Épine dorsale des transistors et des puces électroniques, les semi-conducteurs de puissance sont à la base de nos ordinateurs, téléphones portables et véhicules. Aujourd'hui, la plupart de ces composants sont fabriqués en silicium, un matériau qui pourrait être remplacé à l'avenir par le nitrure de gallium (GaN).

Ce matériau du futur est au cœur des recherches menées depuis 10 ans par l'entreprise Soitec et le laboratoire CEA-Leti à Grenoble. Fondée en 2014 par deux ingénieurs issus de Soitec, la startup Exagan propose des composants semi-conducteurs de puissance en nitrure de gallium de nouvelle génération.

"Nos convertisseurs sont trois fois plus compacts et deux fois plus efficaces que les modèles actuels à base de silicium, explique Frédéric Dupont, le fondateur et PDG d'Exagan. Ils permettent une réduction par deux des pertes en conduction. De ce fait, ils nécessitent des systèmes de refroidissements plus petits. Qui plus est, nous avons développé une technologie unique et brevetée pour fabriquer ce nitrure de gallium de qualité sur du silicium standard, ce qui nous nous donne un avantage sur nos concurrents."

Alors que les premiers produits sont en démonstration chez certains clients, Exagan a levé 5,7 millions d'euros auprès de cinq investisseurs français : Technocom2, CM-CIC Innovation, Irdinov, ainsi que les actionnaires historiques CEA investissement et Soitec. Son objectif : entrer dans la phase industrielle et conquérir le marché international.

"C'est un projet stratégique pour la France, notamment avec l'électrification de l'automobile, remarque Jean-Michel Petit, le directeur général de Irdinov, dont le fonds basé à Toulouse a investi 1,4 million d'euros dans la startup. En outre, leur installation prochaine à Toulouse est importante pour nous."

Toulouse, l'expertise en matière d'électronique

L'entreprise qui compte 6 employés actuellement à Grenoble, et le double à l'automne prochain, va en effet créer une antenne à Toulouse d'ici à la fin de l'année pour tester et mettre en boîtier les produits. "Le nitrure de gallium sera produit à Grenoble et les composants seront fabriqués à Dresde en Allemagne, chez notre partenaire X-Fab", complète Frédéric Dupont.

Berceau historique de Motorola, Toulouse est selon Frédéric Dupont, "le lieu où il faut être pour l'électronique de puissance", au même titre que Grenoble pour la technologie silicium.

"Il y a une expertise mondiale à Toulouse avec le CNRS, le Laas et l'IRT, ainsi que des clients potentiels", précise aussi le dirigeant d'Exagan.

Un marché d'un demi-milliard d'euros

Des ordinateurs aux panneaux solaires en passant par les automobiles, le marché est colossal et les applications nombreuses. Exagan compte se spécialiser sur le solaire, l'automobile et les serveurs informatiques. Son objectif : faire partie des cinq premiers fournisseurs mondiaux, devenir la référence européenne et capter "la plus grande part du marché mondial".

Selon Frédéric Dupont, le marché des semi-conducteurs en GaN pourrait avoisiner le milliard d'euros en 2020. Yole Développement, un cabinet de conseil en stratégie spécialisé dans le domaine du semi-conducteur, est plus prudent. Il estime que ce marché, actuellement d'environ 5 millions d'euros, pourrait atteindre les 565 millions d'euros en 2020 :

"Il y a peu de doute que le GaN s'imposera face au silicium. Mais il y a encore des freins concernant la fiabilité du composant, l'absence de diversité des fournisseurs et un prix trois à quatre fois plus élevé que le silicium. Pour un intégrateur, il faut pousser le GaN dans ses limites pour rentabiliser son surcoût. Mais les systèmes actuels, dans lesquels se placent les semi-conducteurs en GaN, ne sont pas aussi avancés."

Par ailleurs, le marché des semi-conducteur en GaN est déjà occupé par des groupes importants tels que le Japonais Panasonic et l'Allemand Infinéon (qui a racheté l'Américain Rectifire l'an dernier, NLDR), ainsi que des startups américaine comme Transphorm (qui a levé 70 millions de dollars en juin) ou encore EPC.

Les technologies brevetées par Soitec et CEA-Leti qu'Exagan peut exploiter, ainsi que les coûts de production assez faibles de sa technologie, ne seront pas de trop face à une telle concurrence.