Dans son rapport « Métamatériaux optiques et radiofréquences 2024-2034 : Marchés, acteurs et technologies », IDTechEx examine en détail la technologie émergente des métamatériaux électromagnétiques dans cette deuxième édition. S'appuyant sur des entretiens avec des entreprises de toute la chaîne de valeur et sur les recherches existantes d'IDTechEx sur les matériaux optiques, de télécommunications et émergents, le rapport évalue le marché des métamatériaux optiques et radiofréquences (RF) dans diverses applications. Il analyse les exigences de chaque application et présente des études de cas d'acteurs existants.
Le rapport identifie les surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) dans les télécommunications et les métasurfaces pour appareils photo de smartphones comme des opportunités majeures. Grâce à une segmentation détaillée, il présente un aperçu complet de l'état du marché et du potentiel de chaque application. Les prévisions indiquent que le marché mondial atteindra 14,9 milliards de dollars d'ici 2034, porté par l'amélioration des capteurs biométriques des smartphones grâce aux métasurfaces et par le déploiement croissant de la technologie 5G mmWave, qui accélère l'adoption des RIS.
Les prévisions à 10 ans d'IDTechEx segmentent le marché des métamatériaux électromagnétiques selon les principaux axes verticaux suivants, et bien d'autres sont analysés dans le rapport « Métamatériaux optiques et radiofréquences 2024-2034 : Marchés, acteurs et technologies ». Source : IDTechEx
marché des métamatériaux RF (radiofréquence)
Les métamatériaux radiofréquences trouvent des applications dans de nombreux secteurs, notamment les télécommunications, l'automobile, l'aérospatiale et la sécurité. Ils peuvent être utilisés dans les surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) pour réfléchir, orienter et bloquer le rayonnement électromagnétique, compensant ainsi la portée plus courte des signaux haute fréquence. De plus, en formation de faisceaux radar, les métamatériaux RF permettent de diriger activement le rayonnement électromagnétique afin d'améliorer la résolution angulaire. Ceci pourrait s'avérer particulièrement avantageux pour les systèmes radar automobiles. Les métamatériaux RF peuvent également servir à bloquer efficacement les interférences électromagnétiques, améliorant ainsi la sécurité en empêchant les fuites de signal, et peuvent être sélectifs en fréquence pour créer un blindage transparent. Les métamatériaux radiofréquences présentent également un potentiel pour des applications médicales, telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la surveillance non invasive de la glycémie.
D'après les prévisions d'IDTechEx, le principal marché des métamatériaux RF sera celui des surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) pour les communications 5G mmWave et 6G. Ces deux technologies offrent des avantages considérables, notamment la possibilité d'exploiter une large bande passante pour atteindre des débits de données de pointe allant du gigabit au térabit par seconde, tout en maintenant une latence ultra-faible.
L'utilisation du spectre des hautes fréquences présente toutefois des défis, tels qu'une portée de propagation du signal très courte (quelques centimètres pour les fréquences supérieures à 100 GHz) et des obstacles liés à la visibilité directe. Surmonter la dégradation du signal et établir une communication fiable sur des distances raisonnables est une priorité pour les deux technologies, notamment dans les zones urbaines denses où une connectivité constante est essentielle malgré ces obstacles.
L'établissement de nombreuses stations de base n'est pas rentable pour assurer une couverture adéquate dans les spectres de hautes fréquences tels que la 5G mmWave et la 6G. En revanche, les filtres SIF à base de métamatériaux peuvent réfléchir et diriger les signaux vers les utilisateurs finaux, augmentant ainsi la portée et la puissance du signal tout en consommant un minimum d'énergie. De plus, l'intégration de revêtements à base de métamatériaux aux fenêtres peut améliorer la couverture du signal en réfléchissant les faisceaux autour des obstacles en milieu urbain. Ces solutions offrent une large couverture et ouvrent d'importantes perspectives d'intégration des matériaux.
marché des métamatériaux optiques
Les métamatériaux optiques relativement simples, inspirés de la structure des yeux de papillons de nuit, sont utilisés depuis longtemps comme revêtements antireflets (AR) sur les objectifs d'appareils photo haut de gamme. Cependant, les métamatériaux fabriqués selon les procédés de l'industrie des semi-conducteurs devraient avoir un impact considérable, notamment grâce à leur capacité à améliorer les performances des systèmes de vision par ordinateur.
En 2022, les métasurfaces de Metalenz ont été commercialisées dans les capteurs temps de vol (ToF) de STMicroelectronics, marquant ainsi la première application commerciale de cette technologie. Dans ce cas précis, les métasurfaces ont permis d'améliorer la captation de la lumière tout en miniaturisant les composants optiques qu'elles remplaçaient. Leur principal atout réside dans leur capacité à intégrer des fonctions optiques supplémentaires, telles que l'imagerie de polarisation, dans un format extrêmement compact. Cette technologie présente un potentiel considérable pour les applications de biométrie faciale sur smartphones et pourrait permettre, dans un avenir proche, de démocratiser la reconnaissance faciale sur des appareils autres que ceux d'Apple. Metalenz a d'ailleurs annoncé fin 2023 des modules de capteurs dédiés à cette application.
Les métasurfaces à cristaux liquides devraient avoir un impact significatif sur les casques de réalité virtuelle, où elles pourraient être utilisées pour résoudre le conflit vergence-accommodation et aider ces appareils à réussir le « test de Turing visuel ». De plus, les métasurfaces optiques actives pourraient contribuer à rendre le LiDAR plus compact et à élargir les marchés dans lesquels ces capteurs peuvent être utilisés.
Le principal facteur limitant les métasurfaces réside dans leurs performances en large spectre, mais des innovations majeures dans leur conception et la compensation logicielle devraient permettre, d'ici une dizaine d'années, d'en faire une alternative plus compacte et moins coûteuse aux objectifs des appareils photo de smartphones. À terme, les métasurfaces pourraient bouleverser de nombreux secteurs de l'industrie optique dans un avenir proche.
Auteur : Sam Dale, analyste technologique chez IDTechEx
