مفارقة "الأرض النادرة" في صناعة أشباه الموصلات: كلما تقدمت، زادت الهشاشة

قيمة الأرض النادرة لصناعة أشباه الموصلات هي أساسا "أثر ولكن حاسمة" - استخدامها غالبا ما يمثل أقل من 0.1% من المجموع،ومع ذلك فإنها تحدد "السقف" من السلسلة الصناعية بأكملهاهذه السمة قد حبست صناعة أشباه الموصلات في مفارقة "أكثر تقدما، وأكثر اعتمادا":

من ناحية، كلما تقدمت عملية التصنيع، كلما ارتفعت نقاء وتنوع الأرض النادرة المطلوبة.يجب أن تصل نقاء مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون إلى 99.999٪ (5N grade) ، بينما بالنسبة لعملية 28 نانومتر ، 99.9٪ (3N grade) كافية.ارتفعت متطلبات وفرة النظائر للديسبروزيوم والتربيم من "أي نسبة" إلى "نظائر واحدة تمثل 99٪".

من ناحية أخرى، "لا يمكن استبدال" الأرض النادرة لا يمكن كسر على المدى القصير.لا يمكن لأي مادة أخرى أن تتطابق مع منتج الطاقة المغناطيسية من النيوديميوم الحديد البورونفي مجال العوامل الملمعة ، الانتقائية الكيميائية لـ CeO₂هو عشرة أضعاف ثاني أكسيد السيليكون؛ في المواد الكهربائية عالية k، تأثير ثنائي القطب الواجهة من اللثانوم ليس له عنصر بديل.وزارة الطاقة الأمريكية قد استثمرت مليار دولار في البحث عن بدائل للأراضي النادرة ولكن لم تتمكن بعد من تحقيق اختراق في مجال أشباه الموصلات.

هذا الاعتماد يعيد تشكيل المشهد الصناعي العالميمع احتياطياتها الاستراتيجية من الأرض النادرة من المقرر أن تزيد إلى 90 يومًا بحلول عام 2024لقد أصدرت الولايات المتحدة قانون CHIPS والعلوم، والذي يتطلب إنتاج كميات محلية من المغناطيس الدائم للأراضي النادرة بحلول عام 2030؛والصين لا تسيطر فقط على 60% من احتياطيات الأرض النادرة في العالم ولكن أيضا تمتلك أكثر من 90% من تقنيات الفصل والتنقية (مع نقاء فوق 5N). This competition over "industrial vitamins" is essentially a struggle for "voice" in the semiconductor industry - whoever controls rare earths will hold the "pause button" in the next-generation 3-nanometer and 2-nanometer process races.

الأرض النادرة ليست "سؤال متعدد الخيارات"، ولكن "سؤال إلزامي"

من رقصة آلة التصوير الحجري على نطاق نانوي إلى تحسين الترانزستورات على المستوى الذري، تدعم الأرض النادرة كل اختراق في صناعة أشباه الموصلات كـ "قوة غير مرئية".إنه يخبرنا بالحقيقة القاسية: "محيط النجوم" من التكنولوجيا البشرية غالبا ما يعتمد على "قبضة من التربة" في عمق الأرض.

عندما نتحدث عن استقلالية الشريحة، لا نركز فقط على آلات الطباعة الحجرية - أكثر أساسية من المعدات هي التحكم في الأرض النادرة، هذه "حجر الزاوية الاستراتيجي".الأرض النادرة ليست "الجهات الفاعلة الداعمة" لصناعة أشباه الموصلاتفي المستقبل، مع تطور الحوسبة الكمومية، رقائق الذكاء الاصطناعي، وغيرها من المجالات المتطورة،هذا "صراع السلطة في العالم المجهري" قد بدأ للتووبالنسبة لكل شخص عادي، فإن كل مسحة سلسة على هاتفك قد تكون مدعومة بـ "تعزيز النكهة" من منجم الأرض النادرة - صامت وغير مثير للاهتمام، ولكنه يحدد مستقبل التكنولوجيا.