贵金属是推动芯片先进工艺的重要力量。英特尔最新引入金属锑和钌，用于金属接触，显著降低了电容，突破了硅材料的限制。在10nm工艺节点，英特尔率先在部分互连层采用钴材料，使电子迁移率提升了5至10倍，通路电阻降低了约一半。类似地，应用材料公司较早采用钴替代传统铜和钨材料，格罗方德在7nm工艺中同样使用钴取代钨。如今，三星、台积电等厂商也在积极开发新型互连材料，钴合金、钌、铑等新一代材料正逐步成为先进制程可靠互联的候选者。

将芯片比作一座城市，晶体管是核心区负责数据运算，而互连层则如城市道路，承担信息传输功能。随着摩尔定律推动晶体管尺寸不断缩小，晶体管密度大幅提升，互连通路由此变得更加狭窄密集，互连层的RC延迟成为芯片提升速度和降低功耗的瓶颈。为此，互连层的金属材料必须不断升级，以提升传输效率。

互联材料的发展紧密关联着芯片技术的演进。随着晶体管尺寸进入亚10nm级别，量子效应开始显著影响材料性能，为材料选择和器件设计带来新的挑战。互联金属不仅需要连接前端晶体管层与后端电路，还要满足极致微缩工艺的量子特性和可靠性需求。

上世纪90年代，半导体制程迈入0.18微米时代时，传统铝互联技术遇到瓶颈，行业开始寻求新型金属替代方案旋乐吧spin8。铜因成本低廉、导电性能优越且易于沉积而成为首选，但铜无法通过干法蚀刻加工，导致后段互连工艺难题。一次偶然的灵感来自大马士革金属镶嵌工艺启发：通过先蚀刻介电层形成图形，再填充金属，实现多层互连而无需蚀刻金属层。这一“大马士革工艺”有效解决了铜互联难题，推动了半导体互连技术的变革。近年来，钴材料因其在极细线宽时的导电优势，在部分互连层应用得到推广。

铜的导电性比铝优良，能够显著降低电阻及延迟，因此广泛替代铝用于多层互连。而钴由于其在极窄互连线上的高电子迁移优势，主要替代铜用于底层最窄金属层（如M0、M1层），而上层仍然以铜为主。

英特尔在10nm节点引入钴材料后，实现了电子迁移率提升和电阻降低的重大突破；应用材料公司率先推动钴金属用于导线替代铜和钨，格罗方德7nm制程同样采用钴。未来，保持电阻率在20nm及更小尺度依然是材料研发核心。钴的应用虽带来一定的良率和可靠性挑战，但为后续更先进制程奠定了基础。业内普遍看好钴合金、钌、铑等新材料，认为它们将在未来先进工艺中取得突破。

伴随着材料微缩，互连层逐渐向超薄、低电阻、无扩散阻挡层及低延迟方向发展，晶体管底层预埋互连电轨技术也被视为提升芯片性能的关键方向。

贵金属材料在芯片制造中具备不可替代的优势，特别是在小线宽、低电阻、高热稳定性和良好附着性方面。随着芯片尺寸不断缩小，新材料的加入尤为关键。当前，FinFET工艺可延伸至3nm节点，3nm及以下主要转向GAAFET工艺，核心挑战为工艺精度控制。在此过程中，新金属元素被广泛研究和应用，如钽、钌等在互连层的屏障层中起到黏合金属与绝缘层及提升电子迁移可靠性的作用。

4纳米及更先进工艺节点的竞争加剧，包括2nm工艺，材料科学面临更多挑战。随着尺寸进入亚纳米级别，量子效应显著，硅基材料的量子调控、原子级加工及单电子波动等技术瓶颈亟需突破。层状半导体及新原理器件材料逐渐被认为是突破传统硅技术极限的重要方向。

贵金属和过渡金属在半导体材料库中占据主要比例，约90%的新增芯片材料为此类金属，它们以出色的导电性、热稳定性和机械性能成为关键材料。芯片级金属材料对纯度和纳米尺度黏合性能有极高要求，铜、钴等金属必须以高纯度靶材形态用于制造工艺。

地缘政治因素影响了部分贵金属的供应和价格，例如钯金的全球产量很大程度依赖俄罗斯，但由于单个芯片中贵金属使用量有限，加之存在一定替代潜力，价格波动对整个芯片产业的影响相对有限。

芯片制造中贵金属主要应用包括：互连材料（如铜、钴、钌等）、金属栅极材料（钽及其氮化物等）、金属阻挡层/黏附层材料（钛/氮化钛、钽/氮化钽等）以及后端封装金属材料（铅基合金、银铟锡合金等）。未来金属材料的发展焦点是如何在纳米尺度保持高导电性、低电子迁移率、薄膜均一性和高热扩散性能，同时确保工艺集成性，以满足下一代高性能芯片需求。

尽管当前贵金属价格受到国际局势影响而波动，但由于其在芯片中使用量较小，整体对芯片成本的影响有限。短期内价格波动可能对某些材料采购成本产生影响，但长期来看，由于供应链多样化和替代材料研发，贵金属市场的波动对芯片产业链的稳定性影响有限。

此外，全球半导体供应链正面临多重挑战，包括疫情后遗症和地缘政治紧张局势。乌克兰作为氖气主要供应地的特殊位置，使得相关气体供应同样受到影响，进一步加剧了产业链风险。因此，提升材料供应链的韧性和多元化已成为芯片产业的重点工作。