ElectroTech · 2 September 2026

Le GaN passe à l’échelle : des chargeurs de poche aux alimentations IA, la nouvelle donne

Pendant des années, le nitrure de gallium a été synonyme de chargeurs de smartphone compacts. Aujourd’hui, la même technologie promet de transformer les centres de données d’intelligence artificielle, où chaque point d’efficacité se compte en mégawatts économisés. Entre annonces de production de masse, accords de fonderie et architectures 800 V, le GaN vit sa mue la plus spectaculaire depuis ses débuts.

Du chargeur de poche au rack de 100 kW : le grand saut du GaN

Il y a encore cinq ans, le GaN était une curiosité pour early adopters : un chargeur 65 W plus petit qu’un étui à lunettes, capable de recharger un ordinateur portable en une heure. Le grand public l’a adopté pour sa compacité, les ingénieurs pour son rendement. Mais pendant que les consommateurs comparaient les gabarits de leurs adaptateurs USB-C, une autre révolution se préparait dans l’ombre des data centers.

Le point de bascule s’est joué entre 2023 et 2025. Les premiers blocs d’alimentation pour serveurs intégrant des transistors GaN ont commencé à remplacer les MOSFET silicium dans les racks des hyperscalers. La promesse est simple : diviser par deux les pertes de conversion par rapport au silicium, à fréquence de commutation égale — ou commuter deux fois plus vite à pertes égales. Dans un data center, où chaque watt économisé dans la conversion est un watt qui n’a pas besoin d’être dissipé par la climatisation, l’équation est immédiatement rentable.

Le saut d’échelle est vertigineux. Là où un chargeur grand public délivre 65 à 140 W, les alimentations de serveur visent désormais 3 à 5 kW par unité, et les racks de nouvelle génération se chiffrent en mégawatts. C’est un changement de nature, pas seulement de magnitude. Les contraintes thermiques, les topologies de conversion, les exigences de fiabilité — tout change quand on passe de l’électronique portable à l’infrastructure critique.

Les signaux se sont multipliés en 2025-2026. EPC (Efficient Power Conversion) a annoncé le passage en production de masse de ses FET GaN spécifiquement destinés aux alimentations IA. Navitas et GlobalFoundries ont lancé leur plateforme Gen 5 fabriquée aux États-Unis. Et surtout, NVIDIA a officialisé son intention de passer ses racks de classe mégawatt à une distribution en courant continu haute tension de 800 V à partir de 2027. Le GaN n’est plus une option pour chargeurs nomades : il devient un composant stratégique de l’infrastructure numérique mondiale.

Chiffres clés : un marché qui explose, des parts qui se recomposent

Les chiffres du marché racontent cette bascule avec une netteté rare. Selon le rapport commercial GMI Insights, le marché mondial des chargeurs GaN — le segment grand public historique — est estimé à 1,2 milliard de dollars en 2025, devrait atteindre 1,5 milliard en 2026, puis 8,2 milliards en 2034, soit un taux de croissance annuel composé de 23,6 %. Ces chiffres, issus d’une source commerciale unique, sont à prendre avec précaution, mais ils dessinent une tendance lourde : même le marché des chargeurs, pourtant mature, continue de croître à deux chiffres.

Le marché des dispositifs de puissance GaN dans leur ensemble suit une trajectoire encore plus marquée. Selon Yole Group, dont le rapport « Power GaN 2025 » a été relayé par Semiconductor Today, le marché mondial était de 355 millions de dollars en 2024 et devrait atteindre environ 3 milliards de dollars d’ici 2030, soit un taux de croissance annuel composé de 42 %. Un post LinkedIn de Benjamin Sebag, cité dans nos sources, avance pour 2026 un marché de 920 millions de dollars, en croissance de 58 % par rapport à 2025 — un chiffre cohérent avec la trajectoire Yole, bien que non corroboré par une source indépendante.

La structure concurrentielle du segment chargeurs est révélatrice de la maturité du marché. Anker détient plus de 14,8 % de parts de marché en 2025, et le Top 5 cumule 46,1 % — une concentration significative qui montre que le marché des chargeurs GaN est déjà dominé par quelques acteurs établis. Mais ce qui se passe dans les data centers est d’une autre nature : là, ce sont les fabricants de semi-conducteurs eux-mêmes qui se disputent les design wins auprès des hyperscalers.

