المعادن الثمينة في أشباه الموصلات التي لا يمكنك تفويتها

تشمل المعادن الثمينة في أشباه الموصلات معادن مجموعة البلاتين، مثل الإيريديوم والروديوم والروثينيوم. ورغم استخدامها بكميات ضئيلة في الرقائق، إلا أن قيمتها تفوق قيمة الذهب بكثير. بحلول عام 2025، ستستخدم عملية 3 نانومتر من شركة TSMC مكونات عاكسة قائمة على الإيريديوم أكثر بثلاث مرات من عملية 5 نانومتر، حيث تستهلك الشريحة الواحدة ما يصل إلى 0.8 غرام من مسحوق الإيريديوم. توجد هذه المعادن الثمينة في أشباه الموصلات بكميات كبيرة في مواد النفايات. وقد رفعت شركة دونغشنغ لإعادة تدوير المعادن الثمينة معدلات الاسترداد من 80% إلى 99.5% من خلال تقنيات الاستخلاص الحيوي وصهر البلازما. يُنتج حوالي 1.2 طن من نفايات المواد المستهدفة المحتوية على الإيريديوم لكل مليون رقاقة 7 نانومتر، مما يوفر مصدرًا مستقرًا للمواد الخام لمشاريع إعادة تدوير لوحات الدوائر المطبوعة .

تطبيقات المعادن الثمينة في أشباه الموصلات

تعتمد صناعة أشباه الموصلات على العديد من المعادن الثمينة، ولكل منها خصائص فريدة. يُستخدم الإيريديوم على نطاق واسع في تصنيع الرقائق عالية الجودة، وخاصةً كمكون في المرايا العاكسة والطلاءات المقاومة لدرجات الحرارة العالية. يُستخدم الروديوم بشكل أساسي في الأقطاب الكهربائية والمواد الحفازة، حيث استقرت أسعار روديوم LME عند حوالي 18000 دولار للأونصة. يُظهر الروثينيوم ، الذي ظهر كبديل للوصلات النحاسية، أداءً استثنائيًا في العمليات المتقدمة. يُلغي استخدامه الحاجة إلى تصميم طبقة الحاجز، مما يقلل خطوات التصنيع بنسبة 15%. يتزايد استهلاك الموليبدينوم في أشباه الموصلات بسرعة، ويُستخدم في تصميم خطوط الكلمة وهياكل التلامس. يُمكّن من تقليل درجة حدة خطوط الكلمة من 65 نانومتر إلى أقل من 60 نانومتر، مما يُقلص مساحة خلية التخزين بنسبة 18%. على الرغم من استخدامه بكميات صغيرة، إلا أن هذه المعادن الثمينة في أشباه الموصلات تُعد مواد أساسية تضمن أداء الرقاقة.

أسعار استرداد المعادن الثمينة في أشباه الموصلات

في السوق العالمية، تُظهر أسعار استعادة المعادن النفيسة في أشباه الموصلات تفاوتًا واضحًا. تصل أسعار استعادة خردة المواد المستهدفة لأشباه الموصلات (بدرجة نقاء ≥ 99.99%) إلى ما بين 28 و35 دولارًا أمريكيًا للغرام، أي ما يعادل 80% من سعر الذهب . يُباع خردة المحفزات بسعر يتراوح بين 21 و28 دولارًا أمريكيًا للغرام تقريبًا، بعد خصم تكاليف التنقية. أما النفايات الإلكترونية، مثل مرشحات محطات الجيل الخامس (التي تحتوي على 0.5 غرام من الإيريديوم لكل وحدة)، فتتراوح أسعارها بين 17 و25 دولارًا أمريكيًا للغرام. وتُظهر الأسواق الإقليمية تفاوتات كبيرة، حيث أدت ضريبة الكربون التي فرضها الاتحاد الأوروبي إلى ارتفاع أسعار تصدير الخردة المحتوية على الإيريديوم، مما أدى إلى ربط السوق المحلية بالسوق الدولية. وتُقلل الشركات المتقدمة تكنولوجيًا التي تستخدم أساليب الاستخلاص البيولوجي من استهلاك الطاقة بنسبة 70%، مما يُحقق زيادة إضافية تُقدر بحوالي 4.2 دولار أمريكي للغرام.

(أسعار إعادة التدوير هذه هي للإشارة فقط.)

صفحات أخرى ذات صلة بأسعار إعادة تدوير المعادن.

• كم قيمة خردة التيتانيوم؟

• سعر خردة التيتانيوم

• أفضل تقنيات إعادة تدوير التيتانيوم وأسعارها

• سعر خردة النيكل

• أسعار الخردة المعدنية الثمينة

مكونات المعادن الثمينة في صناعة أشباه الموصلات

تتوسع تطبيقات الروثينيوم بسرعة في قطاع أشباه الموصلات. تشير الأبحاث إلى أن الروثينيوم يُظهر مزايا كبيرة كحل جديد للمعدنة، حيث يتميز بمقاومة أقل بنسبة 40% من التنغستن، مما يُغني عن تصميم طبقة حاجزة. تُمكّن تقنية الترسيب الدوري المُطورة من لام ريسيرش من التحكم الدقيق في حجم الحبيبات. تتفوق أغشية الموليبدينوم كبيرة الحبيبات على التنغستن والروثينيوم، وحتى النحاس، عند سماكات أقل من 7 نانومتر تقريبًا. اكتشف فريق كيوكسيا أن اعتماد خطوط كلمات الروثينيوم يزيد من كثافة بتات الشريحة بنسبة 16.3% مع تقليل معدلات تآكل العازل بنسبة 92%. تشير اختبارات ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) إلى أن تصميمات أقطاب الروثينيوم تُطيل وقت الاحتفاظ بالبيانات بنسبة 47%. على الرغم من أن مكونات المعادن الثمينة المستخدمة في أشباه الموصلات هذه تحمل تكاليف أولية أعلى، إلا أنها تُحقق فوائد طويلة الأجل لمُصنعي الرقائق من خلال تحسين معدلات الإنتاجية وأداء المنتج. تظهر إحصائيات تصنيع الرقائق أن الترسيب بمساعدة البلازما يمكن أن يزيد كثافة فيلم الروثينيوم إلى 99.2٪ ويقلل عيوب حدود الحبوب بنسبة 43٪.

على الرغم من أن المعادن النفيسة لا تُشكل سوى جزء ضئيل من تكاليف الرقائق، إلا أنها مواد أساسية لا غنى عنها في أشباه الموصلات. من أهداف الروثينيوم إلى مرايا الإيريديوم، تُحدد هذه المعادن النفيسة حدود أداء الرقائق. ومع استمرار انكماش عقد العمليات، ستزداد قيمة هذه المواد باستمرار، مما يجعل استخلاص المعادن النفيسة من أشباه الموصلات عملاً مربحًا للغاية.