Die gesamte Halbleiter-Wertschöpfungskette (einschließlich Wafer-Herstellung, Dünnschichtabscheidung, Hochtemperatur-Kristallzüchtung, Gerätekomponenten und fortschrittliches Packaging) ist in hohem Maße von diesen beiden hochreinen Refraktärmetallen – Wolfram und Molybdän – abhängig. Aufgrund ihrer extrem hohen Schmelzpunkte (3422 °C für Wolfram und 2622 °C für Molybdän) sowie Eigenschaften wie geringe Verunreinigungsabgabe, geringe Wärmeausdehnung, niedriger elektrischer Widerstand und niedriger Dampfdruck in Vakuumumgebung werden die Kernprodukte in fünf Kategorien eingeteilt. Im Folgenden wird – basierend auf realen Produktionsfällen führender globaler Wafer-Fabriken und großer Speicherunternehmen – eine detaillierte Analyse der industriellen Anwendung und der Umsetzungsergebnisse jeder Produktkategorie vorgenommen.
1. Hochreine Wolfram-/Molybdän-Sputterziele
Produktbeschreibung: Die Kernprodukte sind 5N/6N ultra-reine Molybdän-Ziele, Wolfram-Ziele, Wolfram-Titan-Verbundziele und Molybdän-Legierungsziele (Größen von 8/12 Zoll), die hauptsächlich in PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) zum Aufbringen metallischer Schichten auf Siliziumwafern eingesetzt werden. Bei herkömmlichen Prozesstechnologien ab 28 nm dominierten Wolfram-Ziele die Füllung von Kontaktlöchern und Gate-Sperrschichten; bei fortgeschrittenen Logikprozessen mit 3 nm/7 nm sowie bei 3D-NAND-Speichern mit 300 Schichten oder mehr ersetzen Molybdän-Ziele zunehmend Wolfram-Ziele. Bei gleicher Linienbreite liegt der spezifische elektrische Widerstand von Molybdän um 40 % unter dem von Wolfram, und bei Stapeln mit hohem Seitenverhältnis ist keine TiN-Sperrschicht erforderlich, was die Speicherdichte deutlich erhöht.
Branchenbezogene Anwendungsbeispiele:
SK Hynix: Modernisierung der Produktionslinie für 375-Schicht-3D-NAND-Speicherchips – Da die Anzahl der Schichten über 300 hinausging, stieg der Widerstand der ursprünglichen 286-Schicht-Wolfram-Wortleitungen stark an, was zu einer erhöhten Lese-/Schreib-Latenz und einer vertikalen Raumbelegung durch die Sperrschicht führte. Daher führte SK Hynix vollständig 6N-ultra-reine Molybdän-Targetmaterialien ein, stattete die Anlage mit speziellen ALD-(Atomic-Layer-Deposition-)Ofen aus und eliminierte die TiN-Sperrschicht. Ein einzelner Chargenprozess konnte 100 Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm aufnehmen. Nach der Modernisierung verringerte sich die Chip-Flächendichte um 18 %, die Bit-Dichte stieg um 16,3 %; der Kontaktwiderstand sank um 56 % und die Lese-/Schreibgeschwindigkeit erhöhte sich um 22 %. Die Reduzierung von 15 % der Abscheidungsprozesse ermöglichte pro Fabrik monatliche Kosteneinsparungen von über 10 Millionen RMB. Es wird erwartet, dass bis Ende 2026 die Fabrik in Cheongju den Vollbetrieb erreichen wird, wobei der monatliche Einkauf von Molybdän-Targets mehr als 2 Tonnen betragen wird.
Changan Storage Xtacking 3.0 – Inländische Ersatzlösung: Die 232-Schicht-3D-NAND-Fertigungslinie von Changan Storage war zuvor stark von Molybdän-Zielscheiben des japanischen Unternehmens Nishin Metal abhängig. Jin Mo Shares und Longhua Technology haben gemeinsam die inländische Zertifizierung von ultra-reinen Molybdän-Zielscheiben der Reinheitsstufe 5N5 erfolgreich abgeschlossen und liefern nun Zielscheiben mit einem Durchmesser von 12 Zoll. Messungen ergaben, dass der Verunreinigungsgehalt der inländischen Zielscheiben unter 0,1 ppm lag und die Schichtgleichmäßigkeit identisch mit der der importierten Produkte war; zudem sanken die Verbrauchskosten pro Anlagensatz um 32 %. Im Jahr 2025 unterzeichneten beide Parteien eine dreijährige Langzeitvereinbarung, wodurch die jährlichen Ausgaben für importierte Verbrauchsmaterialien um über 120 Millionen RMB gesenkt werden – ein entscheidender Schritt zur eigenständigen Kontrolle der Kernbeschichtungsmaterialien für Speicheranwendungen.