Il faut toutefois mettre en garde le lecteur : les données publiques sur les mégawatts installés de GaN dans les serveurs IA restent rares. Les rapports commerciaux comme ceux de GMI ou Yole sont des estimations, souvent basées sur des modèles et des entretiens avec les acteurs, et non des mesures directes. Les chiffres de parts de marché d’Anker proviennent d’une seule source commerciale. Le manque de données indépendantes sur les volumes réels de PSU GaN 3-5 kW installés dans les data centers est une lacune que les journalistes et les ingénieurs doivent garder à l’esprit : la croissance est réelle, mais son ampleur exacte reste difficile à vérifier.

Franchir le mur des 800 V : la course aux alimentations de classe mégawatt

Le cœur technique de la mutation du GaN se joue dans la montée en tension. Les premiers composants GaN grand public étaient des dispositifs 100-200 V, puis 650 V pour les chargeurs de PC. Aujourd’hui, l’objectif est de franchir le mur des 800 V, voire 1200 V, pour les alimentations de serveurs et les racks IA.

La plateforme Gen 5 de Navitas et GlobalFoundries, lancée en 2026, illustre cette ambition. Fabriquée aux États-Unis, elle vise explicitement les applications de forte puissance, avec des tensions de claquage et des courants bien supérieurs à ceux des générations précédentes. Les spécifications précises — Rds(on) spécifique en mΩ·cm², fréquence de commutation maximale — n’ont pas été divulguées dans les sources que nous avons pu consulter, mais l’orientation est claire : il s’agit de dépasser les 100 A pour alimenter les GPU de nouvelle génération.

La montée en courant est en effet le deuxième front. Les GPU d’IA consomment chacun plusieurs centaines de watts, et une carte d’accélération peut tirer plus de 1000 W. Pour alimenter ces charges, les alimentations de rack doivent fournir des courants considérables sous des tensions élevées. C’est là que le GaN change la donne : sa vitesse de commutation permet d’utiliser des topologies qui étaient impraticables avec le silicium.

Les topologies totem-pole en mode critique avec commutation à tension nulle (ZVS) sont devenues la norme pour les alimentations GaN haute puissance. Elles permettent d’atteindre des fréquences de commutation allant jusqu’à 2 MHz, contre quelques centaines de kHz pour le silicium. À ces fréquences, les composants magnétiques (transformateurs, inductances) deviennent beaucoup plus petits, ce qui explique la densité de puissance record des alimentations GaN.

L’architecture 800 VDC prévue par NVIDIA pour ses racks de classe mégawatt à partir de 2027 est un changement de paradigme. Aujourd’hui, les data centers distribuent généralement du 48 V continu aux serveurs, avec des conversions multiples qui dissipent de l’énergie à chaque étage. Passer à 800 VDC en distribution directe réduit les pertes ohmiques dans les câbles (la puissance dissipée est proportionnelle au carré du courant, donc diviser la tension par 16 divise le courant par 16 et les pertes par 256 pour une même puissance). Selon les données de notre magazine, les solutions 800 Vdc d’Alpha and Omega Semiconductor (AOS) permettent un gain d’efficacité de 5 % et une réduction des besoins en cuivre de 45 % — des chiffres concrets qui montrent l’intérêt de la montée en tension.

La chaleur, l’ennemi numéro un : packaging et thermique à l’épreuve

La densité de puissance a un prix : la chaleur. Un chargeur 240 W à 92 % d’efficacité dissipe 19,2 W de chaleur ; à 94 %, il n’en dissipe plus que 14,4 W. Ces chiffres, tirés de nos données internes, illustrent l’importance cruciale de chaque point d’efficacité. Mais dans une alimentation 3 kW pour serveur, même à 98 % de rendement, ce sont 60 W de chaleur à évacuer — et à 3 kW, la densité de puissance en W/cm² devient un défi thermique majeur.

Le packaging des transistors GaN est devenu un champ de bataille technologique. Les premières générations utilisaient des boîtiers classiques, mais les contraintes thermiques des applications haute puissance ont poussé les fabricants vers des solutions plus sophistiquées. Le GaN-on-Si reste dominant pour les applications grand public, mais le GaN-on-SiC gagne du terrain pour les hautes températures, car le carbure de silicium offre une meilleure conductivité thermique que le silicium.

Les approches de packaging embarqué, où le transistor est directement intégré dans le substrat avec les circuits de commande, permettent de réduire les inductances parasites et d’améliorer la dissipation. Navitas a été un pionnier de cette approche avec ses circuits intégrés GaNFast, qui combinent le transistor et son driver dans un même boîtier. Pour les alimentations de serveur, les fabricants utilisent des modules de puissance avec des substrats céramiques à haute conductivité thermique et des caloducs intégrés.

