[SMM Analysis] « Computing Solder » : Une réévaluation structurelle de la consommation d'étain dans l'expansion de l'infrastructure d'IA

I. Expansion de l'informatique IA — Ouvrir une seconde courbe de croissance pour l'étain

Le déploiement massif d'infrastructures d'IA et de centres de données à l'échelle mondiale a discrètement placé l'étain sous les projecteurs en tant que « soudure computationnelle » essentielle. Son faible point de fusion (232 °C), son excellente conductivité électrique et sa résistance fiable des joints en font un matériau de base irremplaçable pour les interconnexions électroniques.

Actuellement, environ 53 % de l'étain raffiné dans le monde est utilisé pour les soudures, l'électronique représentant 70 % de cette part. Cela couvre directement les composants matériels essentiels de l'IA, notamment le packaging des puces de serveur, les modules optiques à haute vitesse et les interconnexions au niveau des cartes PCB.

Selon SMM, chaque GW de capacité de centre de données d'IA installée nécessite environ 1 200 à 1 500 tonnes d'étain. La décomposition est approximativement :

· Serveurs/GPU/Réseaux : 500–1 500 tonnes

· Alimentation et appareillage de commutation : 100–400 tonnes

· Contrôle/Communications/Refroidissement : 50–200 tonnes

Les installations d'informatique IA mondiales devraient croître à un TCAC de 24 % entre 2025 et 2030, avec un bond significatif de 65 % en glissement annuel attendu en 2026. La demande explosive d'étain provient d'un écart massif d'utilisation entre les serveurs IA et les serveurs traditionnels.

Portées par les dépenses d'investissement massives des géants du cloud américains et chinois (AWS, Azure, GCP, Alibaba, Tencent, ByteDance), les livraisons mondiales de serveurs IA devraient atteindre 2,13 millions d'unités en 2025 et dépasser les 4 millions d'ici 2026. Par conséquent, les données indiquent que les secteurs de l'IA génèrent désormais 60 à 70 % de la croissance de la consommation mondiale d'étain (incluant les serveurs, les PC IA, les modules optiques, l'emballage avancé, etc.), consolidant son statut de métal computationnel central.

Source de données : SMM

II. Consommation unitaire d'étain dans les scénarios informatiques — Tendance haussière volatile et plateau à long terme

Comprendre la résilience de la demande d'étain dans les scénarios informatiques nécessite de clarifier un préalable clé : plus de 90 % de l'étain dans les applications informatiques se présente sous forme de soudure, principalement des systèmes sans plomb tels que les alliages étain-argent-cuivre SAC305 et SAC105.

Cette métrique dicte deux logiques fondamentales.

Premièrement, dans le processus de soudure au niveau des cartes, il n'existe pas de voie mature pour que les matériaux en aluminium ou les technologies d'interconnexion optique remplacent directement la soudure à base d'étain. Les propriétés physiques et chimiques de l'étain, notamment un faible point de fusion, une haute conductivité et une mouillabilité fiable, lui confèrent une rigidité structurelle dans les scénarios de soudure électronique.

Deuxièmement, à court et moyen terme, l'empilement HBM accroît la densité des joints de soudure. Même si la soudure hybride se développe dans certains conditionnements avancés après 2030, elle ne constituera qu'une substitution localisée.

Globalement, la courbe de consommation unitaire d'étain présente un schéma de tendance haussière volatile suivie d'un plateau à long terme :

Source des données : SMM

→ 2025 à 2027 : Phase de hausse rapide de la consommation unitaire

La phase actuelle se caractérise par une forte augmentation de la consommation unitaire d'étain pour les serveurs IA. Trois moteurs technologiques parallèles se superposent durant cette période.

