अर्धचालकों में मौजूद कीमती धातुएँ जिन्हें आप नज़रअंदाज़ नहीं कर सकते

अर्धचालकों में बहुमूल्य धातुओं में प्लैटिनम समूह की धातुएँ जैसे इरिडियम, रोडियम और रूथेनियम शामिल हैं। हालाँकि चिप्स में इनका उपयोग बहुत कम मात्रा में होता है, फिर भी इनका मूल्य सोने से कहीं अधिक है। 2025 तक, TSMC की 3nm प्रक्रिया अपनी 5nm प्रक्रिया की तुलना में तीन गुना अधिक इरिडियम-आधारित परावर्तक घटकों का उपयोग करेगी, जिसमें एक चिप में 0.8 ग्राम तक इरिडियम पाउडर की खपत होगी। अर्धचालकों में ये बहुमूल्य धातुएँ अपशिष्ट पदार्थों में महत्वपूर्ण मात्रा में मौजूद होती हैं। डोंगशेंग बहुमूल्य धातु पुनर्चक्रण ने बायोलीचिंग और प्लाज्मा प्रगलन तकनीकों के माध्यम से पुनर्प्राप्ति दर को 80% से बढ़ाकर 99.5% कर दिया है। प्रति मिलियन 7nm चिप्स से लगभग 1.2 टन इरिडियम युक्त लक्षित सामग्री अपशिष्ट उत्पन्न होता है, जो मुद्रित सर्किट बोर्ड पुनर्चक्रण उद्यमों के लिए कच्चे माल का एक स्थिर स्रोत प्रदान करता है।

अर्धचालकों में कीमती धातुओं के अनुप्रयोग

अर्धचालक उद्योग कई बहुमूल्य धातुओं पर निर्भर करता है, जिनमें से प्रत्येक के अपने अनूठे गुण होते हैं। इरीडियम का उपयोग उच्च-स्तरीय चिप निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है, विशेष रूप से परावर्तक दर्पणों और उच्च-तापमान प्रतिरोधी कोटिंग्स में एक घटक के रूप में। रोडियम का उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड और उत्प्रेरक सामग्रियों में किया जाता है, LME रोडियम की कीमतें लगभग $18,000 प्रति औंस पर स्थिर हैं। रूथेनियम , जो तांबे के इंटरकनेक्ट के विकल्प के रूप में उभर रहा है, उन्नत प्रक्रियाओं में असाधारण प्रदर्शन प्रदर्शित करता है। इसका उपयोग अवरोधक परत डिज़ाइन की आवश्यकता को समाप्त करता है, जिससे निर्माण चरण 15% कम हो जाते हैं। अर्धचालकों में मोलिब्डेनम की खपत तेज़ी से बढ़ रही है, जिसका उपयोग वर्डलाइन डिज़ाइन और संपर्क संरचनाओं में किया जाता है। यह वर्डलाइन पिच को 65 नैनोमीटर से घटाकर 60 नैनोमीटर से नीचे करने में सक्षम बनाता है, जिससे भंडारण सेल क्षेत्र 18% कम हो जाता है। यद्यपि कम मात्रा में उपयोग किया जाता है, अर्धचालकों में ये बहुमूल्य धातुएँ चिप के प्रदर्शन को सुनिश्चित करने वाली महत्वपूर्ण सामग्रियाँ हैं।

