提起钨,大众印象多停留在硬质合金刀具、老式白炽灯灯丝。但这种熔点高达3422℃的金属,早已飞出“寻常百姓家”,一头扎进存储芯片的纳米世界,另一头奔赴核聚变的极端高温环境。
作为中国、美国、欧盟等多国列入清单的关键矿产,钨正在完成从工业耗材到尖端科技底座的身份跃迁。
在存储芯片产业,钨曾经是无可替代的底层材料。
3D NAND 闪存、DRAM 内存的内部,数十亿晶体管层层堆叠,无数纳米级微小孔洞需要导电介质完成上下层信号连通,这就是行业所说的 “钨塞” 结构。
依靠六氟化钨化学气相沉积工艺,钨可以填满高深宽比的微型通孔,充当芯片内部的导电血管;高纯钨靶材溅射形成薄膜,既是存储单元的字线电极,也是阻挡铜布线扩散的隔离层,保障存储芯片长期稳定读写。
然而,技术的演进从不“留情”。当3D NAND闪存堆叠层数突破300层向400层迈进时,钨的物理短板被彻底放大。电阻随线长飙升拖慢读写速度,氟基化学制程带来漏电风险,超高深宽比结构中难以实现良好填充。
接棒者是钼。凭借更低的电阻率、无需衬底层即可直接沉积成型的工艺优势,钼精准对应解决了钨的三大痛点。三星、美光、SK海力士等头部厂商集体押注钼工艺,“以钼代钨”走向大规模商业化落地。
如果说存储芯片中的钨正在退居二线,那么在核聚变领域,钨正以前所未有的姿态站上C位。
无论是国际热核聚变实验堆ITER、中国的“人造太阳”EAST,还是下一代中国聚变工程实验堆CFETR——都面临一个共同的挑战:什么材料能直面上亿摄氏度的等离子体而不被摧毁?
答案就是拥有极高熔点的钨。2023年,ITER更将第一壁材料从铍改为全钨配置。
现阶段核聚变尚处于实验阶段,钨的整体消耗量有限,但一旦聚变走向商业化发电,每一座聚变电站,都将带来规模可观的钨材刚性需求,开辟出一个全新的长期市场。
从存储芯片到核聚变,钨的旅程似乎走了一条从“被替代”到“不可替代”的相反轨迹。在芯片中,它因电阻瓶颈而让位于钼;在聚变堆中,它因极端耐热性而无可取代。但这两条看似背离的路径,共同指向同一个事实:钨是人类技术文明中不可绕开的战略金属。
中国钨储量占全球超53%,产量占全球近80%。随着出口管制收紧与全球供应链重构,钨的战略属性正在全球范围内不断强化。它既关乎AI时代算力芯片的供应链安全,也关乎人类终极能源梦想的工程实现。