Nghịch lý "Đất hiếm" trong ngành công nghiệp bán dẫn: Càng tiên tiến, càng dễ bị tổn thương

Giá trị của đất hiếm đối với ngành công nghiệp bán dẫn về cơ bản là "dấu vết nhưng mang tính quyết định" - việc sử dụng chúng thường chiếm chưa đến 0,1% tổng số, nhưng chúng quyết định "trần" của toàn bộ chuỗi công nghiệp. Đặc điểm này đã khiến ngành công nghiệp bán dẫn rơi vào nghịch lý "càng tiên tiến, càng phụ thuộc":

Một mặt, quá trình sản xuất càng tiên tiến, độ tinh khiết và sự đa dạng của đất hiếm cần thiết càng cao. Đối với quy trình 3 nanomet, độ tinh khiết của nam châm neodymium-sắt-boron cần đạt 99,999% (cấp 5N), trong khi đối với quy trình 28 nanomet, 99,9% (cấp 3N) là đủ; các yêu cầu về độ phong phú đồng vị đối với dysprosium và terbium đã tăng từ "bất kỳ tỷ lệ nào" lên "một đồng vị chiếm 99%".

Mặt khác, "tính không thể thay thế" của đất hiếm không thể bị phá vỡ trong ngắn hạn. Trong lĩnh vực nam châm vĩnh cửu, không có vật liệu nào khác có thể sánh được với sản phẩm năng lượng từ tính của neodymium-sắt-boron; trong lĩnh vực chất đánh bóng, tính chọn lọc hóa học của CeO₂ gấp mười lần so với silicon dioxide; trong chất điện môi high-k, hiệu ứng lưỡng cực giao diện của lanthanum không có nguyên tố thay thế. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã đầu tư 1 tỷ đô la để tìm kiếm các chất thay thế đất hiếm nhưng vẫn chưa đạt được bước đột phá trong lĩnh vực bán dẫn.

Sự phụ thuộc này đang định hình lại bối cảnh công nghiệp toàn cầu. Nhật Bản không tiếc chi phí để dự trữ dysprosium và terbium, với dự trữ chiến lược đất hiếm của nước này dự kiến sẽ tăng lên 90 ngày vào năm 2024; Hoa Kỳ đã thông qua Đạo luật CHIPS và Khoa học, yêu cầu sản xuất hàng loạt trong nước nam châm vĩnh cửu đất hiếm vào năm 2030; và Trung Quốc không chỉ kiểm soát 60% trữ lượng đất hiếm của thế giới mà còn nắm giữ hơn 90% công nghệ tách và tinh chế (với độ tinh khiết trên 5N). Cuộc cạnh tranh này về "vitamin công nghiệp" về cơ bản là một cuộc đấu tranh giành "tiếng nói" trong ngành công nghiệp bán dẫn - ai kiểm soát đất hiếm sẽ nắm giữ "nút tạm dừng" trong các cuộc đua quy trình 3 nanomet và 2 nanomet thế hệ tiếp theo.

Đất hiếm không phải là một "câu hỏi trắc nghiệm", mà là một "câu hỏi bắt buộc"

Từ vũ điệu ở cấp độ nano của máy in thạch bản đến việc tối ưu hóa transistor ở cấp độ nguyên tử, đất hiếm hỗ trợ mọi đột phá trong ngành công nghiệp bán dẫn như một "lực lượng vô hình". Nó cho chúng ta biết một sự thật nghiệt ngã: "biển sao" của công nghệ con người thường phụ thuộc vào một "nắm đất" sâu trong lòng đất.

Khi chúng ta nói về quyền tự chủ chip, đừng chỉ tập trung vào máy in thạch bản - quan trọng hơn thiết bị là việc kiểm soát đất hiếm, "nền tảng chiến lược" này. Đất hiếm không phải là "diễn viên phụ" của ngành công nghiệp bán dẫn, mà là "điểm sống còn". Trong tương lai, với sự phát triển của điện toán lượng tử, chip AI và các lĩnh vực tiên tiến khác, nhu cầu về đất hiếm sẽ tăng theo cấp số nhân. "Cuộc chiến quyền lực trong thế giới vi mô" này chỉ mới bắt đầu. Và đối với mỗi người bình thường, mỗi lần vuốt trơn tru trên điện thoại của bạn có thể được hỗ trợ bởi một "chất tăng hương vị" từ một mỏ đất hiếm - thầm lặng và kín đáo, nhưng lại quyết định tương lai của công nghệ.