Toda la cadena de valor de los semiconductores (que abarca la fabricación de obleas, la deposición de películas delgadas, el crecimiento cristalino a altas temperaturas, los componentes de equipos y el embalaje avanzado) depende en gran medida de estos dos metales refractarios ultrapuros: tungsteno y molibdeno. Gracias a sus puntos de fusión extremadamente elevados (3422 °C para el tungsteno y 2622 °C para el molibdeno) y a características como baja liberación de impurezas, bajo coeficiente de expansión térmica, baja resistividad y baja presión de vapor en entornos al vacío, los productos principales se clasifican en cinco categorías. A continuación, basándose en casos reales de producción de fábricas líderes mundiales de obleas y de importantes empresas de almacenamiento, se presenta un análisis detallado de las aplicaciones industriales y los resultados de implementación de cada categoría de productos.
1. Blancos de pulverización ultrapuros de tungsteno/molibdeno
Descripción del producto: Los productos principales son objetivos de molibdeno ultrapuro de grado 5N/6N, objetivos de tungsteno, objetivos compuestos de tungsteno-titanio y objetivos de aleación de molibdeno (con tamaños que van desde 8 hasta 12 pulgadas), utilizados principalmente en procesos de PVD (Deposición Física de Vapor) para depositar capas metálicas sobre obleas de silicio. En las tecnologías de proceso tradicionales de 28 nm y superiores, los objetivos de tungsteno dominaban el relleno de los agujeros de contacto y las capas barrera de la puerta; mientras que en los procesos lógicos avanzados de 3 nm/7 nm y en memorias NAND tridimensionales de 300 capas o más, los objetivos de molibdeno están acelerando su sustitución de los objetivos de tungsteno. A igual anchura de línea, la resistividad del molibdeno es un 40 % inferior a la del tungsteno, y el apilamiento de alta relación de aspecto no requiere el uso de capas barrera de TiN, lo que mejora significativamente la densidad de almacenamiento.
Casos prácticos en la industria:
Actualización de la línea de producción de NAND 3D de 375 capas de SK Hynix: Al superar el número de capas apiladas las 300, las líneas de palabra de tungsteno de 286 capas originales experimentaron un aumento significativo de la resistencia, una latencia excesiva en lectura/escritura y una capa de bloqueo que ocupaba espacio vertical. Por lo tanto, SK Hynix introdujo completamente materiales de blanco de molibdeno ultra puro de 6N, equipó hornos especializados de ALD (Deposición de Capas Atómicas) y eliminó la capa de bloqueo de TiN. Un solo lote podía cargar 100 obleas de 300 mm. Tras la actualización, el área por unidad del chip se redujo un 18 %, la densidad de bits aumentó un 16,3 %; la resistencia de contacto se redujo un 56 % y la velocidad de lectura/escritura aumentó un 22 %. La reducción del 15 % de los procesos de deposición permitió un ahorro mensual de más de 10 millones de RMB por fábrica. Se prevé que, para finales de 2026, su fábrica de Cheongju alcanzará la producción a escala completa, con una adquisición mensual de blancos de molibdeno superior a las 2 toneladas.
Sustitución nacional de la tecnología Xtacking 3.0 de almacenamiento de Changan: La línea de producción de NAND tridimensional de 232 capas de Changan Storage dependía anteriormente en gran medida de los blancos de molibdeno de la empresa japonesa Nishin Metal. Jin Mo Shares, en colaboración con Longhua Technology, completó con éxito la certificación nacional de materiales ultra puros de blanco de molibdeno de grado 5N5 y suministró blancos de 12 pulgadas. Las mediciones reales mostraron que el contenido de impurezas de los blancos nacionales era inferior a 0,1 ppm, y la uniformidad de la película era equivalente a la de los productos importados, con una reducción del 32 % en el costo de consumibles por equipo. En 2025, ambas partes firmaron un acuerdo a largo plazo de tres años, lo que permitirá reducir los gastos anuales en consumibles importados en más de 120 millones de RMB, logrando así el control independiente de los materiales clave de recubrimiento para almacenamiento.
2. Gas de preprocesamiento para CVD
Descripción del producto: El producto principal es un gas de preprocesamiento basado en molibdeno de alta pureza, utilizado principalmente en procesos de CVD (Deposición Química de Vapor). En comparación con los objetivos de pulverización PVD, el gas de preprocesamiento puede lograr una cobertura de escalones más excelente y un relleno de película más uniforme en la deposición de líneas de palabra 3D NAND con relaciones de aspecto ultraelevadas (por ejemplo, más de 375 capas), siendo el consumible clave que permite la implementación de memorias flash NAND con un número de capas ultraelevado.
Casos prácticos en la industria:
Actualización del proceso de la línea de producción de 375 capas de gigantes globales del almacenamiento: ante el aumento exponencial de la dificultad en el grabado de trincheras y la deposición de películas para NAND tridimensional de recuento ultraelevado de capas, gigantes del almacenamiento como Samsung y SK Hynix han equipado por completo sus líneas de producción de NAND de 375 capas con sistemas de suministro de gas de preprocesamiento de molibdeno de alta temperatura. Debido a los requisitos extremadamente rigurosos en cuanto al control de impurezas y a las formulaciones de vaporización a alta temperatura de los gases precursor, proveedores líderes como Yaco Technology han logrado suministrar con éxito tecnología de precursores de molibdeno de grado 6N a Samsung y SK Hynix, adaptándose perfectamente al nuevo proceso de deposición CVD de líneas de palabra de molibdeno para NAND. La demanda a largo plazo ha experimentado un crecimiento explosivo paralelo a la capacidad de producción de NAND de gama alta.
