Outre l'électricité, deux autres avantages naturels de la Chine ont été découverts par l'étranger lors de cette vague d'expansion des centres de données AI.
Récemment, l'IEEE a mis en lumière deux noms jusqu'alors peu observés par le marché —
Erbium (ěr) et yttrium (yǐ).
L’un est caché dans le réseau de communication optique à longue distance entre les centres de données, l’autre dans les turbines à gaz qui alimentent les centres de données, correspondant respectivement aux deux priorités les plus pressantes de l’infrastructure AI actuelle :
Internet et électricité.
En bref, l'erbium permet de transmettre les données sur de plus longues distances ; le yttrium est utilisé dans les matériaux à haute température des turbines à gaz, afin de les stabiliser à des températures plus élevées et d'améliorer l'efficacité de la production d'électricité.
With the rapid expansion of AI data centers, these two uses are also becoming increasingly important.
D’un côté, les clusters de puissance de calcul deviennent de plus en plus grands, et une quantité croissante de puissance de calcul est déployée au-delà des parcs et des villes, nécessitant la construction de réseaux optiques à haute vitesse et sur de longues distances entre les centres de données ;
D'autre part, les serveurs IA poussent la demande énergétique jusqu'à des niveaux de plusieurs centaines de MW voire GW, et les États-Unis connaissent un regain de commandes de turbines à gaz pour combler la capacité supplémentaire du réseau.
On peut dire que, tandis que les dépenses en capital de l’IA s’étendent des GPU aux réseaux optiques et aux systèmes électriques, deux métaux autrefois cachés au plus profond de la chaîne d’approvisionnement commencent à être réexaminés.
Et plus remarquable encore, selon l'IEEE, notre pays représente près de 100 % de la production de ces deux métaux rares.
Autrement dit, les bénéfices issus de l'expansion des centres de données AI, tant à l'étranger qu'en Chine, ne se limitent peut-être pas aux segments évidents tels que les GPU, les modules optiques et les équipements électriques.
Continuons à creuser plus haut dans la chaîne d'approvisionnement, nous avons encore des cartes en main.
Alors, comment l'erbium et le yttrium participent-ils à la construction de centres de données IA ?
Ensuite, examinons-les un par un.
Erbium, laissez la lumière courir encore un peu
Le symbole chimique de l'erbium est Er, son numéro atomique est 68, et il appartient aux terres rares lourdes de la série des lanthanides.
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Son lien le plus direct avec les centres de données AI se produit dans les réseaux de fibre optique à longue distance entre les centres de données.
Il est bien connu que les centres de données d'aujourd'hui ne se limitent plus à remplir un bâtiment de serveurs.
À mesure que la taille des clusters d'IA individuels ne cesse d'augmenter, les ressources d'entraînement, d'inférence et de stockage se répartissent progressivement entre différents parcs, voire différentes villes et pays, entraînant une augmentation considérable du volume de données échangées entre les centres de données.
Par exemple, Google a construit un réseau privé étendu reliant ses centres de données mondiaux, avec des fibres optiques réparties sur terre et en mer comme infrastructure principale.
Cette année, la longueur totale de la fibre optique de ce réseau a dépassé 10 millions de kilomètres, reliant 43 régions Google Cloud.
Ces liaisons en fibre optique de centaines ou de milliers de kilomètres posent une question fondamentale : plus la lumière parcourt de distance, plus le signal s'affaiblit.
Pour mieux comprendre le rôle de l'erbium ici, faisons une pause pour expliquer le principe de la communication optique.
Après avoir quitté la salle serveur, les données sont codées en impulsions laser à haute vitesse qui voyagent le long de fibres optiques jusqu'au nœud suivant.
Mais le problème est que, même si les fibres optiques en quartz modernes ont réduit les pertes à un niveau très faible, le signal continue de s'atténuer à mesure que la distance de transmission augmente.
Après que le signal de données a été transmis sur des dizaines ou des centaines de kilomètres, il faut le réamplifier.
Auparavant, la pratique courante consistait en une conversion « lumière-électricité-lumière », c’est-à-dire convertir d’abord le signal lumineux en signal électrique, effectuer son amplification et son traitement, puis le reconvertir en signal lumineux pour le réémettre.
Mais dans les réseaux optiques DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) modernes, une seule fibre optique peut transmettre simultanément des dizaines, voire des centaines de signaux à différentes longueurs d'onde.
Si chaque voie doit d'abord être convertie en électricité, traitée, puis reconvertie en lumière, non seulement l'équipement devient plus complexe, mais les coûts et la consommation d'énergie augmentent également.
At this point, the erbium-doped fiber amplifier, or EDFA, comes into play.
Plus précisément, dans un EDFA, les ingénieurs dopent une courte section de fibre optique avec une petite quantité d'ions Er³⁺, puis « pompent » avec un laser de 980 nm ou 1480 nm.
Après avoir absorbé de l'énergie et atteint un état excité, les ions d'erbium, lorsqu'un signal lumineux de communication les traverse, libèrent de nouveaux photons par émission stimulée, amplifiant directement le signal lumineux d'origine.