1. Augmentation du nombre de couches et de la surface des PCB : Le nombre de couches des cartes mères de serveurs IA est passé des 8 à 12 couches traditionnelles jusqu'à 16 à 20 couches, voire parfois 30 couches. La surface des PCB a atteint 3 à 5 fois celle des machines traditionnelles. Les cartes multicouches entraînent une augmentation géométrique des joints de soudure. Sur la base des configurations de cartes mères de serveurs IA haut de gamme, l'utilisation supplémentaire d'étain liée aux PCB pour un seul serveur IA peut atteindre environ 1,32 kg.
2. Évolutions générationnelles de l'empilement HBM : Avec le passage du HBM3E au HBM4, le nombre de couches d'empilement évolue de 8Hi à 12Hi et 16Hi. Le nombre de micro-bosses entre un seul GPU et la HBM atteint des centaines de milliers, avec un espacement se réduisant à 10-15 μm. L'utilisation de billes de soudure BGA augmente de façon multiplicative avec la densité d'E/S. Chaque couche d'empilement HBM supplémentaire ajoute des milliers à des dizaines de milliers de micro-bosses, et chaque connexion consomme de la soudure à base d'étain.
3. Progrès dans les débits des modules optiques : Les modules optiques 800G et 1,6T entrent dans une phase de production à grande échelle. L'espacement interne des pastilles des dispositifs optiques à haute vitesse n'est que de quelques dizaines de micromètres, nécessitant une pâte à souder spécialisée à base de poudre d'étain ultra-fine de Type 4 à Type 8. Bien que la consommation d'étain d'un seul module optique soit faible, dans un centre de calcul intelligent de 10 000 cartes, les modules optiques se comptent en dizaines de milliers, offrant une élasticité évidente en volume total.

→ 2028 à 2029 : La consommation unitaire atteint un plateau

Durant cette période, la croissance de la consommation d'étain sera davantage tirée par l'échelle des volumes installés.

Après 2028, la dynamique haussière de la consommation unitaire d'étain devrait s'affaiblir légèrement. Le taux de pénétration des architectures de racks AI intégrées, telles que NVL72 et GB200, devrait passer d'environ 32,5 % en 2026 à environ 53,8 % en 2030.

Après que les architectures Scale-Up remplacent une partie des serveurs traditionnels à 8 GPU, la consommation d'étain par rack devrait se stabiliser approximativement dans la fourchette de 3,7 à 4,7 kg, sans catalyseur haussier clair. Dans le packaging avancé, les chiplets et le CoWoS 2.5D/3D continuent de gagner du terrain, mais l'utilisation d'étain pour les micro-bosses par puce approche déjà le niveau de plusieurs dizaines de grammes, ralentissant l'augmentation marginale.

→ Après 2030 : la principale voie de risque à la baisse est le collage hybride

Dans les feuilles de route technologiques actuelles, la technologie de collage hybride présente un risque potentiel à la baisse pour la consommation d'étain. Cette technologie supprime les capots de brasure étain-argent et adopte une liaison directe cuivre-cuivre, réduisant théoriquement une partie de l'utilisation d'étain dans le processus de packaging. Cependant, son impact réel nécessite une évaluation objective.

Le collage hybride n'est actuellement appliqué que dans les nœuds de processus les plus avancés, comme le back-end des HBM4+ et des capteurs d'image CIS. La production à grande échelle est attendue après 2030, et la vitesse de pénétration dépend de l'amélioration des rendements et de la convergence des coûts.

La contrainte clé est que le soudage CMS au niveau carte, qui représente environ 97 % de la consommation totale d'étain de la chaîne d'approvisionnement AI, ne peut actuellement pas être remplacé par le collage hybride. Le soudage au niveau carte implique la connexion électrique de milliers de composants sur l'ensemble de la carte, reposant fortement sur le soudage par refusion avec de la pâte à braser et le soudage à la vague avec du fil de soudure. Ces processus ne disposent pas encore de solution de remplacement direct cuivre-cuivre.

Par conséquent, même si le collage hybride pénètre progressivement le secteur du packaging avancé, son impact sur la consommation totale d'étain sera largement limité à l'étape de packaging des puces, représentant environ 5 % à 12 %, plutôt que de provoquer un choc systémique de la demande. La source de ces projections est SMM.

III. Catégories de matériaux en étain et validation de la chaîne d'approvisionnement

Source de données : SMM

Sur la base des données SMM, le marché est divisé en les catégories suivantes :

1. Pâte à braser : Environ 50 % à 55 %

La pâte à braser est le principal consommable du CMS. Les cartes mères des serveurs IA et les circuits imprimés des modules optiques utilisent tous le refusion à la pâte à braser comme procédé central. Les catégories haut de gamme sont le SAC305 (Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5) et le SAC105, conformes aux exigences RoHS sans plomb.

Les spécifications de poudre ultrafine, du type 4 au type 8, sont utilisées pour les plots microscopiques des modules optiques. Il s'agit actuellement de la spécification dont la capacité de production est la plus tendue, reflétant les nouvelles exigences de précision dans le traitement de la poudre d'étain induites par les progrès informatiques.

