Toàn bộ chuỗi giá trị bán dẫn (bao gồm sản xuất phôi, lắng đọng màng mỏng, tăng trưởng tinh thể ở nhiệt độ cao, linh kiện thiết bị và đóng gói tiên tiến) đều phụ thuộc rất nhiều vào hai kim loại chịu lửa siêu tinh khiết này là vonfram và molypden. Với điểm nóng chảy cực cao (3422°C đối với vonfram và 2622°C đối với molypden), cùng các đặc tính như giải phóng tạp chất thấp, hệ số giãn nở nhiệt thấp, điện trở suất thấp và áp suất hơi thấp trong môi trường chân không, các sản phẩm cốt lõi được phân thành năm nhóm. Phần sau đây, dựa trên các trường hợp sản xuất thực tế từ các nhà máy phôi hàng đầu toàn cầu và các công ty lưu trữ lớn, sẽ phân tích chi tiết ứng dụng trong ngành công nghiệp cũng như kết quả triển khai của từng nhóm sản phẩm.
1. Bia phún xạ vonfram/molypden siêu tinh khiết
Mô tả sản phẩm: Các sản phẩm cốt lõi bao gồm các mục tiêu molypden siêu tinh khiết cấp 5N/6N, các mục tiêu vonfram, các mục tiêu hợp kim vonfram-titan và các mục tiêu hợp kim molypden (kích thước từ 8 inch đến 12 inch), chủ yếu được sử dụng trong các quy trình PVD (Lắng đọng pha hơi vật lý) nhằm tạo lớp màng kim loại trên các tấm wafer silicon. Trong các công nghệ quy trình truyền thống ở mức 28 nm trở lên, các mục tiêu vonfram chiếm ưu thế trong việc lấp đầy các lỗ tiếp xúc và các lớp chắn cổng; trong khi đó, trong các quy trình logic tiên tiến ở mức 3 nm/7 nm và bộ nhớ 3D NAND có 300 lớp trở lên, các mục tiêu molypden đang đẩy nhanh tốc độ thay thế các mục tiêu vonfram. Ở cùng một độ rộng đường kẻ, điện trở suất của molypden thấp hơn 40% so với vonfram, và việc xếp chồng theo tỷ lệ khung hình cao không yêu cầu sử dụng các lớp chắn TiN, từ đó cải thiện đáng kể mật độ lưu trữ.
Các ví dụ thực tiễn ứng dụng trong ngành công nghiệp:
Nâng cấp dây chuyền sản xuất NAND 3D 375 lớp của SK Hynix: Khi số lớp xếp chồng vượt quá 300, các đường từ (word lines) bằng vonfram 286 lớp ban đầu gặp phải sự gia tăng mạnh về điện trở, độ trễ đọc/ghi quá cao và lớp chặn chiếm không gian theo chiều dọc. Do đó, SK Hynix đã triển khai toàn bộ vật liệu đích molypden siêu tinh khiết cấp 6N, trang bị lò ALD (Atomic Layer Deposition – Phủ từng lớp nguyên tử) chuyên dụng và loại bỏ hoàn toàn lớp chặn TiN. Mỗi mẻ có thể nạp tới 100 đĩa wafer kích thước 300 mm. Sau nâng cấp, diện tích mỗi chip trên đơn vị diện tích giảm 18%, mật độ bit tăng 16,3%; điện trở tiếp xúc giảm 56% và tốc độ đọc/ghi tăng 22%. Việc cắt giảm 15% số công đoạn lắng đọng giúp tiết kiệm chi phí hơn 10 triệu Nhân dân tệ mỗi tháng cho mỗi nhà máy. Dự kiến đến cuối năm 2026, nhà máy Cheongju của SK Hynix sẽ đạt năng lực sản xuất hàng loạt đầy đủ, với lượng molypden đích nhập khẩu hàng tháng vượt quá 2 tấn.
Dự án thay thế trong nước cho công nghệ Xtacking 3.0 của Changan Storage: Dây chuyền sản xuất NAND 3D 232 lớp của Changan Storage trước đây phụ thuộc rất nhiều vào các mục tiêu molypden của Nishin Metal (Nhật Bản). Jin Mo Shares, hợp tác cùng Longhua Technology, đã hoàn thành chứng nhận trong nước đối với vật liệu mục tiêu molypden siêu tinh khiết cấp độ 5N5 và cung cấp vật liệu mục tiêu kích thước 12 inch. Kết quả đo thực tế cho thấy hàm lượng tạp chất của vật liệu mục tiêu trong nước thấp hơn 0,1 ppm, độ đồng đều màng tương đương sản phẩm nhập khẩu, đồng thời chi phí tiêu hao thiết bị cho mỗi bộ giảm 32%. Năm 2025, hai bên ký thỏa thuận dài hạn trong 3 năm, giúp giảm chi phí tiêu hao nhập khẩu hơn 120 triệu Nhân dân tệ mỗi năm, từ đó đạt được kiểm soát độc lập đối với các vật liệu phủ lõi dùng trong lưu trữ.
