ห่วงโซ่คุณค่าของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด (ซึ่งครอบคลุมการผลิตเวเฟอร์ การสะสมฟิล์มบาง การเจริญเติบโตของผลึกที่อุณหภูมิสูง ส่วนประกอบของอุปกรณ์ และการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง) ขึ้นอยู่กับโลหะทนความร้อนบริสุทธิ์สูงสองชนิดนี้อย่างยิ่ง ได้แก่ ทังสเตนและโมลิบดีนัม เนื่องจากจุดหลอมเหลวสูงมาก (ทังสเตนมีจุดหลอมเหลว 3422°C และโมลิบดีนัมมีจุดหลอมเหลว 2622°C) รวมทั้งคุณสมบัติอื่นๆ เช่น การปล่อยสิ่งเจือปนต่ำ การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ความต้านทานไฟฟ้าต่ำ และแรงดันไอต่ำในสภาพสุญญากาศ ผลิตภัณฑ์หลักจึงจัดแบ่งออกเป็นห้าหมวดหมู่ ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและการดำเนินการจริงของแต่ละหมวดหมู่ของผลิตภัณฑ์ โดยอ้างอิงจากกรณีการผลิตจริงจากโรงงานผลิตเวเฟอร์ชั้นนำระดับโลกและบริษัทผู้ผลิตหน่วยความจำรายใหญ่
1. เป้าหมายการพ่นด้วยสปัตเทอริงทังสเตน/โมลิบดีนัมบริสุทธิ์สูง
คำอธิบายผลิตภัณฑ์: ผลิตภัณฑ์หลักคือเป้าหมายโมลิบดีนัมความบริสุทธิ์สูงระดับ 5N/6N เป้าหมายทังสเตน เป้าหมายคอมโพสิตทังสเตน-ไทเทเนียม และเป้าหมายโลหะผสมโมลิบดีนัม (ขนาดตั้งแต่ 8 นิ้วถึง 12 นิ้ว) ซึ่งใช้เป็นหลักในกระบวนการ PVD (การสะสมไอสารทางกายภาพ) เพื่อสร้างฟิล์มโลหะบนเวเฟอร์ซิลิคอน ในเทคโนโลยีการผลิตแบบดั้งเดิมที่มีขนาดลักษณะโครงสร้าง 28 นาโนเมตรขึ้นไป เป้าหมายทังสเตนมีบทบาทโดดเด่นในการเติมรูติดต่อ (contact holes) และชั้นป้องกันประตู (gate barrier layers) ขณะที่ในเทคโนโลยีลอจิกขั้นสูงระดับ 3 นาโนเมตร/7 นาโนเมตร และหน่วยความจำ NAND แบบ 3 มิติที่มีจำนวนชั้นมากกว่า 300 ชั้น เป้าหมายโมลิบดีนัมกำลังเร่งการแทนที่เป้าหมายทังสเตนอย่างรวดเร็ว เนื่องจากที่ความกว้างของเส้นเดียวกัน ค่าความต้านทานจำเพาะของโมลิบดีนัมต่ำกว่าทังสเตนถึง 40% และการจัดเรียงแบบสูง (high aspect ratio stacking) ไม่จำเป็นต้องใช้ชั้นป้องกัน TiN ซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นของการจัดเก็บข้อมูลได้อย่างมีนัยสำคัญ
กรณีการประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรม:
การอัปเกรดสายการผลิต NAND แบบ 3D ของ SK Hynix ที่มีจำนวนชั้น 375 ชั้น: เนื่องจากจำนวนชั้นซ้อนกันเกิน 300 ชั้น ทำให้เกิดความต้านทานที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในเส้นคำสั่ง (word lines) ทังสเตนแบบ 286 ชั้นเดิม ส่งผลให้เวลาแฝงในการอ่าน/เขียนเพิ่มขึ้นอย่างมาก และชั้นบล็อก (blocking layer) ใช้พื้นที่แนวตั้งมากเกินไป ดังนั้น SK Hynix จึงนำวัสดุเป้าหมายโมลิบดีนัมบริสุทธิ์ระดับ 6N มาใช้ทั่วทั้งสายการผลิต พร้อมติดตั้งเตา ALD (Atomic Layer Deposition) แบบเฉพาะทาง และตัดชั้นบล็อก TiN ออกทั้งหมด แต่ละรอบการผลิตสามารถโหลดเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ได้ 100 แผ่น หลังการอัปเกรด พื้นที่ต่อหน่วยชิปลดลง 18% ความหนาแน่นของบิตเพิ่มขึ้น 16.3% ความต้านทานที่จุดติดต่อลดลง 56% และความเร็วในการอ่าน/เขียนเพิ่มขึ้น 22% การลดขั้นตอนการสะสมวัสดุลง 15% ทำให้ประหยัดต้นทุนได้มากกว่า 10 ล้านหยวนต่อโรงงานต่อเดือน คาดว่าภายในสิ้นปี 2026 โรงงานชองจูของบริษัทจะสามารถผลิตเต็มกำลังความสามารถ โดยปริมาณการจัดซื้อเป้าหมายโมลิบดีนัมต่อเดือนจะเกิน 2 ตัน
