Après avoir touché terre en Floride le soir du 26 septembre, l'ouragan Helene a durement frappé les dix États qu'il a traversés. Selon les autorités américaines, il s'agit de la deuxième tempête la plus meurtrière aux États-Unis en 50 ans, après Katrina.

Helene a également contraint à la fermeture de deux mines à Spruce Pine, en Caroline du Nord, appartenant à SCR-Sibelco et Quartz, qui produisent environ les quatre cinquièmes du quartz de la plus haute qualité au monde . Le quartz est un ingrédient essentiel dans la fabrication des semi-conducteurs.

Les fabricants de puces d'Asie de l'Est s'efforcent d'évaluer l'impact de la fermeture de la mine de Spruce Pine, ce qui met en évidence comment même de petits maillons des chaînes d'approvisionnement mondialisées actuelles peuvent receler des vulnérabilités cachées.

Le quartz dans la fabrication des semi-conducteurs

Le quartz est utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs et des panneaux solaires. Il sert à créer des creusets où le silicium est chauffé, fondu et transformé en une structure monocristalline, créant ainsi des semi-conducteurs. Ce procédé est appelé méthode Czochralski, du nom du scientifique polonais qui a découvert accidentellement cette structure il y a plus d'un siècle en trempant une plume dans un creuset en fusion au lieu d'encre.

Toute impureté présente dans le creuset peut engendrer des défauts indésirables dans le silicium, affectant les circuits imprimés et augmentant le risque de puces défectueuses. C'est pourquoi le quartz, stable à haute température et peu réactif avec d'autres matériaux, contribue à garantir la qualité du silicium.

Pourquoi le quartz de Caroline du Nord est-il si particulier ?

Le quartz des mines de Spruce Pine est parmi les plus purs au monde, probablement parce qu'il s'est formé il y a des centaines de millions d'années dans des conditions de sécheresse extrême, selon Sibelco. Ce manque d'eau a limité l'introduction d'impuretés lors de la formation du minéral.

La pureté exceptionnelle du quartz de Spruce Pine garantit que le silicium qu'il produit sera sans défaut, ce qui en fait un élément essentiel de la chaîne d'approvisionnement mondiale des semi-conducteurs, selon le journaliste Ed Conway, auteur du livre Material World.

Comment les fermetures de mines affectent-elles l'industrie des semi-conducteurs ?

L'ampleur de l'impact dépendra du temps nécessaire à la réouverture des mines et des voies de transport avec le reste du monde.

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Dégâts causés par l'ouragan Helene près de la ville de Spruce Pine, qui fournit une grande partie du quartz de haute pureté utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs. Photo : Barbara A. Stagg

Les géants des semi-conducteurs Samsung Electronics, Infineon Technologies, SK Hynix et TSMC ont indiqué que leurs activités n'ont pas été significativement affectées pour le moment. Les fabricants de plaquettes de silicium Shin-Etsu Chemical, Sumco et GlobalWafers sont, quant à eux, plus directement touchés.

Certaines entreprises détiennent d'importants stocks, mais si la situation à Spruce Pine persiste, elles pourraient chercher à diversifier leur approvisionnement en quartz, ce qui profiterait aux concurrents de Sibelco et de Quartz, selon le cabinet d'études SemiAnalysis.

Comme les zones environnantes, Spruce Pine est confrontée à des dégâts importants à ses infrastructures : inondations, coupures de courant, routes coupées et perturbations des communications. Les entreprises SCR-Sibelco et Quartz s’efforcent de contacter tous leurs employés locaux, dont beaucoup ont été évacués ou ont perdu leur logement.

Selon les experts de la chaîne d'approvisionnement, la remise en service des mines pourrait prendre des semaines, ce qui signifie que des pénuries de puces et des hausses de prix sont probables, alors que les géants de la Silicon Valley investissent des milliards dans les puces d'IA.

Les principaux fabricants de puces ont pris conscience des risques de rupture d'approvisionnement durant la pandémie de Covid-19, les pénuries de main-d'œuvre et les erreurs d'estimation de la demande ayant entraîné des pénuries de puces. Certains fournisseurs de composants s'efforcent d'augmenter leur production pour répondre à la forte hausse de la demande de certaines puces, notamment celles dédiées à l'intelligence artificielle.

Alternatives au quartz, à l'épinette et au pin ?

Le quartz Spruce Pine peut être remplacé par du quartz synthétique ou naturel provenant de fournisseurs indiens et chinois, mais ces derniers ne répondent pas aux normes de pureté critiques du creuset, selon Jenny Chase, analyste chez BloombergNEF.

Cela peut réduire l'efficacité de la production de plaquettes, car le creuset doit être remplacé plus fréquemment, ce qui entraîne des coûts plus élevés et une augmentation du prix des produits.

Actuellement, le quartz de haute pureté ne représente qu'une petite partie de la fabrication des puces, de sorte que l'augmentation des coûts de production n'est pas suffisamment importante pour perturber ou dérailler la production à court terme.

(Selon Bloomberg et CNN)