ce qui lui assure une base installée considérable pour le calcul haute performance. La demande est si forte que le processeur H100 devrait générer plus de 50 milliards de dollars de revenus pour l'entreprise en une seule année. Les concurrents affichent également une forte croissance : AMD a revu à la hausse ses prévisions de revenus pour 2024 concernant les accélérateurs MI300, les portant à 5 milliards de dollars. Le marché des processeurs d'IA est très tranché en termes de puissance de calcul brute et de bande passante mémoire.

Sur le marché mondial des processeurs d'IA, les fabricants repoussent les limites physiques du silicium pour maintenir cette dynamique. Le nouveau GPU Nvidia Blackwell B200 intègre pas moins de 208 milliards de transistors, surpassant largement les 80 milliards des générations précédentes. Grâce à ces avancées, le B200 offre une puissance de calcul de 20 pétaflops, un atout précieux pour l'entraînement des modèles de nouvelle génération. De plus, le B200 permet de réduire la consommation d'énergie de 25 fois, un facteur crucial pour l'efficacité énergétique des centres de données. Le marché des processeurs d'IA continue de prospérer, comme en témoignent les financements de 7,5 milliards de dollars levés par des entreprises telles que CoreWeave, spécifiquement destinés à l'acquisition de ces composants matériels essentiels.

• Nvidia a expédié environ 900 tonnes de puces H100 au cours du seul deuxième trimestre 2024.
• La nouvelle puce B200 dispose d'une bande passante mémoire de 8 To/s (8 To/s) grâce à la technologie HBM3e.
• Les revenus générés par AMD MI300 ont atteint 1 milliard de dollars américains au deuxième trimestre 2024, prouvant ainsi l'existence d'une forte demande pour les alternatives.

L'inférence embarquée améliore les performances des mises à niveau en informatique personnelle

Selon l'application, les processeurs d'IA sont largement utilisés dans l'électronique grand public, qui représente la plus grande part de marché (37,46 %). La tendance à exécuter les opérations d'inférence directement sur les appareils, afin de préserver la confidentialité et de réduire la latence, est le principal moteur de ce segment. IDC prévoit que les fabricants livreront environ 50 millions de PC dotés d'IA en 2024, marquant le début d'un important cycle de renouvellement. La croissance sera rapide, les livraisons devant atteindre 103 millions d'unités d'ici 2025. Les fournisseurs de semi-conducteurs répondent activement à cette demande ; Intel a livré 15 millions de puces Core Ultra fin 2024 pour tirer profit de la demande croissante d'ordinateurs portables plus performants. Le processeur d'IA moderne est désormais un composant standard des appareils grand public.

Les smartphones constituent également un terrain d'expérimentation majeur pour l'intégration du traitement neuronal. La gamme Galaxy S24 de Samsung a capté 58 % du marché des smartphones compatibles avec l'intelligence artificielle (GenAI) au premier trimestre 2024, témoignant de l'appétit des consommateurs pour l'intelligence embarquée. Ces appareils haut de gamme, souvent vendus à plus de 600 dollars américains, ont représenté 70 % des ventes du segment. Pour exploiter des fonctionnalités avancées telles que Copilot+, la nouvelle génération de PC nécessite désormais une puissance de calcul d'au moins 40 TOPS. Apple a emboîté le pas avec sa puce M4, dotée d'un moteur neuronal capable d'effectuer 38 billions d'opérations par seconde. À mesure que l'adoption de l'IA se généralise, le processeur d'IA devient la caractéristique déterminante de l'électronique grand public moderne.

• Les smartphones équipés de GenAI représentaient déjà 6 % des ventes mondiales de téléphones portables au premier trimestre 2024.
• Intel souhaite produire 100 millions d'ordinateurs dotés de capacités intelligentes d'ici 2025.
• La part de marché des téléphones GenAI devrait atteindre 11 % du marché total de la téléphonie mobile en 2024.

L'optimisation du réseau nécessite une infrastructure d'intelligence en périphérie.

Selon le secteur d'activité des utilisateurs finaux, les technologies de l'information et les télécommunications représentent le principal utilisateur des processeurs d'IA, avec une part de marché de 34,4 %. Les opérateurs de télécommunications investissent massivement pour optimiser les performances de leurs réseaux et faire face à l'explosion du trafic de données. Le marché de l'intelligence artificielle dans les télécommunications devrait atteindre 2,66 milliards de dollars américains en 2025, témoignant du besoin urgent d'automatisation dans ce secteur. Verizon s'est associé à AWS pour déployer une fibre optique à haut débit spécialement conçue pour les charges de travail en périphérie de réseau, afin de rapprocher la puissance de calcul des utilisateurs. Le processeur d'IA est indispensable pour absorber la hausse de 24 % du volume de trafic vocal prévue en 2024.