การแทนที่ด้วยวัสดุภายในประเทศสำหรับเทคโนโลยี Xtacking 3.0 ของ Changan Storage: สายการผลิตหน่วยความจำ NAND แบบ 3 มิติ (3D NAND) ที่มี 232 ชั้นของ Changan Storage เคยพึ่งพาเป้าหมายโมลิบดีนัมจากบริษัท Nishin Metal ของญี่ปุ่นอย่างมาก บริษัท Jin Mo Shares ร่วมกับ Longhua Technology ได้ดำเนินการรับรองวัสดุเป้าหมายโมลิบดีนัมระดับความบริสุทธิ์สูง 5N5 สำหรับใช้งานภายในประเทศสำเร็จ และสามารถจัดส่งวัสดุเป้าหมายขนาด 12 นิ้วได้จริง การวัดค่าจริงแสดงให้เห็นว่าปริมาณสิ่งเจือปนในวัสดุเป้าหมายที่ผลิตภายในประเทศต่ำกว่า 0.1 ppm และสม่ำเสมอเท่ากับผลิตภัณฑ์นำเข้า ขณะเดียวกันยังลดต้นทุนการใช้สิ้นเปลืองอุปกรณ์ต่อชุดลงได้ถึง 32% ในปี 2025 ทั้งสองฝ่ายได้ลงนามในข้อตกลงระยะยาว 3 ปี ซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการนำเข้าสิ้นเปลืองลงได้มากกว่า 120 ล้านหยวนต่อปี ทำให้บรรลุเป้าหมายการควบคุมวัสดุเคลือบหลักสำหรับหน่วยความจำอย่างอิสระ
2. ก๊าซก่อนการประมวลผลแบบ CVD
คำอธิบายผลิตภัณฑ์: ผลิตภัณฑ์หลักคือก๊าซสำหรับขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบแบบโมลิบดีนัมความบริสุทธิ์สูง ซึ่งใช้เป็นหลักในกระบวนการ CVD (Chemical Vapor Deposition) โดยเมื่อเปรียบเทียบกับเป้าหมายการสปัตเตอริงแบบ PVD ก๊าซสำหรับขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบสามารถให้การคลุมชั้นที่ดีเยี่ยมกว่า และการเติมฟิล์มอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นในการสะสมชั้นสายคำสั่ง (word lines) ของหน่วยความจำ NAND แบบ 3D ที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูงมากเป็นพิเศษ (เช่น มากกว่า 375 ชั้น) จึงถือเป็นวัสดุสิ้นเปลืองหลักที่สนับสนุนการผลิตหน่วยความจำแฟลช NAND ที่มีจำนวนชั้นสูงมาก
กรณีการประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรม:
การอัปเกรดกระบวนการสายการผลิต NAND แบบ 3 มิติ 375 ชั้นของบริษัทผู้ผลิตหน่วยความจำรายใหญ่ระดับโลก: เนื่องจากความยากลำบากในการกัดร่อง (trench etching) และการสะสมฟิล์ม (film deposition) เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับ NAND แบบ 3 มิติที่มีจำนวนชั้นสูงมาก บริษัทผู้ผลิตหน่วยความจำชั้นนำ เช่น Samsung และ SK Hynix จึงได้อัปเกรดสายการผลิต NAND แบบ 375 ชั้นด้วยระบบจ่ายก๊าซสำหรับการเตรียมเบื้องต้นด้วยโมลิบดีนัมที่สามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงได้อย่างเต็มรูปแบบ เนื่องจากก๊าซตั้งต้น (precursor gases) มีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากในด้านการควบคุมสิ่งเจือปนและการระเหยที่อุณหภูมิสูง ผู้จัดจำหน่ายชั้นนำ เช่น Yaco Technology จึงประสบความสำเร็จในการจัดส่งเทคโนโลยีก๊าซตั้งต้นโมลิบดีนัมเกรด 6N ให้กับ Samsung และ SK Hynix ซึ่งสอดคล้องอย่างสมบูรณ์แบบกับกระบวนการสะสมฟิล์มแบบ CVD สำหรับเส้นคำสั่ง (word line) ที่ทำจากโมลิบดีนัมใน NAND รุ่นใหม่ ความต้องการในระยะยาวจึงเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดไปพร้อมกับกำลังการผลิต NAND ระดับไฮเอนด์
