Les métaux précieux utilisés dans les semi-conducteurs comprennent des métaux du groupe du platine tels que l'iridium, le rhodium et le ruthénium. Bien qu'utilisés en quantités infimes dans les puces, leur valeur dépasse largement celle de l'or. D'ici 2025, le procédé 3 nm de TSMC utilisera trois fois plus de composants réflecteurs à base d'iridium que son procédé 5 nm, une seule puce consommant jusqu'à 0,8 gramme de poudre d'iridium. Ces métaux précieux présents dans les semi-conducteurs sont présents en quantités importantes dans les déchets. DONGSHENG Precious Metals Recycling a fait passer son taux de récupération de 80 % à 99,5 % grâce aux technologies de biolixiviation et de fusion plasma. Environ 1,2 tonne de déchets de matériaux cibles contenant de l'iridium est générée par million de puces de 7 nm, ce qui constitue une source stable de matières premières pour les entreprises de recyclage de circuits imprimés .
L'industrie des semi-conducteurs s'appuie sur de nombreux métaux précieux, chacun possédant des propriétés uniques. L'iridium est largement utilisé dans la fabrication de puces haut de gamme, notamment comme composant de miroirs réfléchissants et de revêtements résistants aux hautes températures. Le rhodium est principalement utilisé dans les électrodes et les matériaux catalytiques, son prix au LME se stabilisant autour de 18 000 dollars l'once. Le ruthénium , en pleine expansion comme alternative aux interconnexions en cuivre, affiche des performances exceptionnelles dans les procédés avancés. Son utilisation élimine le besoin de conception de couches barrières, réduisant ainsi les étapes de fabrication de 15 %. La consommation de molybdène dans les semi-conducteurs augmente rapidement. Il est utilisé dans la conception des lignes de mots et les structures de contact. Il permet de réduire le pas des lignes de mots de 65 nanomètres à moins de 60 nanomètres, réduisant ainsi la surface des cellules de stockage de 18 %. Bien qu'utilisés en faibles quantités, ces métaux précieux dans les semi-conducteurs sont des matériaux essentiels pour garantir les performances des puces.
Sur le marché international, les prix de récupération des métaux précieux dans les semi-conducteurs présentent une nette gradation. Les prix de récupération des déchets de matériaux cibles semi-conducteurs (pureté ≥ 99,99 %) atteignent 28 à 35 $/g, soit l'équivalent de 80 % du prix de l'or . Les déchets de catalyseurs se vendent environ 21 à 28 $/g, moins les coûts de purification. Les déchets électroniques tels que les filtres de stations de base 5G (contenant 0,5 g d'iridium par unité) se vendent entre 17 et 25 $/g. Les marchés régionaux présentent des variations importantes, la taxe carbone de l'UE faisant grimper les prix à l'exportation des déchets contenant de l'iridium, créant ainsi un lien entre les marchés nationaux et internationaux. Les entreprises technologiquement avancées qui utilisent des méthodes de biolixiviation réduisent leur consommation d'énergie de 70 %, ce qui leur permet de percevoir une prime supplémentaire d'environ 4,2 $/g.
(Ces prix de recyclage sont donnés à titre indicatif uniquement.)
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Les cibles en ruthénium développent rapidement leurs applications dans le secteur des semi-conducteurs. Les recherches indiquent que le ruthénium présente des avantages significatifs en tant que nouvelle solution de métallisation, avec une résistivité inférieure de 40 % à celle du tungstène et éliminant le besoin de conception de couche barrière. La technologie de dépôt cyclique développée par Lam Research permet un contrôle précis de la granulométrie. Les films de molybdène à gros grains surpassent le tungstène, le ruthénium et même le cuivre à des épaisseurs inférieures à environ 7 nanomètres. L'équipe de Kioxia a découvert que l'adoption de lignes de mots en ruthénium augmentait la densité de bits des puces de 16,3 % tout en réduisant les taux d'érosion diélectrique de 92 %. Les tests sur DRAM indiquent que les électrodes en ruthénium prolongent le temps de rétention des données de 47 %. Bien que les composants en métaux précieux utilisés dans ces semi-conducteurs entraînent des coûts initiaux plus élevés, ils offrent des avantages à long terme aux fabricants de puces grâce à des taux de rendement et des performances produits améliorés. Les statistiques de fabrication des puces montrent que le dépôt assisté par plasma peut augmenter la densité des films de ruthénium à 99,2 % et réduire les défauts aux joints de grains de 43 %.
Bien que les métaux précieux ne représentent qu'une faible part du coût des puces, ils constituent des matériaux essentiels et indispensables aux semi-conducteurs. Des cibles en ruthénium aux miroirs en iridium, ces métaux précieux déterminent les limites de performance des puces. À mesure que les nœuds de traitement continuent de se réduire, la valeur de ces matériaux va continuer d'augmenter, faisant de la récupération des métaux précieux des semi-conducteurs une activité hautement rentable.
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