כל שרשרת הערך של חצי המוליכים (הכוללת ייצור ופריטים, שיקוע סרט דק, צמיחה קריסטלית בטמפרטורות גבוהות, רכיבי ציוד ואריזה מתקדמת) תלויה במידה רבה ביותר בשני המתכות הקשיחות בעלות ניקיון עליון אלו – טונגסטן ומוליבדן. עם נקודת ההמסה הגבוהה ביותר שלהן (3422°מ לטונגסטן ו-2622°מ למוליבדן) והתכונות שלהן כגון שחרור זרנים נמוך, התפשטות תרמית נמוכה, התנגדות סגולית נמוכה ולחץ אדים נמוך בסביבת ואקום, המוצרים המרכזיים מסווגים לחמש קטגוריות. להלן ניתנת ניתוח מפורט של יישום התעשייה והישיגים בפועל של כל קטגוריה של מוצרים, בהתבסס על מקרים אמיתיים מייצור במרחבים המובילים בעולם לייצור ופריטים ובחברות אחסון גדולות.
1. מטרות פיזור של טונגסטן/מוליבדן בעלות ניקיון עליון
תיאור המוצר: המוצרים העיקריים הם מטרות מוליבדנום בעלות טהרה גבוהה של 5N/6N, מטרות וולפרם, מטרות תערובת וולפרם-טיטניום ומטרות סגסוגת מוליבדנום (בגדלים בין 8 ל-12 אינץ'), המשמשות בעיקר בתהליכי PVD (הצטברות אדים פיזיקלית) להצבת שכבות מתכת על שבבים סיליקוניים. בטכנולוגיות תהליך מסורתיות של 28 ננומטר ומעלה, מטרות הווולפרם דומינו במילוי חורים בקשר ובקצות שער; בעוד שבתהליכי לוגיקה מתקדמים של 3 ננומטר/7 ננומטר וב-3D NAND עם 300 שכבות או יותר, מטרות המוליבדנום מאיצות את תהליך ההחלפה של מטרות הווולפרם. באותה רוחב קו, התנגדות הסגול של מוליבדנום נמוכה ב-40% לעומת זו של וולפרם, והצטברות ביחס גובה-רוחב גבוה לא דורשת שימוש בשכבות מחסום של TiN, מה שמשפר באופן משמעותי את צפיפות האחסון.
מקרים של יישום התעשייה:
שדרוג קו ייצור נאנד 3D של SK Hynix עם 375 שכבות: כשמספר השכבות עלה על 300, קווי המילה הווולפרמיום של הקו המקורי עם 286 שכבות חווים עלייה חדה בהתנגדות, עיכוב קריאה/כתיבה מופרז, ושכבת החסימה תפסה מקום אנכי. לכן, SK Hynix הציגה באופן מלא חומרי יעד מוליבדן טהורים ברמה של 6N, ציידה את הקווים במערכות ALD (הטמנה שכבתית אטומית) מיועדות, והשאירה את שכבת החסימה של TiN. ניתן לטעון סל אחד ב-100 וויפרים בגודל 300 מ"מ. לאחר השדרוג, שטח יחידת המבנה(chip) קטן ב-18%, הצפיפות הביטית עלתה ב-16.3%; ההתנגדות במגע קטנה ב-56%, ומהירות הקריאה/כתיבה עלתה ב-22%. הפחתת 15% מתהליכי ההטמנה אפשרה חיסכון חודשי של יותר מ-10 מיליון יואן למפעל. צפוי כי עד סוף 2026, מפעל צ'יאונגג'ו יגיע לייצור מלא, ורכישת יעד מוליבדן תעלה על 2 טון בחודש.
אחסון צ'אנגאן – טכנולוגיית Xtacking 3.0 מקומית: קו הייצור של אכסון צ'אנגאן ל-3D NAND בעובי 232 שכבות היה תלוי בעבר במידה רבה במטרות מוליבדנום של החברה היפנית נישין מטאל. חברת ג'ין מו שארס, בשיתוף עם טקנולג'י לונגחווה, השלימה בהצלחה את האישור המקומי לחומר מטרות מוליבדנום על-טהור בדרגת ניקיון 5N5 וסיפקה מטרות בגודל 12 אינץ'. המדידה האקטואלית הראתה כי רמת הזרבים בחומר המטרות המקומי היא נמוכה מ-0.1 ppm, ואחדות השכבה הנוצרת זהה לזו של המוצרים המיובאים, עם הפחתה של 32% בעלויות החומרים הנצרכים לכל יחידת ציוד. בשנת 2025 חתמו הצדדים על הסכם ארוך-טווח לשלוש שנים, אשר יפחית את הוצאות היבוא של חומרי הגלם במערכת זו במעל 120 מיליון יואן לשנה, ובכך יאפשר שליטה עצמאית בחומרי הקשה המרכזיים לאחסון.
