Toda a cadeia de valor de semicondutores (abrangendo a fabricação de wafers, deposição de filmes finos, crescimento cristalino em altas temperaturas, componentes de equipamentos e embalagem avançada) depende extremamente desses dois metais refratários ultra-puros: tungstênio e molibdênio. Com seus pontos de fusão extremamente elevados (3422 °C para o tungstênio e 2622 °C para o molibdênio) e características como baixa liberação de impurezas, baixa expansão térmica, baixa resistividade e baixa pressão de vapor em ambiente de vácuo, os produtos principais são classificados em cinco categorias. A seguir, com base em casos reais de produção provenientes das principais fábricas globais de wafers e das principais empresas de armazenamento, apresenta-se uma análise detalhada das aplicações industriais e dos resultados de implementação de cada categoria de produtos.
1. Alvos de pulverização catódica ultra-puros de tungstênio/molibdênio
Descrição do Produto: Os produtos principais são alvos de molibdênio ultra-puro de 5N/6N, alvos de tungstênio, alvos compostos de tungstênio-titânio e alvos de liga de molibdênio (tamanhos variando de 8/12 polegadas), utilizados principalmente em processos PVD (Deposição Física de Vapor) para depositar filmes metálicos em wafers de silício. Nas tecnologias de processo tradicionais de 28 nm e acima, os alvos de tungstênio dominavam o preenchimento de furos de contato e camadas de barreira de gate; já nas tecnologias lógicas avançadas de 3 nm/7 nm e na memória 3D NAND com 300 camadas ou mais, os alvos de molibdênio estão acelerando a substituição dos alvos de tungstênio. Na mesma largura de linha, a resistividade do molibdênio é 40% menor que a do tungstênio, e o empilhamento de alta relação altura/largura não exige o uso de camadas de barreira de TiN, melhorando significativamente a densidade de armazenamento.
Casos práticos na indústria:
Atualização da linha de produção de NAND 3D de 375 camadas da SK Hynix: À medida que o número de camadas empilhadas ultrapassou 300, as linhas de palavras de tungstênio de 286 camadas originais enfrentaram um aumento acentuado na resistência, latência excessiva de leitura/gravação e uma camada de bloqueio ocupando espaço vertical. Por isso, a SK Hynix introduziu integralmente materiais-alvo de molibdênio ultra-puro de grau 6N, equipados com fornos dedicados de ALD (Deposição por Camadas Atômicas), eliminando a camada de bloqueio de TiN. Um único lote podia carregar 100 wafers de 300 mm. Após a atualização, a área por unidade do chip foi reduzida em 18%, a densidade de bits aumentou em 16,3%; a resistência de contato foi reduzida em 56% e a velocidade de leitura/gravação aumentou em 22%. A redução de 15% nos processos de deposição possibilitou uma economia mensal superior a 10 milhões de RMB por fábrica. Espera-se que, até o final de 2026, sua fábrica de Cheongju alcance a produção em escala total, com compras mensais de alvos de molibdênio superando 2 toneladas.
Substituição nacional do armazenamento Changan Xtacking 3.0: A linha de produção de NAND 3D de 232 camadas da Changan Storage dependia anteriormente fortemente dos alvos de molibdênio da empresa japonesa Nishin Metal. A Jin Mo Shares, em parceria com a Longhua Technology, concluiu com sucesso a certificação nacional de materiais-alvo de molibdênio ultra-puro de grau 5N5 e forneceu materiais-alvo de 12 polegadas. Medições reais indicaram que o teor de impurezas dos materiais-alvo nacionais era inferior a 0,1 ppm, e a uniformidade do filme era equivalente à dos produtos importados, com uma redução de 32% no custo de consumíveis por conjunto de equipamentos. Em 2025, ambas as partes assinaram um acordo de longo prazo de três anos, reduzindo as despesas anuais com consumíveis importados em mais de 120 milhões de RMB, alcançando o controle independente dos materiais de revestimento essenciais para armazenamento.
2. Gás de pré-processamento CVD
Descrição do Produto: O produto principal é um gás de pré-processamento à base de molibdênio de alta pureza, utilizado principalmente em processos de CVD (Deposição Química de Vapor). Em comparação com alvos de pulverização por PVD, o gás de pré-processamento pode alcançar uma cobertura de degraus mais excelente e um preenchimento de filme mais uniforme na deposição de linhas de palavras 3D NAND com razões de aspecto ultraelevadas (por exemplo, mais de 375 camadas), sendo o consumível essencial que sustenta a implementação de memórias flash NAND com contagem de camadas ultraelevada.
Casos práticos na indústria:
Atualização do processo da linha de produção de 375 camadas das gigantes globais de armazenamento: diante do aumento exponencial da dificuldade na gravação de trincheiras e na deposição de filmes para NAND 3D de contagem ultraelevada de camadas, gigantes do setor de armazenamento, como Samsung e SK Hynix, nas atualizações de suas linhas de produção de NAND de 375 camadas, adotaram integralmente sistemas de suprimento de gás pré-processamento de molibdênio de alta temperatura. Devido aos requisitos extremamente rigorosos quanto aos gases precursores em termos de controle de impurezas e formulações de vaporização em alta temperatura, fornecedores líderes, como a Yaco Technology, conseguiram fornecer com sucesso à Samsung e à SK Hynix tecnologia de precursor de molibdênio de grau 6N, adaptando-se perfeitamente ao novo processo de deposição CVD de linhas de palavras de molibdênio para NAND. A demanda de longo prazo disparou em paralelo com a capacidade de produção de NAND de alta performance.