Componentes estructurales de molibdeno y tungsteno de alta temperatura (industria de crecimiento cristalino y tratamiento térmico a alta temperatura)
Descripción del producto: Los productos principales incluyen crisoles de molibdeno, carros de material de molibdeno, escudos térmicos de molibdeno, componentes de soporte de molibdeno TZM, cintas calefactoras de molibdeno y elementos calefactores de tungsteno, adecuados para recocido al vacío o en atmósfera de hidrógeno a temperaturas de 1000–1800 °C, crecimiento de cristales de zafiro azul y hornos epitaxiales de carburo de silicio, entre otras aplicaciones en condiciones extremas. Los aceros inoxidables y las aleaciones a base de níquel son propensos a la deformación por fluencia y a la fisuración por oxidación por encima de los 1000 °C, mientras que el molibdeno y el tungsteno no se oxidan ni liberan impurezas en una atmósfera inerte, y la resistencia a la fluencia del molibdeno TZM es el doble que la del molibdeno puro, evitando eficazmente la contaminación metálica de los obleas.
Casos prácticos en la industria:
Actualización del horno de crecimiento de zafiro azul con tecnología Mini LED en Sanan Optoelectronics: inicialmente, Sanan Optoelectronics utilizaba crisoles de molibdeno importados para el crecimiento de zafiro azul, cuya vida útil era de solo 90 días. Las frecuentes paradas del horno restringían gravemente la capacidad de producción. Al emplear crisoles de molibdeno de paredes delgadas fabricados a partir de lingotes de molibdeno de alta pureza Mo-1 y pulir las paredes internas hasta alcanzar un acabado espejo, la vida útil continua de un solo crisol aumentó a 280 días (una mejora de tres veces), el rendimiento de crecimiento pasó del 82 % al 91 % y la producción anual de sustratos por horno aumentó en 120 000 unidades. Tras sustituir completamente, a nivel nacional, los 200 hornos de crecimiento por crisoles nacionales, los ahorros anuales en equipos y materiales superaron los 60 millones de RMB.
IV. Disipadores de calor compuestos de tungsteno-cobre/molibdeno-cobre (industria de empaquetado avanzado y dispositivos de potencia)
Descripción del producto: Los productos principales son los sustratos de cobre-tungsteno WCu70/80, los sustratos disipadores de calor de cobre-molibdeno MoCu y los sustratos de cobre-tungsteno, utilizados principalmente para el encapsulado de GPU, HBM (memoria de alto ancho de banda), IGBT y semiconductores de potencia. La adaptación del proceso radica en que los bajos coeficientes de expansión térmica del tungsteno y del molibdeno coinciden perfectamente con los chips de silicio y nitruro de galio, mientras que la elevada conductividad térmica del cobre permite disipar rápidamente el calor. Este material compuesto resuelve eficazmente el problema de la reducción de frecuencia y la falla térmica de los chips de alta potencia computacional para IA bajo altas temperaturas, convirtiéndose así en un sustituto ideal de los sustratos de cobre y aluminio puros.
Caso de implementación industrial:
Actualización de la gestión térmica para chips de alta potencia computacional de IA: con el aumento de los requisitos de potencia computacional para grandes modelos de IA en chips GPU y HBM, la densidad de flujo de calor ha alcanzado su límite. Los sustratos de cobre puro tradicionales, debido a sus coeficientes de expansión térmica inadecuados, son propensos a fallas por fatiga de soldadura bajo ciclos prolongados a altas temperaturas. El uso de sustratos disipadores de calor compuestos de molibdeno-cobre (MoCu) no solo logra una coincidencia perfecta de la expansión térmica con los chips de silicio, sino que también reduce significativamente la resistencia térmica, resolviendo por completo el problema de fallo térmico de los chips de IA durante su funcionamiento de alta frecuencia y garantizando así la operación estable a largo plazo de la infraestructura informática.
V. Componentes de aleación de tungsteno y molibdeno de precisión (industria de componentes para equipos de semiconductores)
Descripción del producto: Los productos principales son componentes de tungsteno y molibdeno de precisión para equipos semiconductores, como componentes de blindaje para máquinas de implantación iónica, calentadores MOCVD y materiales para disipadores de calor en empaques electrónicos. Estos componentes deben mantener una precisión dimensional extremadamente alta y una estabilidad física en entornos de vacío extremo y altamente corrosivos, constituyendo la "piedra angular invisible" que permite a los equipos semiconductores lograr procesos precisos.
Caso de implementación industrial:
Nacionalización de componentes fundamentales de las máquinas semiconductoras de implantación iónica: En respuesta al problema crónico de la dependencia prolongada de importaciones para componentes de tungsteno y molibdeno de alta gama destinados a máquinas semiconductoras de implantación iónica de 3,5.ª generación, empresas nacionales como Xingyao Xincai han desarrollado y fabricado con éxito componentes de tungsteno y molibdeno de precisión con una pureza superior al 99,99 %. Estos componentes presentan una vida útil extremadamente larga y un rendimiento estable bajo el bombardeo iónico prolongado en alto vacío, incorporándose con éxito a las cadenas de suministro de clientes nacionales y extranjeros, rompiendo así el monopolio de las empresas extranjeras y logrando la sustitución nacional de componentes clave para equipos semiconductores.
EN
Noticias de actualidad