半导体在未来技术中的作用

与之前的几次革命一样，第四次工业革命(也被称为工业4.0)有可能改善世界各地人民的生活质量。随着5G网络、工业物联网(IoT)和人工智能(AI)等新创新，化工行业作为新赋能材料的供应商正在发挥重要作用。由此产生的创新提供了更智能的制造方法，建立了更强大的客户关系，并激发了越来越快的创新。

在基本层面上，工业4.0可以将数字和物理工具结合起来，提供收集、检查和利用信息的新机会。化工公司不仅可以利用广泛的工艺数据，还可以使化工行业改进操作流程并推进新的商业模式。这是提高效率和鼓励大规模创新的关键。

工业4.0已经被证明是许多科学领域供应链上的研究、开发和制造团队的一个令人兴奋的机会，自动化技术、集成解决方案和更小、更智能的工具成为常态。

数字世界的元素

工业4.0最大的影响开始在半导体行业兴起——这个行业负责推动数字化时代新技术的进步。数字技术需求的快速增长导致供应链日益紧张。反过来，高质量半导体的采购和制造材料正变得越来越具有挑战性。此外，由于半导体被认为是下一代技术的关键组成部分，找到合乎道德的材料采购途径将有助于推动未来工具的发展。

在元素周期表中包含的118种元素中，硅是最能代表半导体工业的元素。由于成本低、材料丰富和有用的电子特性，硅迅速成为半导体行业的支柱。然而，随着工业4.0和最近大功率电子产品的发展，对半导体提出了新的需求，新的化学物质和材料正在被探索，以带来电子设备发展的最新进展。

钴和镓等元素由于其理想的化学和物理特性，自各自被发现以来，一直在技术中使用。随着对可持续替代品和高效技术的需求增加，这些金属正在被重新研究，以满足当今的半导体需求。例如，镓材料越来越多地用于化合物半导体，如砷化镓和氮化镓。与纯硅半导体相比，这些合金提供了增强的电子迁移率和性能，特别是在现代高功率应用中。传统上，复合半导体的制造难度大，成本高。然而，金属有机化学气相沉积(MOCVD)利用高纯度的有机金属，为行业提供了一种技术，以确保可靠和具有成本效益的化合物半导体。

为了支持行业开发新型、高质量的化合物半导体，Umicore于2017年推出了一个创新的金属有机前驱体制造工厂。Umicore在位于德国Hanau的工厂生产三甲基镓(TMGa)，其制造工艺具有创新性、安全性和独特性。它提供了一种更加可持续和生态的生产方法，最大限度地减少危险的副流和材料损失，并将产量优化到接近100%。这使得它优于业内所有竞争的制造方法。

接下来的技术进步将依赖于最先进的半导体和传感器。特别是，随着业界对更智能和节能产品的期待，提高智能设备性能和效率的先进半导体的生产变得更加重要。

对高纯度金属的需求不断上升

世界经济论坛将先进化学和材料工业描述为一个关键的推动者工业4.0。这些科学有能力解决随着对新颖和创新技术需求的增加而出现的许多复杂挑战。化学创新克服工程问题的能力最好地体现在芯片布线上。

随着半导体器件的不断缩小，芯片制造商和工程师也不得不使互连变得更薄。如今，许多计算机芯片都包含了长达数十公里的铜线，这些铜线层层堆叠而成。然而，导线越窄越长，其电阻就越高，随着铜线的收缩，电迁移对芯片制造商来说就成了一个更大的问题。与铜相比，钴具有相似的固有电阻，但远不容易发生电迁移。因此，钴正在发展成为半导体器件制造中取代铜的最具吸引力的元素之一。然而，开发亚纳米级的布线方案非常复杂，只有通过精确的工程步骤才能实现。而且，由于有机金属化学成分有毒且对空气敏感，满足高纯度要求的专用设备是必不可少的。

公司有责任合乎道德地采购材料

在半导体行业内，钴材料还将提供一种可持续的替代方案，以继续电子设备的小型化，并减少对传统材料的需求，传统材料浪费资源，并为不断增长的性能需求提供低效途径。

在实施钴材料时，由于半导体行业对高纯度的要求，必须特别注意制造工艺。由于具有非常紧密的几何形状，CVD工艺中的任何微量金属杂质都可能是有害的。为了确保这些要求得到满足，制造商必须首先从高纯度的原材料开始。这是因为原料来源的任何短缺和切换都可能导致添加不可检测的杂质，但仍可能导致芯片级的缺陷和产量可靠性。此外，随着钴材料的加工，利用完善的质量控制流程以及供应链控制来确保正确的最终产品是至关重要的。

然而，在处理钴时，这不仅仅是采购高质量的起始材料的问题。由于钴矿开采的性质，企业有责任在道德上采购材料，探索有效的回收方法，以减少浪费，维护行业道德，提高流程效率。

Umicore采购无冲突的材料，并为全球客户提供各种可持续的路线和合乎道德的材料。Umicore继续在道德上确保大量钴原料的安全，同时投资于工程流程，将所有钴废物简化为自己冶炼厂的积极回收计划。在设计这一业务时，使用了许多复杂的化学物质，随着法规的变化，影响了金属的使用，Umicore是一家概述了其承诺并专注于可持续性和道德实践的公司。

回收及法规

随着电子设备制造中许多新的贵重金属应用的出现，精简和减少金属浪费将在确保供应链方面具有显著优势。

尽管没有被包括在最新版本中2021年欧盟冲突矿物条例在美国，不道德的钴矿开采已经对环境和社会景观产生了负面影响，其标准与锡、钽和钨矿相同。工匠式的采矿方法仍然经常被使用，这给矿工的健康带来了相当大的风险，更不用说对周围环境的破坏了。

随着现代制造商的供应商现在被要求同时遵守社会和环境法规，在整个供应链中提高透明度、可追溯性和风险管理是必要的。

Umicore是第一家在钴的整个生命周期中对其进行尽职调查的公司。这一全球解决方案不仅可以提高透明度，还可以跟踪整个冲突金属采矿业，并设定更高的基准。

公司必须制定开发新材料和新制造技术的战略计划

未来的白衬衫

随着对工业4.0技术的需求持续增长，实现传感器、数据中心和计算能力相结合支持全球创新的未来，需要一个广泛的化学和技术研究平台来进一步发展半导体。

为了确保半导体制造的持续卓越，公司必须制定开发新材料和新制造技术的战略计划。当与可靠的高质量和高纯度材料相结合时，这些因素可以激发更小、更智能和更强大的半导体技术。作为全球材料技术的领导者，Umicore是为最先进的电子应用开发和制造超高纯度化学品的专家。通过我们先进的产品和综合专业知识，我们正在与半导体行业合作，以满足工业4.0不断变化的需求。