अर्धचालकों में कीमती धातुओं के लिए वसूली मूल्य

अंतर्राष्ट्रीय बाजार में, अर्धचालकों में बहुमूल्य धातुओं की पुनर्प्राप्ति कीमतें एक विशिष्ट प्रवणता दर्शाती हैं। अर्धचालक लक्ष्य सामग्री स्क्रैप (शुद्धता ≥99.99%) की पुनर्प्राप्ति कीमतें $28-35/ग्राम तक पहुँच जाती हैं, जो सोने की कीमत के 80% के बराबर है। उत्प्रेरक स्क्रैप की कीमत शुद्धिकरण लागत को छोड़कर लगभग $21-28/ग्राम होती है। 5G बेस स्टेशन फ़िल्टर (प्रति इकाई 0.5 ग्राम इरिडियम युक्त) जैसे इलेक्ट्रॉनिक कचरे की कीमत $17-25/ग्राम होती है। क्षेत्रीय बाजारों में महत्वपूर्ण भिन्नताएँ दिखाई देती हैं, यूरोपीय संघ के कार्बन कर के कारण इरिडियम युक्त स्क्रैप की निर्यात कीमतें बढ़ जाती हैं, जिससे घरेलू-अंतर्राष्ट्रीय बाजार में जुड़ाव बनता है। तकनीकी रूप से उन्नत उद्यम बायोलीचिंग विधियों का उपयोग करके ऊर्जा खपत को 70% तक कम कर देते हैं, जिससे लगभग $4.2/ग्राम का अतिरिक्त प्रीमियम प्राप्त होता है।

(ये रीसाइक्लिंग कीमतें केवल संदर्भ के लिए हैं।)

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अर्धचालक उद्योग में बहुमूल्य धातु घटक

अर्धचालक क्षेत्र में रूथेनियम लक्ष्य तेज़ी से अपने अनुप्रयोगों का विस्तार कर रहे हैं। शोध दर्शाते हैं कि रूथेनियम एक नए धातुकरण समाधान के रूप में महत्वपूर्ण लाभ प्रदर्शित करता है, जिसमें टंगस्टन की तुलना में 40% कम प्रतिरोधकता होती है और अवरोध परत डिज़ाइन की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। लैम रिसर्च द्वारा विकसित चक्रीय निक्षेपण तकनीक सटीक कण आकार नियंत्रण को सक्षम बनाती है। बड़े कण वाली मोलिब्डेनम फ़िल्में लगभग 7 नैनोमीटर से कम मोटाई पर टंगस्टन, रूथेनियम और यहाँ तक कि तांबे से भी बेहतर प्रदर्शन करती हैं। कियॉक्सिया की टीम ने पाया कि रूथेनियम वर्डलाइन्स को अपनाने से चिप बिट घनत्व में 16.3% की वृद्धि हुई जबकि परावैद्युत क्षरण दर में 92% की कमी आई। DRAM परीक्षण दर्शाते हैं कि रूथेनियम इलेक्ट्रोड डिज़ाइन डेटा अवधारण समय को 47% तक बढ़ा देते हैं। हालाँकि इन अर्धचालकों में प्रयुक्त बहुमूल्य धातु घटकों की प्रारंभिक लागत अधिक होती है, लेकिन वे बेहतर उपज दरों और उत्पाद प्रदर्शन के माध्यम से चिप निर्माताओं को दीर्घकालिक लाभ प्रदान करते हैं। चिप निर्माण के आंकड़े दर्शाते हैं कि प्लाज्मा-सहायता प्राप्त जमाव से रूथेनियम फिल्म घनत्व 99.2% तक बढ़ सकता है और कण सीमा दोष 43% तक कम हो सकता है।

यद्यपि कीमती धातुएँ चिप की लागत का केवल एक छोटा सा हिस्सा होती हैं, फिर भी अर्धचालकों में ये अपरिहार्य और महत्वपूर्ण सामग्री हैं। रूथेनियम लक्ष्यों से लेकर इरिडियम दर्पणों तक, ये कीमती धातुएँ चिप्स की प्रदर्शन सीमाएँ निर्धारित करती हैं। जैसे-जैसे प्रक्रिया नोड्स सिकुड़ते जा रहे हैं, इन सामग्रियों का मूल्य लगातार बढ़ता जाएगा, जिससे अर्धचालकों से कीमती धातु की वसूली एक अत्यधिक लाभदायक व्यवसाय बन जाएगा।