Pourquoi l’intelligence artificielle dépend des minéraux critiques ?
Les centres de données ont consommé 415 térawattheures (TWh) d'électricité en 2024, représentant environ 1,5 % de la consommation mondiale d'électricité [1]. Cette demande énergétique pourrait plus que doubler pour atteindre entre 620 et 1 000 TWh d’ici 2030, une augmentation largement attribuable à l'expansion rapide de l'IA (intelligence artificielle).
Toutefois, le développement de ces technologies ne repose pas uniquement sur des innovations logicielles ou sur la performance des algorithmes. Il dépend également d’équipements matériels sophistiqués — serveurs, puces électroniques, réseaux et systèmes de refroidissement — indispensables au fonctionnement des centres de données et des outils numériques contemporains.
Au cœur de cette infrastructure se trouvent les minéraux critiques, ressources essentielles à la fabrication des composants électroniques et énergétiques nécessaires à l’intelligence artificielle. Souvent absente des représentations associées au numérique, cette dimension matérielle rappelle que les technologies dites « dématérialisées » reposent en réalité sur l’extraction et la transformation de matières premières. Cet article examine le rôle des minéraux critiques dans le développement de l’IA, les infrastructures qui les mobilisent et les principales applications concernées.
L'essor explosif de l'IA et ses besoins énergétiques
La révolution de l'intelligence artificielle ne se mesure pas seulement en algorithmes et en lignes de code, mais aussi en gigawatts de puissance électrique et en tonnes de matériaux. Les centres de données, infrastructures au cœur de l'IA, connaissent une croissance sans précédent qui transforme radicalement le paysage énergétique mondial.
De 2024 à 2030, la consommation électrique des centres de données connaîtra une croissance annuelle à deux chiffres, soit nettement plus rapidement que la croissance de la consommation totale d'électricité des autres secteurs [1]. Cette progression spectaculaire reflète l'intensification des charges de travail liées à l'intelligence artificielle. Pour mettre ces chiffres en perspective, l'augmentation prévue de 415 TWh à 945 TWh représente une hausse de 127 % en seulement six ans, une trajectoire de croissance qui dépasse celle de la plupart des secteurs industriels.
Des équipements gourmands en énergie
L'intensité énergétique des équipements d'IA constitue un défi majeur. Une seule unité de traitement graphique (GPU), comme le Nvidia H100, peut consommer plus de 700 watts [3]. Pour illustrer cette demande, un centre de données exploitant 100 000 de ces GPU génère des gigawatts de puissance de calcul et nécessite un volume substantiel de minéraux critiques pour alimenter l'infrastructure et maintenir les opérations de refroidissement [3]. Ces besoins énergétiques massifs expliquent pourquoi les centres de données d'IA nécessitent une infrastructure matérielle considérablement plus robuste que leurs prédécesseurs.
Quels minéraux critiques sont indispensables à l'IA
Les composants essentiels des semi-conducteurs
Les semi-conducteurs, au cœur des infrastructures de l’IA, nécessitent l’utilisation de nombreux matériaux. Leur fabrication mobilise environ 300 substances différentes, parmi lesquelles figurent plusieurs éléments des terres rares ainsi que divers minéraux critiques [5].
Parmi les plus importants se trouvent notamment le cérium, l’europium, le gadolinium, le lanthane, le néodyme, le praséodyme, le scandium, le terbium et l’yttrium. S’y ajoutent également le gallium et le germanium, particulièrement recherchés pour leurs applications dans les composants électroniques avancés [5].
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Fonctions spécifiques des minéraux dans l'infrastructure d'IA
Chaque minéral joue un rôle précis dans l'écosystème technologique de l'IA. Le gallium et le germanium constituent la base des semi-conducteurs composés et des liaisons par fibre optique utilisées dans les accélérateurs d'IA et les interconnexions de centres de données [6]. L'yttrium trouve son utilité dans les revêtements et les matériaux laser qui améliorent l'efficacité des puces tout en réduisant l'énergie nécessaire au refroidissement.
L'europium améliore les matériaux optoélectroniques et laser, et sert également à doper les semi-conducteurs composés. Le gadolinium renforce la résistance à la chaleur dans les GPU (Graphics processing unit) et les accélérateurs d'IA soumis à des charges de travail élevées [7]. Quant au lanthanum, il est utilisé dans les diélectriques à haute constante diélectrique pour améliorer l'isolation des transistors et l'efficacité énergétique.
L'infrastructure matérielle de l'IA : centres de données et semi-conducteurs
L'intelligence artificielle repose sur une infrastructure physique gourmande en ressources, où chaque composant, du plus petit transistor au plus grand câble électrique, incorpore des minéraux critiques.
Le cuivre, pierre angulaire des centres de données
Une étude du centre de données de Microsoft à Chicago, dont la construction a coûté 500 millions de dollars, a révélé qu'il utilisait 2 177 tonnes de cuivre, soit jusqu’à environ 27 tonnes de cuivre par mégawatt (MW) de puissance appliquée dans ce type d'installation de grande capacité [9]. Ce ratio témoigne de l'intensité en ressources de ces installations.
La capacité mondiale des centres de données devrait plus que tripler, passant d'environ 60 gigawatts (GW) en 2023 à une fourchette de 171 à 219 GW d'ici 2030, avec un scénario optimiste atteignant 298 GW [10]. Environ 70 % de cette croissance proviendra d'installations construites spécifiquement pour soutenir les charges de travail d'IA avancées [10].