Componentes estruturais de molibdênio-tungstênio de alta temperatura (crescimento cristalino e indústria de tratamento térmico em alta temperatura)
Descrição do produto: Os produtos principais incluem cadinhos de molibdênio, carros de material de molibdênio, escudos térmicos de molibdênio, componentes de suporte de molibdênio TZM, cintas aquecedoras de molibdênio e elementos aquecedores de tungstênio, adequados para recozimento a vácuo/hidrogênio a 1000–1800 °C, crescimento de cristais de safira azul e fornos epitaxiais de carbeto de silício, entre outras aplicações em condições extremas. Aços inoxidáveis e ligas à base de níquel estão sujeitos a deformação por fluência e fissuração por oxidação acima de 1000 °C, enquanto o molibdênio/tungstênio não se oxida nem libera impurezas em atmosfera inerte, e a resistência à fluência do molibdênio TZM é duas vezes maior que a do molibdênio puro, evitando eficazmente a contaminação metálica dos wafers.
Casos práticos na indústria:
Atualização do forno de crescimento de safira azul Mini LED na Sanan Optoelectronics: originalmente, a Sanan Optoelectronics utilizava cadinhos de molibdênio importados para o crescimento de safira azul, com uma vida útil de apenas 90 dias. As paradas frequentes do forno restringiam severamente a capacidade produtiva. Ao empregar cadinhos de molibdênio de paredes finas fabricados a partir de lingotes de molibdênio de alta pureza Mo-1 e polir as paredes internas até atingirem um acabamento espelhado, a vida útil contínua de um único cadinho aumentou para 280 dias (melhoria de três vezes), o rendimento de crescimento subiu de 82% para 91% e a produção anual de substratos por forno aumentou em 120.000 peças. Após a substituição completa, em todo o país, dos 200 fornos de crescimento por cadinhos nacionais, as economias anuais com equipamentos e materiais superaram 60 milhões de yuans.
IV. Dissipadores de calor compostos de tungstênio-cobre/molibdênio-cobre (indústria de embalagem avançada e dispositivos de potência)
Descrição do produto: Os produtos principais são substratos de dissipação de calor de cobre-tungstênio WCu70/80 e de cobre-molibdênio MoCu, bem como substratos de cobre-tungstênio, utilizados principalmente no encapsulamento de GPUs, HBM (memória de alta largura de banda), IGBT e semicondutores de potência. A adequação do processo reside no fato de que os baixos coeficientes de expansão térmica do tungstênio e do molibdênio combinam-se perfeitamente com os chips de silício e nitreto de gálio, enquanto a elevada condutividade térmica do cobre permite uma rápida dissipação de calor. Esse material compósito resolve eficazmente o problema da redução de frequência e da falha térmica em chips de grande poder computacional para IA sob altas temperaturas, tornando-se um substituto ideal para substratos de cobre puro e alumínio.
Caso prático de implementação na indústria:
Atualização da gestão térmica para chips de grande potência computacional de IA: Com o aumento das exigências de potência computacional para grandes modelos de IA em chips GPU e HBM, a densidade de fluxo de calor atingiu seu limite. Substratos de cobre puro tradicionais, devido à incompatibilidade entre seus coeficientes de expansão térmica, são propensos a falhas por fadiga de solda sob ciclos prolongados de altas temperaturas. O uso de substratos de dissipadores de calor compostos de molibdênio-cobre (MoCu) não apenas garante uma correspondência perfeita de expansão térmica com os chips de silício, como também reduz significativamente a resistência térmica, resolvendo completamente o problema de falha térmica dos chips de IA durante operação em alta frequência e assegurando a operação estável a longo prazo da infraestrutura computacional.
V. Componentes de ligas precisas de tungstênio e molibdênio (indústria de componentes para equipamentos semicondutores)
Descrição do produto: Os principais produtos são componentes de tungstênio e molibdênio de precisão para equipamentos semicondutores, como componentes de blindagem para máquinas de implantação iônica, aquecedores MOCVD e materiais para dissipadores de calor em embalagens eletrônicas. Esses componentes precisam manter uma precisão dimensional extremamente alta e estabilidade física em ambientes de vácuo extremamente elevado e corrosivos, constituindo a "pedra angular invisível" que permite aos equipamentos semicondutores realizar processos precisos.
Caso prático de implementação na indústria:
Nacionalização dos componentes principais de máquinas semicondutoras de implantação iônica: Em resposta ao problema crônico da dependência prolongada de importações para componentes avançados de tungstênio e molibdênio destinados a máquinas semicondutoras de implantação iônica de 3,5ª geração, empresas nacionais, como a Xingyao Xincai, desenvolveram e produziram com sucesso componentes de tungstênio e molibdênio de alta precisão com pureza superior a 99,99%. Esses componentes apresentam vida útil extremamente longa e desempenho estável sob bombardeamento iônico em vácuo prolongado, tendo ingressado com sucesso nas cadeias de suprimento de clientes nacionais e estrangeiros, quebrando o monopólio de empresas estrangeiras e alcançando a substituição nacional de componentes-chave de equipamentos semicondutores.
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