金属钼市场正处于“传统供需缺口扩大”与“新兴半导体材料突破”的双重驱动阶段。传统端，油气、造船、军工等领域需求高增，叠加全球供给端2028年前刚性约束，测算供需缺口将从2026年的0.68万金属吨扩大至2028年的2.10万金属吨。新兴端，SK海力士375层3D NAND以钼替代钨进入量产验证阶段，标志着“钼代钨”从实验室走向商业化，为钼需求打开长期增长空间。

一、发生了什么？——“钼代钨”，从实验室到量产

1. “钼代钨”是怎么发生的？——钨在高层数3D NAND中的物理瓶颈

随着3D NAND堆叠层数突破300层以上，传统钨作为字线（Word Line）金属栅极材料正面临三大物理瓶颈：

  • 电阻率随线宽缩小而攀升，造成信号延迟和过热；

  • 钨与介电材料粘附性差，需要额外沉积粘结层，挤占了本就有限的导电空间；

  • 钨依赖CVD工艺，在极高深宽比的通孔中容易产生填充空洞，影响良率和可靠性。

上述瓶颈在400层以上架构中将更加突出，材料替代是产业发展的必然需求。

2、钼的优势——为什么是钼？

钼作为替代材料，在理论上具备三大优势：

  • 在相同线宽条件下电阻率更低，可提升信号传输速度及读写擦除性能；

  • 与介电材料的粘附性更好，部分工艺方案中可省略粘结层，有助于实现更高密度的堆叠结构；

  • 与原子层沉积（ALD）工艺更加适配，在高深宽比通孔中的台阶覆盖率和填充均匀性优势显著。

3、时间线：从概念探索到商业化量产（2018-2026年）

“钼代钨”的产业进程经历了四个阶段：

  • 2018-2020年为概念探索期，学术界开始研究钼薄膜与ALD工艺的兼容性；

  • 2021-2023年为小范围试验期，三星、SK海力士在200层以上NAND研发中测试可行性；

  • 2024-2025年为部分导入期，三星部分高层数工艺中有限度使用钼；

  • 2026年5-6月进入商业化验证阶段——5月韩国战略材料会议将钼确立为AI时代半导体材料核心议题，6月SK海力士完成375层3D NAND量产验证，计划年内量产，在部分字线中以钼替代钨。

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