2. CVD-Vorbehandlungsgas
Produktbeschreibung: Das Kernprodukt ist ein hochreines, auf Molybdän basierendes Vorprozessgas, das hauptsächlich in CVD-Prozessen (Chemical Vapor Deposition) eingesetzt wird. Im Vergleich zu PVD-Sputtertargets ermöglicht das Vorprozessgas eine deutlich bessere Stufenabdeckung und eine gleichmäßigere Filmauffüllung bei der Abscheidung von 3D-NAND-Wortleitungen mit extrem hohen Aspektverhältnissen (z. B. über 375 Schichten) und stellt damit den zentralen Verbrauchsartikel dar, der die Realisierung von NAND-Flash-Speichern mit extrem hoher Schichtanzahl unterstützt.
Branchenbezogene Anwendungsbeispiele:
Upgrade der Produktionslinie globaler Speicherriesen auf 375 Schichten: Angesichts des exponentiell steigenden Schwierigkeitsgrads bei der Grabenätzung und der Schichtabscheidung für ultraschichtige 3D-NAND-Speicher haben Speicherriesen wie Samsung und SK Hynix bei ihren Produktionslinien-Upgrade-Projekten für 375-Schicht-NAND vollständig Hochtemperatur-Molybdän-Vorprozess-Gasversorgungssysteme eingesetzt. Aufgrund der extrem hohen Anforderungen an Vorläufergase hinsichtlich Verunreinigungskontrolle und Hochtemperatur-Verdampfungsformulierungen konnten führende Lieferanten wie Yaco Technology erfolgreich 6N-reine Molybdän-Vorläufertechnologie an Samsung und SK Hynix liefern, die sich nahtlos in den neuen NAND-Molybdän-Wortleitung-CVD-Abscheidungsprozess einfügt. Die langfristige Nachfrage ist parallel zum Produktionsvolumen hochwertiger NAND-Speicher stark angestiegen.
Hochtemperatur-Molybdän-Wolfram-Strukturkomponenten (Kristallzüchtung und Hochtemperatur-Wärmebehandlung)
Produktbeschreibung: Zu den Kernprodukten zählen Molybdän-Tiegel, Molybdän-Materialwagen, Molybdän-Wärmeschilde, TZM-Molybdän-Stützkomponenten, Molybdän-Heizbänder und Wolfram-Heizelemente, die für Vakuum-/Wasserstoffglühprozesse bei 1000–1800 °C, das Wachstum von blauen Saphirkristallen sowie Epitaxieöfen für Siliziumkarbid usw. unter extremen Bedingungen geeignet sind. Edelstahl und nickelbasierte Legierungen neigen oberhalb von 1000 °C zu Kriechverformung und oxidationsbedingten Rissen, während Molybdän/Wolfram in einer inerten Atmosphäre weder oxidiert noch Verunreinigungen freisetzt; die Kriechfestigkeit von TZM-Molybdän ist doppelt so hoch wie die von reinem Molybdän und vermeidet so wirksam eine metallische Kontamination der Wafer.
Branchenbezogene Anwendungsbeispiele:
Modernisierung des Mini-LED-Blau-Saphir-Wachstumsofens bei Sanan Optoelectronics: Sanan Optoelectronics verwendete ursprünglich importierte Molybdän-Tiegel für das Blau-Saphir-Wachstum mit einer Lebensdauer von nur 90 Tagen. Häufige Ofenabschaltungen beeinträchtigten die Produktionskapazität erheblich. Durch den Einsatz dünnwandiger Molybdän-Tiegel aus hochreinen Mo-1-Molybdän-Blockgussstücken und Polieren der inneren Wände auf Spiegelniveau erhöhte sich die kontinuierliche Lebensdauer eines einzelnen Tiegel auf 280 Tage (3-fache Verbesserung), die Wachstumsausbeute stieg von 82 % auf 91 % und die jährliche Substratproduktion pro Ofen erhöhte sich um 120.000 Stück. Nachdem landesweit 200 Wachstumsöfen vollständig mit heimischen Tiegeln ausgetauscht worden waren, überstiegen die jährlichen Einsparungen bei Ausrüstung und Materialkosten 60 Millionen RMB.