Les partenariats stratégiques consolident la position dominante de ce segment sur le marché mondial des processeurs d'IA. Nvidia a investi 1 milliard de dollars dans Nokia afin d'intégrer des solutions AI-RAN de qualité commerciale, illustrant ainsi une nouvelle convergence significative entre les équipements de télécommunications et d'informatique. Les dépenses en services logiciels d'IA générale dans ce secteur devraient atteindre 27 milliards de dollars en 2025. Les opérateurs anticipent également l'avenir : T-Mobile a entamé des essais de technologies AI-RAN en 2026. Le marché nord-américain de l'edge computing représente à lui seul 650 millions de dollars en 2025. De tels investissements soulignent le rôle crucial du processeur d'IA pour l'avenir de la connectivité mondiale.

• Les dépenses mondiales en logiciels d'intelligence artificielle de génération (GenAI) dans le secteur des télécommunications atteindront 37 milliards de dollars américains en 2025.
• Le marché des réseaux d'accès radio IA (AI-RAN) devrait dépasser les 200 milliards de dollars américains d'ici 2030.
• SK Telecom triple ses investissements dans les centres de données pour étendre sa présence mondiale.

Formation au modèle générateur d'énergie basée sur les dépenses d'investissement à très grande échelle

Selon le mode de déploiement, le segment cloud/centres de données détient la plus grande part du marché des processeurs d'IA, soit 65,56 %. Cette situation s'explique principalement par les investissements colossaux des hyperscalers qui cherchent à construire l'infrastructure nécessaire à l'intelligence artificielle générative. Amazon devrait investir 125 milliards de dollars en 2025, dont une part importante sera consacrée à l'expansion de ses centres de données. De même, Microsoft a alloué environ 85 milliards de dollars à son exercice fiscal 2025 pour renforcer les capacités de sa plateforme Azure. Ces investissements massifs garantissent que le cloud restera au cœur de l'entraînement des modèles les plus complexes au monde. On observe une forte demande pour les processeurs d'IA, les entreprises s'efforçant de sécuriser leurs approvisionnements.

L'échelle opérationnelle dans ce segment n'a jamais été aussi élevée. Meta Platforms a officiellement dévoilé un unique cluster d'entraînement doté de 24 576 GPU H100, illustrant ainsi l'ampleur que peuvent atteindre les déploiements modernes. Le géant des réseaux sociaux ambitionne de disposer d'une puissance de calcul équivalente à 600 000 H100 d'ici fin 2024. Parallèlement, Google prévoit des investissements compris entre 91 et 93 milliards de dollars américains d'ici 2025. Les dépenses cumulées des quatre principaux géants de la tech devraient atteindre 380 milliards de dollars américains en 2025. Un tel engagement financier fait du cloud le moteur principal de l'utilisation et du développement des processeurs d'IA.

• Les dépenses mondiales en matériel serveur GenAI devraient atteindre 180 milliards de dollars américains en 2025.
• AWS déploie des serveurs équipés de centaines de milliers de puces Trainium2 personnalisées.
• Microsoft et OpenAI prévoient un futur projet d'infrastructure d'une valeur de 100 milliards de dollars américains.

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Analyse régionale 

Amérique du Nord : Des investissements massifs alimentent la production nationale et les infrastructures hyperscale

L'Amérique du Nord s'est imposée comme un acteur majeur du marché mondial des processeurs d'IA, grâce notamment à son rôle de centre de conception et de déploiement pour les géants du secteur. Détenant une part de marché dominante de 46,12 %, c'est l'innovation agressive de géants locaux tels que Nvidia qui a fait de sa puce H100 la norme du secteur. À titre d'exemple, Nvidia a expédié à elle seule près de 2 millions d'unités H100 en 2024, générant d'énormes revenus réinvestis dans la R&D. Cette concentration de propriété intellectuelle signifie que ce sont les équipes d'ingénierie basées aux États-Unis qui définissent l'architecture du futur informatique.

En outre, le leadership de l'Amérique du Nord en matière de conception de processeurs d'IA est stimulé par un développement sans précédent des infrastructures et un soutien gouvernemental important. Le Département du Commerce américain soutient activement cet écosystème, comme en témoigne l'octroi à Intel de 8,5 milliards de dollars de financement direct pour renforcer la production nationale. Parallèlement, les hyperscalers déploient leurs équipements à un rythme record. La récente mise en service par xAI d'un supercluster de 100 000 GPU à Memphis illustre parfaitement la capacité unique de la région à rendre opérationnelle instantanément une puissance de calcul considérable. Ainsi, la présence d'importants capitaux, une politique fédérale favorable et un environnement technologique mature garantissent à l'Amérique du Nord une position de leader dans la révolution des processeurs d'IA

Les monopoles critiques de l'emballage et les écosystèmes émergents de services d'arrière-plan stimuleront la croissance dans la région Asie-Pacifique

La région Asie-Pacifique conserve solidement sa deuxième place sur le marché mondial des processeurs d'IA, non seulement grâce à sa production de puces, mais aussi grâce à sa maîtrise des technologies « back-end » complexes qui déterminent les performances des processeurs d'IA modernes. Les acteurs du secteur doivent comprendre que la lithographie sur silicium brut est inutile sans un packaging de haute technologie, un domaine où le taïwanais TSMC exerce une domination quasi absolue. La région est le seul pays à posséder la capacité de production de puces sur plaquette sur substrat (CoWoS), la technique de packaging 2.5D spécifique nécessaire à la fabrication des processeurs Blackwell de Nvidia et des processeurs de la série MI300 d'AMD. Avec un budget d'investissement de 28 à 32 milliards de dollars américains alloué par TSMC en 2024, la région développe activement cette capacité de production de packaging afin de résoudre le principal goulot d'étranglement des chaînes d'approvisionnement mondiales, déterminant ainsi le rythme de livraison des accélérateurs haut de gamme au reste du monde.