2. Khí tiền xử lý CVD
Mô tả sản phẩm: Sản phẩm cốt lõi là khí tiền xử lý dựa trên molypden có độ tinh khiết cao, chủ yếu được sử dụng trong các quy trình CVD (Lắng đọng pha hơi hóa học). So với các mục tiêu phún xạ PVD, khí tiền xử lý có thể đạt được khả năng phủ bước (step coverage) vượt trội hơn và độ lấp đầy màng đồng đều hơn trong quá trình lắng đọng các đường từ (word lines) của bộ nhớ NAND 3D có tỷ lệ khía cạnh cực cao (ví dụ như trên 375 lớp), trở thành vật liệu tiêu hao cốt lõi hỗ trợ việc triển khai bộ nhớ flash NAND với số lớp cực cao.
Các ví dụ thực tiễn ứng dụng trong ngành công nghiệp:
Cập nhật quy trình sản xuất dây chuyền sản xuất NAND 3D có 375 lớp của các tập đoàn lưu trữ toàn cầu: Trước sự gia tăng theo cấp số nhân về độ khó trong quá trình khắc rãnh và lắng đọng màng cho NAND 3D có số lớp cực cao, các tập đoàn lưu trữ hàng đầu như Samsung và SK Hynix trong các nâng cấp dây chuyền sản xuất NAND 375 lớp đã trang bị đầy đủ hệ thống cung cấp khí tiền xử lý molypden chịu nhiệt độ cao. Do yêu cầu cực kỳ khắt khe đối với các khí tiền thân về kiểm soát tạp chất và công thức hóa hơi ở nhiệt độ cao, các nhà cung cấp hàng đầu như Yaco Technology đã thành công trong việc cung cấp công nghệ tiền thân molypden cấp độ 6N cho Samsung và SK Hynix, hoàn toàn phù hợp với quy trình lắng đọng CVD mới nhất cho đường từ (word line) bằng molypden trong NAND thế hệ mới. Nhu cầu dài hạn đã bùng nổ song hành cùng năng lực sản xuất NAND cao cấp.
Các thành phần cấu trúc molypden–vonfram chịu nhiệt độ cao (ngành tăng trưởng tinh thể và xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao)
Mô tả sản phẩm: Các sản phẩm cốt lõi bao gồm chén nung molypden, xe đẩy vật liệu molypden, tấm chắn nhiệt molypden, các bộ phận đỡ bằng hợp kim molypden TZM, dải gia nhiệt molypden và các phần tử gia nhiệt vonfram, thích hợp cho quá trình ủ chân không/hydrogen ở nhiệt độ 1000–1800°C, tăng trưởng tinh thể ngọc lam (sapphire) xanh, lò epitaxy cacbua silic, v.v. trong các điều kiện khắc nghiệt. Thép không gỉ và các hợp kim dựa trên niken dễ bị biến dạng chảy rão và nứt do oxy hóa ở nhiệt độ trên 1000°C, trong khi molypden/vonfram không bị oxy hóa hay giải phóng tạp chất trong môi trường khí trơ, đồng thời khả năng chống chảy rão của molypden TZM cao gấp đôi so với molypden nguyên chất, từ đó hiệu quả ngăn ngừa nhiễm kim loại vào wafer.
Các ví dụ thực tiễn ứng dụng trong ngành công nghiệp:
Nâng cấp lò tăng trưởng sapphire xanh LED mini tại Sanan Optoelectronics: Ban đầu, Sanan Optoelectronics sử dụng chén nung molypden nhập khẩu để tăng trưởng sapphire xanh, với tuổi thọ chỉ 90 ngày. Việc lò phải ngừng hoạt động thường xuyên đã hạn chế nghiêm trọng năng lực sản xuất. Bằng cách sử dụng chén nung molypden thành mỏng được chế tạo từ phôi molypden độ tinh khiết cao Mo-1 và đánh bóng bề mặt bên trong đạt độ bóng gương, tuổi thọ liên tục của một chén nung đơn tăng lên 280 ngày (cải thiện gấp 3 lần), tỷ lệ thu hoạch tăng trưởng tăng từ 82% lên 91%, và sản lượng nền (substrate) hàng năm trên mỗi lò tăng thêm 120.000 miếng. Sau khi 200 lò tăng trưởng trên toàn quốc được thay thế hoàn toàn bằng chén nung sản xuất trong nước, khoản tiết kiệm chi phí thiết bị và vật liệu hàng năm vượt quá 60 triệu Nhân dân tệ.
