La course à l’intelligence artificielle physique déplace une partie de la pression technologique des GPU et des centres de données vers des composants beaucoup moins visibles. Parmi eux, les aimants permanents en néodyme-fer-bore (NdFeB) utilisés dans les moteurs et actionneurs. Si les robots humanoïdes atteignent les échelles de fabrication anticipées par certaines entreprises, assurer un approvisionnement en néodyme, prasiodyme, disprosium et terbium pourrait devenir un problème industriel comparable à celui de l’approvisionnement en puces avancées.

Les clés des aimants pour robots et IA en 20 secondes

• Les robots humanoïdes nécessitent de nombreux moteurs compacts et puissants, majoritairement basés sur des aimants NdFeB.
• Adamas Intelligence prévoit que la robotique pourrait devenir le principal consommateur de ces aimants vers 2040.
• La Chine domine une grande partie de l’extraction des terres rares et de la fabrication mondiale d’aimants.
• Les États-Unis financent actuellement des mines, des procédés de séparation, de la métallurgie et de nouvelles usines pour réduire cette dépendance.
• Des moteurs alternatifs et des matériaux innovants progressent également, pouvant potentiellement réduire la consommation future de terres rares.

Jusqu’à présent, une grande partie de l’infrastructure de l’IA pouvait s’expliquer par une chaîne relativement connue : GPU, mémoire HBM, réseaux haute vitesse, serveurs, centres de données et électricité. L’avènement des robots, véhicules autonomes et autres machines capables d’interagir avec le monde physique ajoute une nouvelle couche.

Une GPU peut décider comment doit se mouvoir un bras robotique, mais c’est en fin de compte des moteurs et actionneurs qui doivent exécuter ce mouvement. Là interviennent les aimants.

Du modèle d’IA à l’actionneur : le hardware qui fait bouger un robot

Les aimants NdFeB combinent néodyme, fer et bore, et se distinguent par leur capacité à générer un champ magnétique très élevé dans un volume relativement réduit.

Ce trait explique leur présence dans les moteurs électriques, turbines éoliennes, électroniques, automatisation industrielle et systèmes de défense. Ils s’intègrent également particulièrement bien à la robotique.

Un humanoïde requiert de nombreux moteurs dans un espace limité. Bras, épaules, hanches, genoux, mains et autres articulations nécessitent des actionneurs capables de produire de la force et de réaliser des mouvements précis sans ajouter un poids excessif.

Le néodyme et le praséodime fournissent les principales propriétés magnétiques. Pour les applications fonctionnant à haute température, des terres rares lourdes comme disprosium et terbium peuvent être ajoutées afin d’améliorer le comportement des aimants face à la chaleur.

Le problème se pose lorsque cette architecture doit passer de quelques milliers de prototypes à des millions de robots.

Adamas Intelligence pense que d’ici 2040, la robotique pourrait devenir l’un des principaux moteurs de demande en aimants NdFeB. La société a même analysé ce qui pourrait arriver dans des scénarios extrêmes d’adoption d’humanoïdes.

L’un d’eux part des 10 milliards de robots que Elon Musk a évoqués publiquement comme une possibilité à long terme. Selon leurs calculs, produire cette quantité vers 2040 nécessiterait un volume d’aimants équivalent à 186 fois la production mondiale annuelle actuelle de NdFeB.

Ce chiffre donne une idée de l’ampleur du défi, mais ne doit pas être considéré comme une prévision de production. La fabrication de 10 milliards d’humanoïdes reste éloignée d’être prouvée, et la technologie des moteurs pourrait changer considérablement avant d’atteindre une telle échelle.

La Chine dispose d’un avantage bien plus large que ses mines

Parler de terres rares évoque rapidement l’extraction minière, mais pour l’industrie technologique, le problème est plus complexe.

Entre l’extraction du minerai, la concentration, la séparation chimique, la production d’oxydes, la transformation en métaux et alliages, puis la fabrication et le traitement final des aimants, plusieurs étapes se succèdent : une chaîne de valeur longue et complexe.

La Chine a développé depuis des décennies une capacité industrielle forte dans une grande partie de cette chaîne.

Ce défi est particulièrement sensible pour les terres rares lourdes. Disprosium et terbium sont utilisés dans des formulations spécifiques d’aimants destinés à des applications nécessitant de résister à des températures élevées tout en conservant leurs propriétés.