Il est évident que cela réduit directement le processus de conversion de la lumière en électricité.
Il est encore plus remarquable que la bande où l'erbium fonctionne le mieux se situe autour de 1550 nanomètres, qui est précisément l'une des fenêtres les plus utilisées pour les communications à longue distance en raison de sa faible perte dans les fibres optiques en silice modernes.
De plus, selon les données de l'Union internationale des télécommunications (UIT), l'EDFA peut amplifier simultanément plusieurs signaux optiques de longueurs d'onde différentes, sans nécessiter de conversion optoélectronique individuelle pour chaque canal.
Ainsi, dans les réseaux terrestres principaux, les câbles sous-marins et les interconnexions entre centres de données régionaux d'aujourd'hui, l'EDFA est devenu un type de dispositif central très mature.
Autrement dit, la logique liant l'erbium à cette vague d'expansion des centres de données AI réside dans le fait que, plus il y a de centres de données et plus la puissance de calcul est répartie sur de grandes distances, plus il faut construire et moderniser de réseaux optiques à longue distance, ce qui augmente la demande en EDFA.
Cependant, il convient de noter que l'erbium profite principalement aux communications optiques à moyenne et longue distance, et non aux interconnexions courtes de quelques dizaines ou centaines de mètres à l'intérieur des armoires.
De plus, l'EDFA n'est pas non plus absolument irremplaçable.
Selon les données de l'UIT, en plus des EDFA, les amplificateurs Raman, les amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA) et même les équipements de régénération O/E/O nécessitant une conversion optoélectronique peuvent assurer différentes formes de mise en amplification ou d'allongement de la liaison.
Dans les réseaux optiques à longue distance réels, une solution d'amplification hybride Raman+EDFA est également utilisée.
Mais après des décennies d'industrialisation, l'EDFA est devenu la voie technologique la plus mature.
Yttrium, vestez les aubes de turbine d'une armure thermique
Le symbole élémentaire de l'yttrium est Y, avec un numéro atomique de 39.
Bien qu'il ne fasse pas partie des lanthanides, il est généralement inclus dans le système des terres rares en raison de ses propriétés chimiques similaires à celles des terres rares lourdes et de sa coexistence fréquente avec elles.
La relation entre l'yttrium et les centres de données concerne principalement le système électrique qui alimente les centres de données.
Sans entrer dans les détails, tout le monde sait à quel point les centres de données consomment d'électricité.
Le laboratoire national Lawrence Berkeley des États-Unis prévoit que, d'ici 2030, les centres de données pourraient consommer environ 11,8 % de l'électricité aux États-Unis.
L'Energy Information Administration des États-Unis estime également que, à mesure que la consommation d'électricité des centres de données augmente fortement, la production d'électricité au gaz naturel assurera une part significative de la demande électrique supplémentaire.
Le géant des turbines à gaz, GE Vernova, a directement identifié les centres de données comme un moteur important de la croissance de la demande pour les turbines à gaz dans son rapport annuel 2025.
Ainsi, l'expansion des centres de données AI commence à se propager vers l'amont :
Après la pénurie de GPU, c'est le transformateur qui manque ; après le transformateur, la capacité du réseau électrique devient insuffisante, et lorsque le réseau ne suit plus le rythme de construction des centres de données, les entreprises commencent à chercher directement de l'électricité du côté de la production.
Les turbines à gaz ont donc retrouvé de la popularité.
En termes simples, une turbine à gaz brûle du gaz naturel pour produire des gaz chauds à haute température qui font tourner une turbine, entraînant ainsi un générateur pour produire de l'électricité.
Pour augmenter l'efficacité d'une turbine à gaz, il existe une méthode très simple : brûler à une température plus élevée.
Sur le plan thermodynamique, plus la température des gaz est élevée, plus l'efficacité de la turbine à gaz a de chances d'augmenter. Toutefois, le problème réside dans le fait qu'à des températures plus élevées, les aubes de la turbine ne supportent plus la charge.
Ainsi, pour rendre les aubes de turbine plus résistantes à la chaleur, notre protagoniste d'aujourd'hui, l'yttrium, intervient.
Actuellement, l'industrie utilise principalement l'oxyde de zirconium stabilisé par l'oxyde d'yttrium (YSZ) comme revêtement thermique.
Son principe consiste à ajouter environ 6 % à 8 % d'oxyde d'yttrium à l'oxyde de zirconium.
Bien que la zircone pure ait une faible conductivité thermique et soit idéale pour l'isolation thermique, elle subit des transitions de phase cristalline lors de cycles répétés de variation de température, accompagnées de changements de volume, ce qui entraîne facilement des fissures, voire un délaminage du revêtement après plusieurs cycles.
Après l'ajout d'oxyde d'yttrium, les ions Y³⁺ pénètrent dans le réseau de zircone et créent un nombre approprié de lacunes oxygène, stabilisant ainsi la structure cristalline à haute température de la zircone et améliorant sa stabilité lors de cycles répétés de chauffage et de refroidissement.