גז עיבוד קדם-CVD
תיאור המוצר: המוצר המרכזי הוא גז עיבוד מוקדם מבוסס מוליבדנום ברמה גבוהה של טהרה, המשמש בעיקר בתהליכי CVD (הטלה כימית בפליטה). בהשוואה למטרות הטלה באמצעות PVD, הגז לעיבוד מוקדם מסוגל להשיג כיסוי צעדים מעולה יותר ומילוי סרט אחיד יותר בהטלה של קווי מילים של 3D NAND עם יחס גובה-רוחב גבוה במיוחד (למשל מעל 375 שכבות), והוא החומר הצרוך המרכזי התומך במימוש זיכרון פלאש NAND עם מספר שכבות גבוה במיוחד.
מקרים של יישום התעשייה:
שדרוג תהליך קו היצור של 375 שכבות של ענקיות האחסון הגלובליות: בפני העלייה האקספוננציאלית בקושי בעיבוד חריצים ובהטלה של סרטים ל-3D NAND עם מספר שכבות גבוה מאוד, ענקיות האחסון, כגון Samsung ו-SK Hynix, בשדרוג קווי היצור שלהן ל-NAND עם 375 שכבות, ציידו את הקווים במערכות מתקדמות לאספקת גז יסוד מוליידנום בטמפרטורות גבוהות. בשל הדרישות הגבוהות ביותר לגזות פרקורסור במונחים של בקרת זרמים ונוסחאות התאדות בטמפרטורות גבוהות, ספקים מובילים כמו Yaco Technology הצליחו לספק ל-Samsung ול-SK Hynix טכנולוגיה פרקורסורית למוליידנום בדרגת ניקיון של 6N, אשר מתאימה באופן מושלם לתהליך ההטלה באמצעות CVD של קווי המילה המוליבדניים של דור ה-NAND החדש. הביקוש ארוך הטווח צמח באופן דרמטי יחד עם היכולת לייצר NAND ברמה גבוהה.
רכיבים מבניים ממוליידנום וטונגסטן לטמפרטורות גבוהות (תעשיית צמיחת קריסטלים והתייבשות בטמפרטורות גבוהות)
תיאור המוצר: המוצרים העיקריים כוללים כוסות מוליبدן, עגלות חומר מוליבדן, מגנים חום ממוליבדן, רכיבי תמיכה ממוליבדן מסוג TZM, חגורות חימום ממוליבדן ואלמנטים חימום מתונגסטן, המתאימים לחימום ויריאציה/חימום בהידרוגן בטווח טמפרטורות של 1000–1800° צלזיוס, לגידול גבישים ספיריים כחולים, ולתנורי אפיטקסיה של קרביד סיליקון, וכן למקרים אחרים בתנאים קיצוניים. פלדת נירוסטה ואLOYות ניקל נוטות להתעוות באופן פלסטי (קריפ) ולסדק עקב חמצון בטמפרטורות גבוהות מ-1000° צלזיוס, בעוד שמוליבדן/תונגסטן אינם מחומצים או משחררים זרבים באטמוספרה אינертית, וההתנגדות לקריפ של מוליבדן מסוג TZM היא כפולה מאותו פרמטר במוליבדן טהור, מה שמבטל את הסיכון לזיהום וויפרים במתכות.
מקרים של יישום התעשייה:
שדרוג של תנור צמיחה ל-LED מיני מספירים כחולים ב-Sanan Optoelectronics: בתחילה השתמשה Sanan Optoelectronics בתנורים יובאים עם תרמילי מוליבדנום לצמיחת ספירים כחולים, שתקופת חיים של כל אחד מהם הייתה 90 ימים בלבד. עצירות חוזרות של התנור פגעו קשות בכושר הייצור. באמצעות שימוש בתרמילים דקים של מוליבדנום המיוצרים מבלוקי מוליבדנום טהור מסוג Mo-1, ובעיבוד שטח הפנים שלהם עד לרמת מראה, עלה זמן החיים הרציף של כל תרמיל ל-280 ימים (שיפור פי 3), והיעילות הצמיחה עלתה מ-82% ל-91%, בעוד שהכמות השנתית של תת-הבסיסים המיוצרים בכל תנור עלתה ב-120,000 יחידות. לאחר החלפת כל 200 התנורים ברחבי המדינה בתרמילים מקומיים, חסכו המוסדות השנתיים יותר מ-60 מיליון יואן בסך עלות הציוד וחומרי הגלם.