La concentration géographique de cette industrie introduit un risque semblable à celui que connaît déjà l’industrie des semi-conducteurs : avoir accès à la ressource naturelle ne garantit pas de pouvoir la transformer en un composant utilisable.

Les États-Unis tentent désormais de reconstruire ces étapes intermédiaires.

La déclaration faite par Donald Trump le 15 juillet dernier, lorsqu’il a appelés directement l’industrie américaine à produire des aimants, simplifie une stratégie industrielle bien plus large.

Washington soutient des projets couvrant tout le processus : extraction, séparation, métaux, fabrication d’aimants finis.

MP Materials montre comment les États-Unis veulent rebâtir la chaîne

L’un des projets les plus avancés concerne MP Materials, propriétaire de Mountain Pass en Californie.

L’entreprise s’efforce d’intégrer l’extraction aux États-Unis avec la transformation et la fabrication d’aimants au Texas. La relation avec le Département de la Défense USA montre à quel point la question dépasse une simple démarche minière.

L’accord avec une livraison prévue en 2025 prévoit un prix minimum de 110 dollars par kilogramme de NdPr pendant dix ans, conformément aux termes du contrat.

Le gouvernement américain soutient également la montée en capacité de fabrication.

Ce mécanisme tente de résoudre un problème traditionnel des projets occidentaux de terres rares : construire des installations sur plusieurs années, pour finalement se retrouver en compétition avec le marché asiatique, où les prix sont bien plus bas.

Garantir un prix minimum minimise une part du risque économique et rassure les investissements nécessaires, qui réclament souvent plusieurs années pour amortir le coût.

La stratégie américaine concerne aussi le disprosium et le terbium.

Serra Verde, producteur brésilien récemment acquis par USA Rare Earth, a des prix minimum fixés pour sa première phase : 575 dollars par kilogramme de disprosium et 2 050 dollars pour le terbium, ainsi que 110 dollars pour le néodyme et le praséodime.

USA Rare Earth a annoncé en avril son achat de Serra Verde pour 2,8 milliards de dollars. En attente de finalisation, cette opération ne doit pas encore rendre la société brésilienne pleinement intégrée au groupe.

L’ensemble de ces accords révèle une conviction importante pour l’industrie technologique : Washington ne cherche pas seulement à ouvrir une nouvelle mine, mais à disposer d’une chaîne complète capable de fabriquer moteurs et composants finis.

Le futur défi de l’IA pourrait se jouer en dehors des centres de données

La robotique augmente considérablement la liste des ressources physiques nécessaires pour la création d’une intelligence artificielle.

Un centre de données requiert des semi-conducteurs, de la mémoire, du cuivre, de la fibre optique, des transformateurs, du refroidissement et une grande consommation électrique. Un robot ajoute des batteries, moteurs, réducteurs, capteurs, roulements et matériaux magnétiques.

Ainsi, faire évoluer l’IA physique présente des difficultés spécifiques, différentes de celles du déploiement en nuage.

Produire un million de robots implique de répéter pratiquement un million de fois toute leur liste de matériaux. Si le logiciel peut être copié à coût marginal nul, ce n’est pas le cas pour un moteur électrique.

Des entreprises comme Tesla, Figure, Agility Robotics, Apptronik et d’autres fabricants de humanoïdes travaillent précisément à réduire les coûts et à concevoir des robots conçus pour la production industrielle.

NVIDIA occupe une position différente dans cette chaîne. Ses plateformes offrent l’infrastructure pour la computation, les modèles et outils pour développer des robots, mais l’expansion du marché dépendra aussi de la capacité des fabricants à se procurer tous les composants physiques nécessaires.

C’est une différence majeure par rapport à l’IA générative purement numérique.

La disponibilité des GPU peut être augmentée par de nouvelles usines de semi-conducteurs. La fourniture des matériaux pour des millions de machines nécessite aussi une exploitation minière, des usines chimiques, de la métallurgie et une industrialisation répartie entre plusieurs fournisseurs.

L’Europe tente aussi de renforcer ses capacités industrielles

La réponse ne se limite pas aux États-Unis.

L’Europe dispose de projets visant à reconstruire une partie de la capacité de traitement et de fabrication d’aimants. Par exemple, Solvay maintient ses activités en séparation des terres rares à La Rochelle, en France, tandis que Neo Performance Materials développe en Estonie une capacité européenne de fabrication d’aimants.