Le refroidissement liquide fait son apparition dans les alimentations de rack. Les hyperscalers, confrontés à des densités de puissance qui dépassent les capacités du refroidissement par air, adoptent des solutions de refroidissement direct par liquide pour les GPU et, de plus en plus, pour les alimentations. Le GaN, en réduisant les pertes, diminue la charge thermique — mais la compacité accrue qu’il permet concentre la chaleur sur des surfaces plus petites, ce qui exige des solutions de dissipation d’autant plus efficaces.

GaN contre SiC : le duel des semi-conducteurs de puissance pour l’IA

Le GaN n’est pas seul en lice pour les applications 800-1200 V. Le carbure de silicium (SiC), son cousin à large bande interdite, est un concurrent sérieux, notamment pour les tensions les plus élevées. Le duel entre GaN latéral et SiC vertical structure le paysage de l’électronique de puissance.

Le GaN excelle dans les pertes de commutation : sa vitesse de commutation est inégalée, ce qui le rend idéal pour les fréquences élevées et les topologies à découpage rapide. Le SiC, lui, offre une meilleure robustesse thermique et une tenue en tension supérieure, ce qui le rend plus adapté aux applications très haute tension (au-delà de 1200 V) et aux environnements sévères.

En termes de coût par ampère, le GaN est généralement plus compétitif aux tensions moyennes (650-800 V), tandis que le SiC domine au-delà. Mais ces frontières bougent : les progrès du GaN en tension de claquage et en courant le rendent de plus en plus crédible pour les applications 800 V, précisément celles que NVIDIA vise pour ses racks.

La répartition actuelle du marché reflète cette complémentarité. Yole Group note que le segment grand public et mobile représentera plus de 50 % du marché total des dispositifs GaN de puissance d’ici 2030 — signe que le GaN reste d’abord une technologie de basse et moyenne tension. Mais les collaborations annoncées par NVIDIA avec Texas Instruments, Navitas, Infineon, Innoscience et onsemi pour intégrer le GaN dans ses architectures de data centers montrent que le basculement vers les applications haute puissance est en marche.

L’acquisition de GaN Systems par Infineon pour 830 millions de dollars en 2023 a été un signal fort : le leader historique du silicium de puissance a misé sur le GaN pour préparer l’avenir. Infineon, avec son portefeuille combiné silicium, SiC et GaN, est bien positionné pour arbitrer entre les technologies selon les applications. Navitas, pure player du GaN, mise sur sa spécialisation pour conquérir les design wins dans les data centers.

La ruée vers l’or de la fonderie : GlobalFoundries, TSMC et la production de masse

La montée en échelle du GaN ne se joue pas seulement dans les laboratoires, mais dans les fonderies. La production de dispositifs GaN haute tension exige des procédés de fabrication spécifiques, notamment l’épitaxie MOCVD, et les capacités de production sont devenues un enjeu stratégique.

Les accords de licence récents entre GlobalFoundries et TSMC pour produire des dispositifs GaN 650 V et 80 V dès fin 2026 marquent un tournant. TSMC, le géant taïwanais de la fonderie, apporte sa capacité de production de masse et son expertise en procédés avancés. GlobalFoundries, avec son usine américaine, sécurise une capacité de production sur le sol américain — un argument de poids dans un contexte de tensions géopolitiques et de volonté de relocalisation des chaînes d’approvisionnement.

La production en masse d’EPC pour les alimentations IA, annoncée en 2026, est un autre signal. EPC, pionnier du GaN, a longtemps été un acteur de niche ; son passage à la production de masse pour les applications IA montre que la demande est devenue suffisamment importante pour justifier des investissements industriels majeurs.

Les coûts de fabrication restent un frein. Le GaN sur substrat de silicium (GaN-on-Si) est moins cher que le GaN sur carbure de silicium (GaN-on-SiC), mais les procédés de fabrication à haute tension exigent des contrôles qualité stricts. Les rendements de production sont un enjeu clé : un taux de défauts élevé se répercute directement sur le coût par composant.

Les fondeurs historiques comme STMicroelectronics et Infineon développent leurs propres capacités GaN, tandis que les pure players comme Navitas et EPC s’appuient sur des partenariats avec les fonderies. Cette structuration de l’industrie rappelle celle du silicium il y a trente ans : une technologie prometteuse, des acteurs spécialisés, et une montée en échelle progressive qui fait baisser les coûts.

Vers des data centers à 1 000 TWh : le GaN comme variable d’ajustement

La consommation mondiale des data centers IA devrait dépasser 1 000 TWh en 2026, selon les données citées dans nos sources. Ce chiffre, qui représente plusieurs fois la consommation électrique d’un pays comme la France, place l’efficacité énergétique au cœur des préoccupations des hyperscalers.