L'YSZ final offre à la fois une isolation thermique et une résistance aux hautes températures prolongées et aux cycles thermiques répétés, équivalant à revêtir les aubes de turbine à gaz d'une armure céramique isolante.
Ce revêtement réduit la température réellement supportée par les aubes métalliques sous-jacentes et diminue la consommation d'air de refroidissement, permettant ainsi à la turbine à gaz de fonctionner à des températures plus élevées.
Des expériences comparatives menées par la NASA ont évalué les zircones stabilisées par l'oxyde de yttrium, l'oxyde de magnésium et l'oxyde de calcium, et ont conclu que, en termes de durabilité globale et de coût de fabrication, la zircone stabilisée par l'oxyde de yttrium était la meilleure option parmi les trois.
Donc, pour résumer, la logique des centres de données que Yi a mangée est en réalité :
Plus les centres de données manquent d'électricité → plus la demande de production d'électricité augmente → plus les commandes de turbines à gaz augmentent → la demande pour les aubes à haute température et les revêtements de barrière thermique augmente ensuite → ce qui se répercute vers le haut jusqu'à l'oxyde d'yttrium.
Of course, this chain is longer than erbium.
De plus, toutes les centres de données ne sont pas équipées de turbines à gaz, et la production d'électricité au gaz n'est qu'une des sources d'énergie supplémentaires pour les centres de données.
En parallèle, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de calcium et de nouveaux matériaux thermiques avancés peuvent être essayés comme substituts à la YSZ.
Mais pour l'instant, l'oxyde d'yttrium reste un seuil pour les tests et la validation technique à court terme.
Le véritable avantage, au niveau du traitement
Enfin, examinons le côté de l'offre.
Pour être honnête, bien que notre pays possède la majeure partie des gisements mondiaux d'erbium et de yttrium, l'écart réel provient principalement de nos capacités ultérieures de séparation et de traitement.
Étant donné que les éléments terres rares sont souvent mélangés et présentent des propriétés chimiques extrêmement similaires, isoler l'erbium et l'yttrium individuellement et atteindre une pureté industrielle élevée nécessite généralement des dizaines, voire des centaines d'étapes d'extraction par solvant, ce qui exige des exigences élevées en matière de ligne de production, de procédé et d'expérience.
Les données de l'USGS montrent que, entre 2020 et 2023, 93 % des composés de yttrium importés aux États-Unis provenaient directement de Chine, avec une dépendance nette à l'importation de 100 % ;
Selon l'IEEE, il est presque impossible de trouver en dehors de la Chine des entreprises capables de produire à l'échelle commerciale de l'oxyde d'érbium.
Ainsi, notre véritable avantage ne réside pas seulement dans l'extraction minière, mais surtout dans la capacité industrielle à transformer les minerais de terres rares en des matériaux hautement purs, tels que l'érbium et le yttrium, par séparation et purification stables.
À mesure que la demande à l'étranger augmente, si les capacités locales de séparation et de purification ne peuvent pas suivre, cet avantage de la chaîne d'approvisionnement concentré sur les étapes intermédiaires pourrait se traduire par une prime à l'étranger sur les prix.
Cependant, il faut savoir à l'avance que, en tant que métaux mineurs, l'erbium et l'yttrium sont eux-mêmes deux marchés très petits.
En estimant approximativement sur la base des prix actuels des oxydes et de la production publique, le marché mondial des matières premières en amont d'erbium et de yttrium s'élève normalement à environ 100 à 200 millions de dollars américains par an.
En termes de production, l'USGS prévoit que la production mondiale de yttrium en 2025 équivaudra à environ 10 000 à 15 000 tonnes d'oxyde de yttrium ; il n'existe pas de statistiques mondiales officielles pour l'erbium, mais le marché global reste de l'ordre du millier de tonnes.
Autrement dit, ce n'est pas un marché des matières premières de plusieurs centaines ou milliards de dollars, mais un petit marché des métaux avec une offre fortement concentrée.
Ainsi, dès que les centres de données IA continueront à stimuler la production de réseaux optiques à longue distance et de turbines à gaz, même si la quantité de demande supplémentaire n'est pas extraordinaire, elle pourrait générer des changements marginaux assez marqués dans un tel marché restreint.
Of course, erbium and yttrium are not irreplaceable; the actual incremental value that AI will ultimately bring still needs to be observed.
Lien de référence
[1]https://spectrum.ieee.org/rare-earth-shortage?itm_source=homepage&itm_medium=hero&itm_campaign=hero-2026-08-27&itm_content=hero2
[2]https://ntrs.nasa.gov/citations/19760025104?utm_source=chatgpt.com
[3]https://www.gevernova.com/investors/annual-report/ceo-letter?utm_source=chatgpt.com
[4]https://www.itu.int/dms_pub/itu-t/opb/hdb/t-hdb-out.10-2009-1-pdf-e.pdf?utm_source=chatgpt.com
Cet article provient du compte WeChat « Quantum Bit », auteur : Suivre les technologies de pointe