Des densités de puissance sans précédent
Les centres de données haute performance d'IA se distinguent par leurs densités de puissance élevées. Les nouveaux racks peuvent tirer jusqu'à 120 kilowatts (kW) chacun, contre seulement 5 à 10 kW dans les centres de données standard [10]. Cette augmentation spectaculaire nécessite un câblage électrique considérablement plus robuste et des systèmes de distribution d'énergie plus sophistiqués. Le cuivre reste indispensable dans les câbles d'alimentation, les barres omnibus, les systèmes de refroidissement, les circuits imprimés et les systèmes de mise à la terre [9].
Systèmes de stockage d'énergie et batteries de secours
Les centres de données nécessitent des systèmes d'alimentation sans interruption (UPS) qui incorporent des batteries de secours pour garantir la continuité des opérations [3]. Le lithium, le cobalt et le nickel constituent les composants essentiels de la chimie des batteries. Le marché des batteries lithium-ion pour centres de données reflète cette demande croissante et devrait atteindre 17,69 milliards de dollars américains d'ici 2034 [11].
Matériaux pour la production de puces d'IA
La fabrication des puces d'IA elle-même requiert une variété de matériaux spécialisés. Le silicium sert de substrat de base pour les wafers de semi-conducteurs. Le cuivre agit comme conducteur principal dans les circuits intégrés grâce à son excellente conductivité électrique. Le cobalt, quant à lui, fournit une meilleure résistance à l'électromigration et est de plus en plus utilisé dans les nœuds de semi-conducteurs avancés [12].
Le Québec et le Canada dans la course aux minéraux critiques
Dans un contexte marqué par la hausse de la demande mondiale et par des enjeux croissants de sécurité d’approvisionnement, le Québec et le Canada reconnaissent l’importance stratégique de sécuriser l’accès à ces ressources essentielles au développement technologique et industriel.
À cet égard, le Québec a reconnu 28 minéraux critiques et stratégiques. Parmi ceux ajoutés en janvier 2024 figurent plusieurs substances particulièrement pertinentes pour les infrastructures numériques et les technologies de l’IA, notamment le germanium, la silice de haute pureté et le fer de haute pureté [4]. Cette reconnaissance officielle s’inscrit dans une démarche visant à structurer et à développer une filière intégrée dans un secteur jugé stratégique.
Conclusion
La révolution de l'intelligence artificielle ne peut se concrétiser sans un accès fiable aux minéraux critiques. Les minéraux comme le gallium, le germanium, le cuivre et les terres rares sont indispensables à chaque composant de l'infrastructure de cette technologie émergente, des semi-conducteurs aux systèmes de refroidissement en passant par les câbles de transmission de données.
Ce paradoxe fascinant mérite réflexion : l'avenir numérique dépend de ressources terrestres. Cette réalité souligne l'importance de développer une industrie minière responsable qui allie innovation technologique, respect environnemental et sécurité d'approvisionnement. Le Québec et le Canada possèdent un potentiel stratégique important pour répondre à cette demande croissante, grâce à leur potentiel géologique, leur infrastructure énergétique propre et leur cadre réglementaire rigoureux.
Les défis à venir sont nombreux : compétition avec la transition énergétique pour les mêmes ressources, concentration géopolitique de la production actuelle, et nécessité d'innovation dans l'extraction et le recyclage. Toutefois, ces défis représentent également des opportunités pour les juridictions qui sauront développer des chaînes de valeur complètes et durables.
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Références
[1] International Energy Agency (IEA). "Energy Demand from AI – Energy and AI." IEA Analysis, 2025. https://www.iea.org/reports/energy-and-ai/energy-demand-from-ai
[3] Impossible Metals. "Powering AI: The Critical Mineral Demands of Emerging Data Centers." Impossible Metals Blog, 2024-2025. https://impossiblemetals.com/blog/powering-ai-the-critical-mineral-demands-of-emerging-data-centers/
[4] Gouvernement du Québec. "Minéraux critiques et stratégiques." Québec.ca, 2024. https://www.quebec.ca/agriculture-environnement-et-ressources-naturelles/mines/mineraux-substances-minerales/mineraux-critiques-et-strategiques
[5] Information Week. "Is AI Driving Demand for Rare Earth Elements and Other Materials?" Information Week, 11 février 2025. https://www.informationweek.com/machine-learning-ai/is-ai-driving-demand-for-rare-earth-elements-and-other-materials-
[6] Tech Journal UK. "Critical Minerals Become Essential to AI Chips and National Security." Tech Journal UK, 17 décembre 2025. https://www.techjournal.uk/p/critical-minerals-become-essential
[7] SFA Oxford. "Critical Minerals in Artificial Intelligence." SFA Oxford Knowledge and Insights, 2025. https://www.sfa-oxford.com/knowledge-and-insights/critical-minerals-in-low-carbon-and-future-technologies/critical-minerals-in-artificial-intelligence/
[8] FP Analytics. "Artificial Intelligence and the Critical Minerals Crunch." FP Analytics, 27 octobre 2025. https://fpanalytics.foreignpolicy.com/2025/07/18/artificial-intelligence-critical-minerals-supply-chains/
[9] BHP. "Why AI Tools and Data Centres are Driving Copper Demand." BHP Insights, janvier 2025. https://www.bhp.com/news/bhp-insights/2025/01/why-ai-tools-and-data-centres-are-driving-copper-demand
[10] Nicola Mining. "Copper: The Unseen Catalyst of AI and Energy Transition." Nicola Mining, 2024. https://nicolamining.com/copper-the-unseen-catalyst-of-ai-and-energy-transition-2/
[11] Precedence Research. "Data Center Lithium-Ion Battery Market." Precedence Research, 2024. https://www.precedenceresearch.com/data-center-lithium-ion-battery-market
[12] Sentisight AI. "Materials Required for AI Chip Production." Sentisight AI, 2024. https://www.sentisight.ai/materials-required-for-ai-chip-production/