2. Préformes de soudure et fil de soudure : Environ 20 % à 25 %

Ils sont utilisés dans des procédés tels que le soudage à la vague, la reprise manuelle et le scellement des boîtiers de modules optiques. La consommation par baie n'est pas élevée, mais le volume total croît linéairement avec l'échelle d'installation. Il s'agit d'une catégorie tirée par le volume, dont l'élasticité-prix est relativement modérée.

3. Billes de brasage BGA (étain haute pureté 6N) : Environ 15 % à 20 %

Il s'agit du consommable principal pour le placement de billes dans l'encapsulation des GPU, HBM et CPU, affichant le prix unitaire le plus élevé parmi toutes les catégories de matériaux en étain. Le nombre de billes BGA sur une seule puce IA haut de gamme varie de plusieurs milliers à plusieurs dizaines de milliers. Le paysage de l'offre pour l'étain haute pureté 6N est très concentré. Tin Industry Shares détient la plus grande part de marché mondiale, la Malaysia Smelting Corporation et Yunnan Chengfeng servant de fournisseurs complémentaires principaux.

La croissance de cette catégorie bénéficie à la fois de l'augmentation des volumes d'expédition de puces IA et de la hausse continue de la densité de billes par puce, causée par l'empilement HBM qui accroît la densité d'E/S. Cela la classe comme une catégorie en croissance simultanée en volume et en prix.

4. Barres d'étain et anodes en étain : Environ 5 % à 10 %

Les anodes en étain sont utilisées dans le processus d'électrodéposition des circuits imprimés. La consommation d'étain pour l'électrodéposition augmente avec les cartes à nombre élevé de couches des serveurs IA. Comparées aux autres catégories, les barrières techniques et la valeur ajoutée des anodes en étain sont faibles, ce qui en fait une catégorie de croissance suiveuse.

IV. Détail de l'utilisation de l'étain dans les centres de calcul

La consommation d'étain dans les centres de calcul est concentrée dans quelques segments bien définis. Le soudage au niveau des circuits imprimés en est le moteur principal absolu. Le conditionnement avancé offre l’élasticité de croissance la plus élevée, bien que sa part en volume total reste limitée. L’utilisation de l’étain dans l’alimentation et la distribution électrique est extrêmement faible. Les détails sont les suivants.

 Soudure des PCB au niveau de la carte : 85 % à 92 %

Tous les composants des cartes mères de serveurs IA, qui comptent 16 à 30 couches et une surface 3 à 5 fois supérieure à celle des machines traditionnelles, sont connectés électriquement par CMS et soudure à la vague. Des puces GPU aux condensateurs et résistances montés en surface, ce processus repose entièrement sur la brasure à base d’étain, principalement sous forme de pâte, et secondairement de fil.

Dans l’augmentation de l’utilisation de l’étain liée à l’IA, le placage des PCB et le CMS contribuent à plus de 97 %, agissant comme le véritable vecteur de la demande. Par exemple, un centre de calcul IA de 10 000 cartes nécessite à lui seul 2,5 à 3,2 tonnes de brasure pour PCB. Cela indique que la consommation d’étain durant le cycle de construction des centres de données présente des caractéristiques de libération très concentrées.

Conditionnement avancé (CoWoS/HBM/Chiplet) : 5 % à 12 %

Les procédés tels que l’assemblage puce-substrat GPU, l’empilement HBM et l’interconnexion par interposeur, ainsi que les micro-bosses entre puces Chiplet, utilisent largement des billes de brasure, des micro-bosses et une pâte à braser ultra-fine en étain de haute pureté 6N, d’une pureté de 99,9999 %. L’utilisation d’étain pour le conditionnement d’une seule puce IA haut de gamme peut atteindre des dizaines de grammes, et la prime pour l’étain de haute pureté 6N est nettement supérieure à celle des lingots d’étain standard.

Les statistiques montrent que le segment des puces, incluant le conditionnement avancé et la lithographie EUV, ne représente que 2 % à 3 % de la consommation totale d’étain dans la chaîne d’approvisionnement IA. Cependant, son taux de croissance élevé et son prix unitaire important présentent une opportunité structurelle pour l’industrie de l’étain. Actuellement, les principaux fournisseurs d’étain de haute pureté 6N incluent Tin Industry Shares, Malaysia Smelting Corporation (MSC) et Yunnan Chengfeng, reflétant un paysage d’offre très concentré.