L’Australie joue également un rôle important grâce à ses ressources et à des sociétés telles que Lynas Rare Earths, l’un des principaux producteurs hors de Chine.

Pour les fabricants de robots, véhicules et systèmes industriels, cette diversification présente un autre avantage : réduire la dépendance à un seul pays pour un composant difficile à substituer rapidement.

Mais la mise en place d’une capacité alternative nécessite des années. Une installation de séparation chimique ne peut simplement pas apparaître parce que les prix du néodyme augmentent, tout comme une nouvelle usine de semi-conducteurs ne commence pas à produire des puces avancées quelques mois après son annonce.

Les moteurs sans terres rares peuvent changer la donne

Il existe aussi une variable technologique qui complique la projection linéaire de la demande jusqu’à 2040.

Tous les moteurs électriques ne requièrent pas des aimants permanents en terres rares.

Des moteurs à induction et des moteurs synchrones à excitation électrique existent, ainsi que des recherches sur de nouveaux matériaux magnétiques. Par exemple, des entreprises comme Niron Magnetics travaillent sur des aimants à base de nitrure de fer.

L’industrie automobile a déjà utilisé différentes architectures pour réduire coûts ou dépendances à certains matériaux.

Il est probable que la robotique suive une tendance similaire. Si le prix ou la disponibilité du NdFeB deviennent un obstacle sérieux, les fabricants seront encouragés à redessiner moteurs et actionneurs.

Le recyclage prendra aussi de l’ampleur.

Les moteurs de véhicules, disques durs, équipements industriels et autres dispositifs contiennent des matériaux magnétiques pouvant être récupérés. La mise en place d’une chaîne circulaire permettrait de recycler une partie des terres rares sans repasser par l’extraction minière initiale.

Aucune de ces options ne supprime immédiatement l’importance des aimants NdFeB, mais elles obligent à faire preuve de prudence dans les prévisions à dix ou quinze ans.

La IA physique oblige à regarder au-delà des GPU

La course aux aimants montre à quel point le développement de l’intelligence artificielle commence à se mêler à des industries autrefois considérées comme éloignées du logiciel.

Pendant la première grande expansion de l’IA générative, le composant le plus recherché était la GPU. Ensuite sont apparues des limites en mémoire HBM, capacité électrique, transformateurs et centres de données.

La robotique introduit une chaîne encore plus longue.

Un humanoïde a besoin de calcul pour comprendre son environnement, mais aussi de centaines ou milliers de composants physiques pour transformer ses décisions en mouvement. Certains moteurs essentiels à ces mouvements contiennent des grammes de matériaux dont la production est très concentrée géographiquement.

États-Unis, Europe, Australie et autres pays investissent pour créer des alternatives. La Chine possède déjà des décennies d’expérience industrielle et une capacité difficile à reproduire immédiatement.

La prochaine étape de la compétition en IA ne se jouera donc pas uniquement sur la vitesse des GPU ou la qualité des modèles. Une part beaucoup moins visible dépendra de celui qui pourra produire à grande échelle moteurs, aimants et matériaux permettant de sortir cette intelligence du centre de données pour la faire fonctionner dans une machine physique.

Questions fréquentes

Pourquoi les robots humanoïdes ont-ils besoin d’aimants en terres rares ?

De nombreux moteurs et actionneurs utilisent des aimants NdFeB car ils offrent une haute densité magnétique dans un espace réduit. Cela permet de concevoir des systèmes compacts et puissants, adaptés aux nombreuses articulations d’un robot.

La pénurie d’aimants pourrait-elle limiter la fabrication de robots ?

Elle pourrait devenir une contrainte si la production d’humanoïdes augmente beaucoup plus vite que la capacité à fabriquer des aimants et à traiter les terres rares. Toutefois, l’industrie développe aussi des moteurs et matériaux alternatifs.

Pourquoi la Chine est-elle si importante dans la fabrication d’aimants ?

Sa force ne provient pas uniquement de l’extraction minière. La Chine possède une capacité de traitement, séparation, métallurgie et fabrication d’aimants très développée depuis plusieurs décennies.

Existe-t-il des moteurs pour robots sans terres rares ?

Oui. Diverses architectures de moteurs sans aimants permanents de terres rares existent déjà, et de nouvelles recherches portent sur des matériaux magnétiques innovants. Leur adoption dépendra de paramètres comme la performance, la taille, le coût, la résistance à la température et la disponibilité industrielle.