ชิ้นส่วนโครงสร้างโมลิบดีนัม-ทังสเตนที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูง (สำหรับอุตสาหกรรมการเจริญเติบโตของผลึกและการอบร้อนที่อุณหภูมิสูง)
คำอธิบายผลิตภัณฑ์: ผลิตภัณฑ์หลักประกอบด้วยภาชนะหลอมโมลิบดีนัม รถเข็นขนส่งวัสดุโมลิบดีนัม โล่ป้องกันความร้อนจากโมลิบดีนัม ชิ้นส่วนรองรับ TZM โมลิบดีนัม แถบให้ความร้อนจากโมลิบดีนัม และองค์ประกอบให้ความร้อนจากทังสเตน ซึ่งเหมาะสำหรับการอบในสุญญากาศหรือบรรยากาศไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 1000–1800°C การเติบโตของผลึกแซฟไฟร์สีฟ้า และเตา epitaxial คาร์ไบด์ซิลิคอน เป็นต้น ภายใต้สภาวะที่รุนแรง สแตนเลสและโลหะผสมฐานนิกเกิลจะเกิดการเปลี่ยนรูปแบบครีปและการแตกร้าวจากการออกซิเดชันเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 1000°C ในขณะที่โมลิบดีนัม/ทังสเตนไม่เกิดการออกซิเดชันหรือปล่อยสิ่งสกปรกออกมาในบรรยากาศเฉื่อย และความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนรูปแบบครีปของโมลิบดีนัม TZM มีค่าสูงเป็นสองเท่าของโมลิบดีนัมบริสุทธิ์ จึงสามารถป้องกันการปนเปื้อนของเวเฟอร์ด้วยโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ
กรณีการประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรม:
การปรับปรุงเตาหลอมคริสตัลแซฟไฟร์สีน้ำเงินแบบมินิ LED ที่บริษัท Sanan Optoelectronics: เดิมบริษัท Sanan Optoelectronics ใช้ภาชนะหลอมโมลิบดีนัมนำเข้าสำหรับการปลูกคริสตัลแซฟไฟร์สีน้ำเงิน ซึ่งมีอายุการใช้งานเพียง 90 วันเท่านั้น การหยุดเดินเครื่องเตาบ่อยครั้งส่งผลให้กำลังการผลิตลดลงอย่างรุนแรง ด้วยการใช้ภาชนะหลอมโมลิบดีนัมที่มีผนังบาง ผลิตจากแท่งโมลิบดีนัมบริสุทธิ์สูงเกรด Mo-1 และขัดผิวด้านในให้เรียบเสมือนกระจก อายุการใช้งานต่อเนื่องของภาชนะหลอมแต่ละชิ้นจึงเพิ่มขึ้นเป็น 280 วัน (เพิ่มขึ้นสามเท่า) อัตราผลผลิตจากการปลูกคริสตัลเพิ่มขึ้นจาก 82% เป็น 91% และปริมาณการผลิตซับสเตรตต่อเตาต่อปีเพิ่มขึ้น 120,000 ชิ้น เมื่อเปลี่ยนภาชนะหลอมที่ผลิตในประเทศไปใช้แทนภาชนะหลอมนำเข้าทั้งหมดในเตาหลอม 200 เตาทั่วประเทศ ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายด้านอุปกรณ์และวัสดุได้มากกว่า 60 ล้านหยวนต่อปี
IV. ฮีตซิงก์แบบคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดง/โมลิบดีนัม-ทองแดง (อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงและอุปกรณ์พลังงาน)
คำอธิบายผลิตภัณฑ์: ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่ วัสดุทังสเตน-ทองแดง WCu70/80 วัสดุซับสเตรตสำหรับแผ่นกระจายความร้อนแบบโมลิบดีนัม-ทองแดง (MoCu) และวัสดุซับสเตรตทังสเตน-ทองแดง ซึ่งใช้เป็นหลักในการบรรจุภัณฑ์ของหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU), หน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง (HBM), ทรานซิสเตอร์แบบไอจีบีที (IGBT) และเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า กระบวนการผลิตวัสดุชนิดนี้มีข้อได้เปรียบคือ สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำของทังสเตนและโมลิบดีนัมสามารถจับคู่กับชิปซิลิคอนและชิปแกลเลียมไนไตรด์ได้อย่างลงตัว ในขณะที่ทองแดงมีความสามารถในการนำความร้อนได้สูง จึงสามารถถ่ายเทความร้อนออกได้อย่างรวดเร็ว วัสดุคอมโพสิตชนิดนี้จึงสามารถแก้ไขปัญหาการลดความถี่และการล้มเหลวจากความร้อนของชิปประมวลผลประสิทธิภาพสูงสำหรับปัญญาประดิษฐ์ (AI) ภายใต้อุณหภูมิสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้กลายเป็นวัสดุทดแทนที่เหมาะสมสำหรับซับสเตรตทองแดงและอะลูมิเนียมแบบบริสุทธิ์