IV. Wolfram-Kupfer-/Molybdän-Kupfer-Verbundkühlkörper (fortgeschrittene Verpackung und Leistungsbauelemente-Industrie)
Produktbeschreibung: Die Kernprodukte sind WCu70/80-Wolframkupfer-, MoCu-Molybdänkupfer-Wärmesenken-Substrate sowie Wolframkupfer-Substrate, die hauptsächlich für das Packaging von GPUs, HBM (High-Bandwidth-Memory), IGBTs und Leistungshalbleitern verwendet werden. Die Prozessanpassung beruht darauf, dass die niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Wolfram und Molybdän perfekt mit Silizium- und Galliumnitrid-Chips kompatibel sind, während die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer die Wärme schnell ableitet. Dieses Verbundmaterial löst effektiv das Problem der Taktratenreduzierung und thermischen Ausfälle bei KI-Chips mit hoher Rechenleistung unter Hochtemperaturbedingungen und stellt somit einen idealen Ersatz für reine Kupfer- und Aluminium-Substrate dar.
Branchenimplementierungsbeispiel:
Verbesserung des thermischen Managements für KI-Chips mit hoher Rechenleistung: Mit dem steigenden Rechenleistungsbedarf von KI-Großmodellen auf GPUs und HBM-Chips ist die Wärmestromdichte an ihre Grenzen gestoßen. Traditionelle reine Kupfersubstrate neigen aufgrund ihrer unpassenden Wärmeausdehnungskoeffizienten bei langfristigem Hochtemperaturzyklus zu Schweißermüdungsversagen. Durch den Einsatz von MoCu-Molybdän-Kupfer-Verbund-Wärmesenken-Substraten wird nicht nur eine perfekte Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten an Siliziumchips erreicht, sondern auch der thermische Widerstand deutlich gesenkt – wodurch das thermische Versagensproblem von KI-Chips beim Hochfrequenzbetrieb vollständig gelöst wird und ein langfristig stabiler Betrieb der Recheninfrastruktur gewährleistet ist.
V. Präzisions-Wolfram-Molybdän-Legierungskomponenten (Komponentenindustrie für Halbleiterausrüstung)
Produktbeschreibung: Die Kernprodukte sind präzise Wolfram-Molybdän-Komponenten für Halbleiteranlagen, beispielsweise Abschirmkomponenten für Ionenimplantationsmaschinen, MOCVD-Heizelemente und Wärmeableitermaterialien für elektronische Gehäuse. Diese Komponenten müssen bei extremem Hochvakuum und in korrosiven Umgebungen eine äußerst hohe Maßgenauigkeit und physikalische Stabilität aufrechterhalten und stellen somit die »unsichtbare Grundlage« dar, damit Halbleiteranlagen präzise Prozesse realisieren können.
Branchenimplementierungsbeispiel:
Vorantreiben der heimischen Fertigung zentraler Komponenten für Halbleiter-Ionimplantationsmaschinen: Als Reaktion auf die langjährige Abhängigkeit von Importen für hochwertige Wolfram-Molybdän-Komponenten für Halbleiter-Ionimplantationsmaschinen der 3,5. Generation haben inländische Unternehmen wie Xingyao Xincai erfolgreich präzise Wolfram-Molybdän-Komponenten mit einer Reinheit von über 99,99 % entwickelt und produziert. Diese Komponenten weisen eine außerordentlich lange Lebensdauer sowie eine stabile Leistung unter langfristiger Hochvakuum-Ionbestrahlung auf und sind bereits in die Lieferketten sowohl heimischer als auch ausländischer Kunden eingegliedert worden. Damit wurde das Monopol ausländischer Unternehmen gebrochen und die heimische Substitution zentraler Komponenten für Halbleiteranlagen erreicht.
EN
Aktuelle Nachrichten