IV. Các bộ tản nhiệt hợp kim vonfram–đồng/vonfram–đồng (ngành công nghiệp đóng gói tiên tiến và thiết bị điện công suất cao)
Mô tả sản phẩm: Các sản phẩm cốt lõi bao gồm các chất nền tản nhiệt WCu70/80 (vonfram–đồng), MoCu (molypden–đồng) và các chất nền vonfram–đồng, chủ yếu được sử dụng để đóng gói GPU, HBM (bộ nhớ băng thông cao), IGBT và bán dẫn công suất. Việc thích ứng quy trình dựa trên: hệ số giãn nở nhiệt thấp của vonfram và molypden phù hợp hoàn hảo với chip silicon và gallium nitride, trong khi độ dẫn nhiệt cao của đồng cho phép tản nhiệt nhanh chóng. Vật liệu tổ hợp này hiệu quả giải quyết vấn đề giảm tần số và hỏng hóc do nhiệt của các chip AI có khả năng tính toán lớn khi hoạt động ở nhiệt độ cao, trở thành lựa chọn thay thế lý tưởng cho các chất nền bằng đồng nguyên chất và nhôm.
Ví dụ triển khai trong ngành công nghiệp:
Nâng cấp hệ thống quản lý nhiệt cho các chip tính toán công suất lớn dùng trong AI: Với nhu cầu về công suất tính toán ngày càng tăng đối với các mô hình AI lớn trên chip GPU và HBM, mật độ thông lượng nhiệt đã đạt đến giới hạn. Các nền tảng đồng nguyên chất truyền thống, do hệ số giãn nở nhiệt không tương thích, dễ bị hư hỏng do mỏi mối hàn dưới điều kiện chu kỳ nhiệt độ cao trong thời gian dài. Việc sử dụng nền tản nhiệt hợp kim molypden-đồng (MoCu) không chỉ đạt được sự khớp hoàn hảo về hệ số giãn nở nhiệt với chip silicon mà còn giảm đáng kể điện trở nhiệt, từ đó giải quyết triệt để vấn đề thất bại do nhiệt của chip AI trong điều kiện hoạt động tần số cao, đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài cho cơ sở hạ tầng tính toán.
V. Các bộ phận chính xác làm từ hợp kim vonfram–molypden (ngành linh kiện thiết bị bán dẫn)
Mô tả sản phẩm: Các sản phẩm cốt lõi là các bộ phận chính xác làm từ vonfram và molypden dành cho thiết bị bán dẫn, chẳng hạn như các bộ phận chắn bức xạ cho máy cấy ion, bộ gia nhiệt MOCVD và vật liệu tản nhiệt cho bao bì điện tử. Những bộ phận này cần duy trì độ chính xác kích thước cực cao và độ ổn định về mặt vật lý trong môi trường chân không cực cao và có tính ăn mòn, trở thành "nền tảng vô hình" giúp thiết bị bán dẫn thực hiện các quy trình chính xác.
Ví dụ triển khai trong ngành công nghiệp:
Việc nội địa hóa các thành phần cốt lõi của máy cấy ion bán dẫn: Nhằm giải quyết vấn đề nan giải về việc phụ thuộc lâu dài vào nhập khẩu các thành phần vonfram – molypden cao cấp cho máy cấy ion bán dẫn thế hệ 3,5, các doanh nghiệp trong nước như Xingyao Xincai đã thành công trong việc nghiên cứu, phát triển và sản xuất các thành phần vonfram – molypden chính xác có độ tinh khiết trên 99,99%. Những thành phần này có tuổi thọ cực kỳ dài và hiệu năng ổn định trong điều kiện bắn phá ion chân không cao kéo dài, từ đó đã chính thức gia nhập chuỗi cung ứng của cả khách hàng trong nước và quốc tế, phá vỡ sự độc quyền của các công ty nước ngoài và đạt được việc thay thế nội địa đối với các thành phần then chốt của thiết bị bán dẫn.
EN
Tin nóng