Os metais preciosos nos semicondutores incluem os metais do grupo da platina, como o irídio, o ródio e o ruténio. Embora utilizados em quantidades mínimas em chips, o seu valor excede em muito o do ouro. Até 2025, o processo de 3 nm da TSMC utilizará três vezes mais componentes refletores à base de irídio do que o seu processo de 5 nm, com um único chip a consumir até 0,8 gramas de pó de irídio. Estes metais preciosos nos semicondutores estão presentes em quantidades significativas nos materiais residuais. A DONGSHENG Precious Metals Recycling elevou as taxas de recuperação de 80% para 99,5% através de tecnologias de biolixiviação e fundição de plasma. São geradas aproximadamente 1,2 toneladas de resíduos de material alvo contendo irídio por milhão de chips de 7 nm, fornecendo uma fonte estável de matéria-prima para as empresas de reciclagem de placas de circuito impresso .
A indústria de semicondutores depende de vários metais preciosos, cada um dos quais possui propriedades únicas. O irídio é amplamente utilizado no fabrico de chips de alta qualidade, particularmente como componente em espelhos refletores e revestimentos resistentes a altas temperaturas. O ródio é aplicado principalmente em elétrodos e materiais catalíticos, com os preços do ródio na LME a estabilizarem em torno dos 18.000 dólares por onça. O ruténio , emergindo como alternativa às interligações de cobre, demonstra um desempenho excepcional em processos avançados. A sua utilização elimina a necessidade de projeto da camada de barreira, reduzindo as etapas de fabrico em 15%. O consumo de molibdénio em semicondutores está a aumentar rapidamente, empregado no desenho de linhas de palavras e estruturas de contacto. Permite a redução do passo da linha de palavras de 65 nanómetros para menos de 60 nanómetros, reduzindo a área da célula de armazenamento em 18%. Embora utilizados em pequenas quantidades, estes metais preciosos em semicondutores são materiais críticos que garantem o desempenho do chip.
No mercado internacional, os preços de recuperação de metais preciosos em semicondutores apresentam um gradiente distinto. Os preços de recuperação para a sucata de material-alvo semicondutor (pureza ≥99,99%) atingem os 28–35 dólares/g, o equivalente a 80% do preço do ouro . A sucata de catalisadores custa aproximadamente 21–28 dólares/g, descontados os custos de purificação. Os resíduos eletrónicos, como os filtros de estação base 5G (contendo 0,5g de irídio por unidade), custam 17–25 dólares/g. Os mercados regionais apresentam variações significativas, com o imposto sobre o carbono da UE a aumentar os preços de exportação da sucata contendo irídio, criando uma ligação entre os mercados doméstico e internacional. As empresas tecnologicamente avançadas que empregam métodos de biolixiviação reduzem o consumo de energia em 70%, gerando um prémio adicional de aproximadamente 4,2 dólares/g.
(Estes preços de reciclagem são apenas para referência.)
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Os alvos de ruténio estão a expandir rapidamente as suas aplicações no setor de semicondutores. Pesquisas indicam que o ruténio demonstra vantagens significativas como nova solução de metalização, apresentando uma resistividade 40% inferior ao tungsténio e eliminando a necessidade de design da camada de barreira. A tecnologia de deposição cíclica desenvolvida pela Lam Research permite um controlo preciso do tamanho dos grãos. Os filmes de molibdénio de grãos grandes superam o tungsténio, o ruténio e até o cobre em espessuras abaixo de aproximadamente 7 nanómetros. A equipa da Kioxia descobriu que a adoção de linhas de palavras de ruténio aumentou a densidade de bits do chip em 16,3%, enquanto reduziu as taxas de erosão dielétrica em 92%. Os testes de DRAM indicam que os projetos de elétrodos de ruténio prolongam o tempo de retenção de dados em 47%. Embora os componentes de metais preciosos utilizados nestes semicondutores acarretem custos iniciais mais elevados, oferecem benefícios a longo prazo aos fabricantes de chips através de melhores taxas de rendimento e desempenho do produto. As estatísticas de fabrico de chips mostram que a deposição assistida por plasma pode aumentar a densidade do filme de ruténio para 99,2% e reduzir os defeitos de contorno de grão em 43%.
Embora os metais preciosos representem apenas uma pequena fração dos custos dos chips, são materiais essenciais e indispensáveis nos semicondutores. Desde alvos de ruténio a espelhos de irídio, estes metais preciosos determinam os limites de desempenho dos chips. À medida que os nós do processo continuam a diminuir, o valor destes materiais aumentará de forma constante, tornando a recuperação de metais preciosos a partir de semicondutores um negócio altamente lucrativo.
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