Par ailleurs, le marché régional des processeurs d'IA bénéficie d'une part de marché plus importante grâce à une forte diversification de la chaîne de valeur des semi-conducteurs, qui ne se limite plus à la fabrication, mais s'étend à l'assemblage et aux tests à haute valeur ajoutée. Alors que la Chine assouplit ses restrictions commerciales, investissant 47,5 milliards de dollars dans des alternatives nationales telles que la gamme Ascend de Huawei, les pays voisins deviennent les nouvelles superpuissances de l'assemblage final. La Malaisie, par exemple, a bénéficié d'investissements massifs, comme en témoigne l'expansion d'Infineon à Kulim pour un montant de 5,4 milliards de dollars, faisant de l'Asie du Sud-Est une région clé dans la gestion de l'énergie et l'assemblage final. Dans le même temps, l'Inde entre en lice avec l'usine de fabrication de Tata Electronics à Dholera, d'une valeur de 11 milliards de dollars. En conséquence, la région Asie-Pacifique consolide sa position dominante en étant le seul architecte de l'intégration de mémoire à large bande passante et en concentrant un nombre croissant d'usines pour la finalisation des processeurs d'IA à l'échelle mondiale.

Évolutions stratégiques du marché : Les 10 principales étapes du marché des processeurs d’IA 

1. Le 19 août 2024, AMD acquerra ZT Systems pour 4,9 milliards de dollars américains, une opération cruciale qui lui permettra de proposer des solutions intégrées à l'échelle du rack et de surpasser la domination de Nvidia en matière d'infrastructure.
2. Le 29 octobre 2024, OpenAI a affirmé son indépendance en s'associant à Broadcom et TSMC pour construire des puces d'inférence propriétaires, dans le but d'obtenir une chaîne de sécurité d'achat parallèle à celle des fournisseurs marchands.
3. Le 24 avril 2024, Nvidia a annoncé l'acquisition de la startup d'orchestration de charges de travail Run:ai pour un montant de 700 millions de dollars américains afin de rendre le cluster plus efficace.
4. Parallèlement, les concurrents s'unissent le 30 mai 2024 pour lancer le consortium UALink (qui comprend Google, AMD et Intel) afin de créer une norme d'interconnexion ouverte et de briser les monopoles du matériel propriétaire.
5. Le 2 septembre 2024, xAI a mis en service le cluster « Colossus » de 100 000 GPU, établissant un record de déploiement rapide sur le marché des processeurs d’IA.
6. Le 17 septembre 2024, BlackRock et MGX lancent un partenariat d'infrastructure de 30 milliards de dollars américains, garantissant de fait le carnet de commandes du secteur pour l'avenir.
7. Le 16 septembre 2024, Intel a signé un contrat de plusieurs milliards de dollars avec AWS pour fabriquer des puces d'IA personnalisées, ce qui a confirmé son activité de fonderie.
8. Le 8 octobre 2024, Foxconn a annoncé la construction d'une immense usine GB200 au Mexique, plus proche des acheteurs nord-américains.
9. Le 30 septembre 2024 : Cerebras Systems entre en bourse, testant l’appétit du public pour les architectures non GPU.
10. Le 17 février 2024, SoftBank a lancé le « Projet Izanagi », un projet visant à investir 100 milliards de dollars américains dans la création d'un géant des semi-conducteurs d'IA basé sur l'architecture Arm.

Principales entreprises du marché des processeurs d'IA

• NVIDIA
• Intel
• Baidu
• AMD
• Google
• IBM
• Technologies Qualcomm
• Microsoft
• Huawei
• Samsung
• Pomme
• SK Hynix Inc.
• Autres joueurs importants

Aperçu de la segmentation du marché

Par type de processeur

• GPU
• processeur
• FPGA
• ASIC
• NPU (Unité de traitement neuronal)
• TPU (Unité de traitement des tenseurs)

Par mode de déploiement

• Centre de données/cloud
• Edge/Sur l'appareil

Par secteur d'utilisation finale

• Informatique et télécommunications
• Automobile
• Électronique grand public
• Soins de santé
• BFSI
• Industriel

Sur demande

• Électronique grand public
• Automobile
• Soins de santé
• Automatisation industrielle
• Aérospatiale et défense
• Commerce de détail et robotique

Par région

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