Le GaN agit comme une variable d’ajustement à plusieurs niveaux. D’abord, au niveau de l’alimentation elle-même : les PSU GaN de 3 à 5 kW offrent des rendements supérieurs à 98 %, contre 94-96 % pour les meilleures alimentations silicium. Chaque point de pourcentage gagné sur une alimentation de 3 kW représente 30 W économisés — et multiplié par des millions de serveurs, l’économie se compte en gigawatts.

Ensuite, au niveau de l’architecture. Le passage du 48 V au 800 VDC en distribution continue réduit les pertes dans les câbles et les connecteurs, mais aussi le poids et le coût du cuivre. Les données d’AOS montrent une réduction de 45 % des besoins en cuivre — un argument économique majeur quand le cuivre est devenu un matériau stratégique et coûteux.

Enfin, au niveau du refroidissement. Moins de pertes signifie moins de chaleur à évacuer, donc moins d’énergie pour la climatisation et le refroidissement liquide. Dans un data center, l’infrastructure de refroidissement peut représenter 30 à 40 % de la consommation totale. Réduire les pertes de conversion, c’est réduire d’autant la charge sur les systèmes de refroidissement.

Les perspectives 2026-2027 sont claires : les hyperscalers vont massivement adopter les alimentations GaN pour leurs nouvelles constructions. Le coût total de possession (TCO) est l’argument décisif : une alimentation GaN plus chère à l’achat mais plus efficace à l’usage s’amortit en quelques mois, compte tenu du coût de l’électricité et de la densité de puissance accrue qu’elle permet.

Ce que ça change pour les ingénieurs et les makers : outils, design et adoption

Pour les ingénieurs et les makers, la mutation du GaN vers la haute puissance ouvre de nouvelles possibilités, mais exige aussi de nouvelles compétences. Concevoir une alimentation 3 kW à base de GaN n’est pas une simple extrapolation d’un chargeur 65 W : les contraintes de layout, de parasites et de thermique sont d’un tout autre ordre.

La gestion des parasites est devenue critique. À 2 MHz de fréquence de commutation, les inductances de piste de quelques nanhenrys créent des surtensions qui peuvent détruire les transistors. Les gate drivers doivent être placés au plus près des transistors, et les boucles de commutation doivent être minimisées. Les outils de simulation électromagnétique et les analyseurs de réseau vectoriel sont devenus indispensables.

Les topologies avancées — totem-pole, ZVS, LLC — nécessitent une compréhension fine des mécanismes de commutation. Les ingénieurs formés au silicium doivent réapprendre : le GaN n’a pas de diode de corps, ce qui change la gestion des courants inverses ; sa tension de seuil est plus faible, ce qui exige des circuits de commande plus précis.

Pour les makers, la bonne nouvelle est que les composants GaN haute tension sont de plus en plus disponibles et documentés. Les kits de développement de Navitas, EPC et autres permettent d’expérimenter avec des alimentations de plusieurs centaines de watts. Les cartes d’évaluation, comme celles de ROHM pour ses convertisseurs buck-boost, démocratisent l’accès à ces technologies.

Les pièges à éviter sont nombreux : sous-estimer les contraintes thermiques, négliger les parasites, utiliser des gate drivers inadaptés. Mais les ressources existent : les notes d’application des fabricants, les articles techniques de magazines comme Power Electronics News, et les communautés en ligne permettent d’acquérir rapidement les bases.

L’avenir est prometteur. Le GaN est en train de devenir la technologie par défaut pour l’électronique de puissance, des chargeurs de poche aux alimentations de data centers. Pour les ingénieurs, c’est une opportunité de se former à une technologie qui va structurer l’industrie pour les décennies à venir. Pour les makers, c’est la possibilité de construire des alimentations plus petites, plus efficaces et plus puissantes que jamais. La révolution GaN ne fait que commencer.

Sources

• From charging to AI: power GaN’s next chapter — Compound Semiconductor
• Navitas and GF Launch U.S.-Made Gen 5 GaNFast Power Devices — Power Electronics News
• Wide Bandgap Monthly Insights – August 2026 — Power Electronics News
• EPC starts mass production of GaN FETs for AI power supplies — Compound Semiconductor
• Samsung GaN Foundry Chips Flunk Heat Test While Rivals Already Ship at Scale — TechTimes, 31 juillet 2026
• Le Monde — IA : la France tente de rester dans la course mondiale aux data centers — 25 juillet 2026
• Le Monde — Aux États-Unis, le débat monte autour des différents modèles d’IA — 1er août 2026

Article recherché et rédigé automatiquement · Magazine Electrosens