Modules optiques haut débit 800G et 1.6T : 2 % à 5 %

L’interconnexion des puces optiques, des lasers et des détecteurs avec les substrats de modules optiques nécessite une pâte à braser ultra-micro pour atteindre une soudure de précision micrométrique. L’étanchéité du boîtier du module optique et la soudure conductrice pour les connecteurs haut débit utilisent également des préformes de brasure à base d’étain.

Le passage du 800G au 1.6T signifie un espacement des plots encore réduit, garantissant une croissance continue de la demande pour les spécifications de poudre d’étain ultra-fine de type 6 et supérieur.

Alimentation, distribution et mise à la terre : moins de 1 %

Seuls les joints de soudure auxiliaires dans les armoires de distribution basse tension des centres de données, les systèmes UPS et les grilles de cuivre de mise à la terre utilisent une petite quantité de soudure. Cela ne constitue pas un scénario de consommation principal pour l'étain. La part du segment de la distribution électrique dans la consommation totale d'étain est faible. Le rôle de l'étain dans la chaîne de calcul est essentiellement la connexion plutôt que la transmission, faisant du joint de soudure le véritable porteur de l'étain.

V. Conclusions

Premièrement, l'effet d'entraînement de l'expansion du calcul IA sur la consommation d'étain est structurel plutôt que cyclique. Les serveurs traditionnels consomment environ 0,5 kg d'étain par unité, tandis que les serveurs IA atteignent 4 à 5 kg. Ce bond de 8 à 10 fois est une reconstruction de la fonction de demande plutôt qu'une montée en gamme progressive. SMM prévoit un TCAC de 24 % pour la capacité de calcul mondiale nouvellement installée entre 2025 et 2030. Ce taux de croissance, combiné à l'augmentation continue de la consommation unitaire, indique que l'élasticité de la consommation d'étain dans la chaîne de calcul IA sera nettement supérieure à celle de la plupart des métaux industriels.

Deuxièmement, la soudure au niveau des circuits imprimés (PCB) est la source de demande absolument primordiale pour l'étain dans le calcul IA. La soudure au niveau des PCB représente 85 % à 92 % de l'utilisation d'étain en IA. Du point de vue incrémental, le dépôt électrolytique des PCB et le placement CMS contribuent à plus de 97 %. Un centre de calcul IA de 10 000 cartes nécessite à lui seul 2,5 à 3,2 tonnes de soudure pour PCB, tandis que le segment de l'alimentation et de la distribution représente moins de 1 %. Le rôle de l'étain dans la chaîne de calcul est essentiellement la connexion plutôt que la transmission. La soudure est l'identité fondamentale de l'étain et la source première de sa résilience de la demande.

Troisièmement, la courbe de consommation unitaire d'étain augmente à court terme, atteint un plateau à moyen terme, et fait face à des risques de substitution structurelle à long terme, bien que la portée de la substitution soit limitée. La période 2025-2027 représente une phase de hausse rapide de la consommation unitaire, portée par l'augmentation des couches de PCB, l'empilement HBM et les vitesses des modules optiques. La période 2028-2029 entre dans une phase de plateau, les architectures Scale-Up verrouillant la consommation d'étain par baie. Après 2030, le collage hybride pourrait entraîner une substitution localisée dans le segment de l'emballage avancé, qui représente 5 % à 12 % de l'utilisation d'étain dans l'IA. Cependant, le brasage SMT au niveau des cartes, qui détient la part de marché absolue d'environ 97 %, n'a pas de voie de substitution.

Enfin, il existe une divergence nette entre les catégories de matériaux en étain. La pâte à souder, représentant 50 à 55 %, bénéficie de l'expansion de la surface des PCB et de l'augmentation du nombre de couches, ce qui la classe comme un produit tiré par le volume. Les billes de soudure haute pureté BGA, représentant 15 à 20 %, bénéficient de la densité accrue des boîtiers de puces et de la prime 6N, les classant comme un produit à croissance en volume et en prix. Les préformes de soudure et les anodes en étain sont des catégories à croissance suiveuse. Dans le cycle d'investissement en calcul IA, la pâte à souder et les billes de soudure BGA sont les catégories les plus élastiques.

Dans l'ensemble, la position de l'étain dans le récit des métaux informatiques est systématiquement sous-évaluée par le marché. Alors que la demande matérielle pour l'infrastructure de calcul a été pleinement intégrée dans les prix, l'étain sert de soudure informatique. Des cartes mères de serveurs à l'encapsulation des puces et aux interconnexions des modules optiques, il couvre les besoins d'interconnexion de presque tous les maillons clés du matériel IA. La réévaluation de sa valeur vient à peine de commencer.