กรณีการนำไปใช้งานในอุตสาหกรรม:
การปรับปรุงระบบจัดการความร้อนสำหรับชิปประมวลผลกำลังสูงแบบ AI: ด้วยความต้องการกำลังประมวลผลที่เพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับโมเดล AI ขนาดใหญ่บนชิป GPU และ HBM ความหนาแน่นของอัตราการถ่ายเทความร้อนจึงเข้าใกล้ขีดจำกัดสูงสุดแล้ว วัสดุฐานทองแดงบริสุทธิ์แบบดั้งเดิมมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนไม่สอดคล้องกัน ส่งผลให้เกิดความล้มเหลวจากการเหนื่อยล้าของการเชื่อมภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน การใช้วัสดุฐานแผ่นกระจายความร้อนแบบคอมโพสิตโมลิบดีนัม-ทองแดง (MoCu) ไม่เพียงแต่ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสอดคล้องกับชิปซิลิคอนได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่ยังลดความต้านทานความร้อนลงอย่างมีนัยสำคัญ จึงแก้ไขปัญหาความล้มเหลวจากความร้อนของชิป AI ภายใต้การปฏิบัติงานความถี่สูงได้อย่างสิ้นเชิง และรับประกันการทำงานที่มั่นคงและต่อเนื่องของโครงสร้างพื้นฐานการประมวลผล
V. ชิ้นส่วนโลหะผสมทังสเตน-โมลิบดีนัมความแม่นยำสูง (อุตสาหกรรมชิ้นส่วนอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์)
คำอธิบายผลิตภัณฑ์: ผลิตภัณฑ์หลักคือชิ้นส่วนทังสเตน-โมลิบดีนัมความแม่นยำสูงสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น ชิ้นส่วนป้องกันเครื่องปลูกไอออน ฮีตเตอร์สำหรับระบบ MOCVD และวัสดุแผ่นกระจายความร้อนสำหรับการบรรจุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนเหล่านี้จำเป็นต้องรักษาความแม่นยำของมิติและเสถียรภาพทางกายภาพในระดับสูงมากภายใต้สภาวะสุญญากาศสูงขั้นสุดและสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน จึงนับเป็น "รากฐานที่มองไม่เห็น" ที่ทำให้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามารถดำเนินกระบวนการได้อย่างแม่นยำ
กรณีการนำไปใช้งานในอุตสาหกรรม:
การผลิตส่วนประกอบหลักของเครื่องปลูกไอออนสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศ: เพื่อตอบสนองต่อปัญหาที่เกิดจากการพึ่งพาการนำเข้าส่วนประกอบทังสเตน-โมลิบดีนัมระดับไฮเอนด์สำหรับเครื่องปลูกไอออนสำหรับเซมิคอนดักเตอร์รุ่น 3.5 เป็นเวลานาน บริษัทในประเทศ เช่น Xingyao Xincai ได้พัฒนาและผลิตส่วนประกอบทังสเตน-โมลิบดีนัมความแม่นยำที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.99% สำเร็จแล้ว ส่วนประกอบเหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานมากและให้สมรรถนะที่เสถียรภายใต้สภาวะสุญญากาศสูงอย่างต่อเนื่องขณะถูกโจมตีด้วยไอออน จนสามารถเข้าสู่ห่วงโซ่อุปทานของลูกค้าทั้งในและต่างประเทศได้สำเร็จ ทำลายการผูกขาดของบริษัทต่างประเทศ และบรรลุการทดแทนส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ด้วยสินค้าที่ผลิตภายในประเทศ
EN
ข่าวเด่น