Los metales preciosos presentes en los semiconductores incluyen metales del grupo del platino, como el iridio, el rodio y el rutenio. Aunque se utilizan en cantidades mínimas en los chips, su valor supera con creces al del oro. Para 2025, el proceso de 3 nm de TSMC utilizará tres veces más componentes reflectores de iridio que su proceso de 5 nm, con un solo chip que consume hasta 0,8 gramos de polvo de iridio. Estos metales preciosos presentes en los semiconductores están presentes en cantidades significativas en los materiales de desecho. DONGSHENG Precious Metals Recycling ha elevado las tasas de recuperación del 80 % al 99,5 % mediante tecnologías de biolixiviación y fundición de plasma. Se generan aproximadamente 1,2 toneladas de residuos de material objetivo con iridio por cada millón de chips de 7 nm, lo que proporciona una fuente estable de materia prima para las empresas de reciclaje de circuitos impresos .
La industria de los semiconductores depende de múltiples metales preciosos, cada uno con propiedades únicas. El iridio se usa ampliamente en la fabricación de chips de alta gama, en particular como componente en espejos reflectantes y recubrimientos resistentes a altas temperaturas. El rodio se aplica principalmente en electrodos y materiales catalíticos, con precios del rodio en la LME estables en torno a los 18.000 dólares por onza. El rutenio , que emerge como una alternativa a las interconexiones de cobre, demuestra un rendimiento excepcional en procesos avanzados. Su uso elimina la necesidad de diseñar una capa de barrera, reduciendo los pasos de fabricación en un 15 %. El consumo de molibdeno en semiconductores está aumentando rápidamente y se emplea en el diseño de líneas de palabra y estructuras de contacto. Permite la reducción del paso de las líneas de palabra de 65 nanómetros a menos de 60 nanómetros, reduciendo el área de la celda de almacenamiento en un 18 %. Aunque se usan en pequeñas cantidades, estos metales preciosos en semiconductores son materiales críticos para garantizar el rendimiento del chip.
En el mercado internacional, los precios de recuperación de metales preciosos en semiconductores muestran una pendiente marcada. Los precios de recuperación de chatarra de material objetivo de semiconductores (pureza ≥99,99%) alcanzan los 28-35 $/g, equivalente al 80% del precio del oro . La chatarra de catalizador alcanza aproximadamente los 21-28 $/g, menos los costos de purificación. Los residuos electrónicos, como los filtros de estaciones base 5G (que contienen 0,5 g de iridio por unidad), alcanzan los 17-25 $/g. Los mercados regionales presentan variaciones significativas, ya que el impuesto al carbono de la UE impulsa el alza de los precios de exportación de la chatarra que contiene iridio, creando vínculos entre el mercado nacional e internacional. Las empresas tecnológicamente avanzadas que emplean métodos de biolixiviación reducen el consumo de energía en un 70%, lo que implica una prima adicional de aproximadamente 4,2 $/g.
(Estos precios de reciclaje son sólo de referencia).
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Las aplicaciones de los objetivos de rutenio en el sector de los semiconductores están expandiendo rápidamente. Las investigaciones indican que el rutenio presenta ventajas significativas como novedosa solución de metalización, presentando una resistividad un 40 % menor que el tungsteno y eliminando la necesidad de diseñar una capa de barrera. La tecnología de deposición cíclica desarrollada por Lam Research permite un control preciso del tamaño de grano. Las películas de molibdeno de grano grueso superan al tungsteno, al rutenio e incluso al cobre en espesores inferiores a aproximadamente 7 nanómetros. El equipo de Kioxia descubrió que la adopción de líneas de palabra de rutenio aumentó la densidad de bits del chip en un 16,3 %, a la vez que redujo las tasas de erosión dieléctrica en un 92 %. Las pruebas de DRAM indican que los diseños de electrodos de rutenio prolongan el tiempo de retención de datos en un 47 %. Si bien los componentes de metales preciosos utilizados en estos semiconductores conllevan costos iniciales más elevados, ofrecen beneficios a largo plazo a los fabricantes de chips mediante la mejora de las tasas de rendimiento y el rendimiento del producto. Las estadísticas de fabricación de chips muestran que la deposición asistida por plasma puede aumentar la densidad de la película de rutenio hasta un 99,2 % y reducir los defectos en los límites de grano en un 43 %.
Aunque los metales preciosos representan solo una pequeña fracción del costo de los chips, son materiales esenciales e indispensables en los semiconductores. Desde los blancos de rutenio hasta los espejos de iridio, estos metales preciosos determinan los límites de rendimiento de los chips. A medida que los nodos de proceso se reducen, el valor de estos materiales aumentará constantemente, lo que convierte la recuperación de metales preciosos de los semiconductores en un negocio altamente rentable.
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