ד. משקעים חום מורכבים של טונגסטן-נחושת/מוליבדנום-נחושת (תעשייה של אריזה מתקדמת ורכיבי כוח)
תיאור המוצר: המוצרים המרכזיים הם חומרים של טונגסטן-נחושת (WCu70/80), תת-בסיסי פיזור חום של מוליבדנום-נחושת (MoCu) ותת-בסיסי טונגסטן-נחושת, המשמשים בעיקר לאריזת מעבדי GPU, זיכרון רוחב סרט גבוה (HBM), מתגיות IGBT והאלקטרוניקה החשמלית. התאמה התהליכית נובעת מכך שמקדמי ההתפשטות התרמית הנמוכים של טונגסטן ומוליבדנום מתאימים באופן מושלם לשבבים של סיליקון וניטריד גליום, בעוד שהמוליכות התרמית הגבוהה של הנחושת מאפשרת פיזור מהיר של חום. חומר מרובה זה פותר ביעילות את הבעיה של ירידה בתדר ותקלות תרמיות אצל שבבי חישוב עוצמתיים ליישומי בינה מלאכותית בטמפרטורות גבוהות, ונהיה לתחליף אידיאלי לבסיסים טהורים של נחושת ואלומיניום.
מקרה יישום בתעשייה:
שדרוג ניהול החום לשבבים בעלי עוצמת חישוב גדולה עבור בינה מלאכותית: עם העלייה הדרמטית בדרישות עוצמת החישוב של מודלים גדולים של בינה מלאכותית על שבבי GPU ו-HBM, צפיפות זרימת החום הגיעה לגבול המקסימלי שלה. בסיסי נחושת טהורה מסורתיים, בשל אי התאמה במקדמי ההתפשטות התרמית שלהם, נוטים לפגוע באיזור המחבר עקב עייפות של הלחיצה תחת מחזורי חום ממושכים. השימוש בבסיסי מקררים מרוכבים של מוליבדנום-נחושת (MoCu) לא רק מאפשר התאמה מושלמת של מקדמי ההתפשטות התרמית עם שבבי סיליקון, אלא גם מפחית באופן משמעותי את התנגדות החום, ופותר לחלוטין את בעיית החום של שבבי הבינה המלאכותית בתפעול תדיר, מה שמבטיח פעילות יציבה לאורך זמן של תשתיות החישוב.
ו. רכיבי יסודות טונגסטן-מוליבדנום מדויקים (תעשיית רכיבי ציוד לאלקטרוניקה סמי-מוליכת)
תיאור המוצר: המוצרים המרכזיים הם רכיבי טונגסטן ומוליבדנום מדויקים לציוד ייצור שבבים, כגון רכיבי שילוט למכונות הטמעת יונים, מחממים ל-MOCVD וחומרים לספיגת חום לאביזרי אלקטרוניקה. רכיבים אלו חייבים לשמור על דיוק ממדי גבוה ביותר ועל יציבות פיזית במערכות ואקום גבוה מאוד ובסביבות קורוזיביות, מה שהופך אותם ל"בסיס הבלתי נראה" אשר מאפשר לציוד ייצור השבבים לבצע תהליכים מדויקים.
מקרה יישום בתעשייה:
הנחלת רכיבי ליבה של מכונות שיקוע יונים לחצי מוליכים: בתגובה לנקודת הכאב של התלות הארוךת-טווח בייבוא רכיבי טונגסטן ומוליבדנום מתקדמים למכונות שיקוע יונים לחצי מוליכים דור 3.5, חברות מקומיות כגון Xingyao Xincai פיתחו ויצררו בהצלחה רכיבי טונגסטן ומוליבדנום מדויקים עם טהרה של למעלה מ-99.99%. רכיבים אלו מציגים חיים ארוכים במיוחד וביצועים יציבים תחת השפעת שיקוע יונים בריק גבוה לאורך זמן, ונקלטו בשרשראות האספקה של לקוחות מקומיים וזרים, שברו את המונופול של החברות הזרות והשיגו החלפה מקומית של רכיבים קריטיים בציוד לחצי מוליכים.
EN
חדשות חמות