Nadat orkaan Helene op de avond van 26 september aan land kwam in Florida, heeft hij zware gevolgen gehad voor de tien staten waar hij doorheen trok. Volgens Amerikaanse functionarissen is dit de op één na dodelijkste storm in de VS in 50 jaar, na Katrina.

Helene dwong ook de sluiting af van twee mijnen in Spruce Pine, North Carolina, eigendom van SCR-Sibelco en Quartz, die ongeveer vier vijfde van 's werelds meest hoogwaardige kwarts produceren. Kwarts is een belangrijk ingrediënt in de halfgeleiderproductie.

Chipfabrikanten uit Oost-Azië proberen momenteel zo snel mogelijk de impact van de sluiting van de Spruce Pine-mijn in kaart te brengen. Dit toont aan dat zelfs kleine hoeken van de huidige geglobaliseerde toeleveringsketens verborgen kwetsbaarheden kunnen herbergen.

Kwarts in de halfgeleiderproductie

Kwarts wordt gebruikt bij de productie van halfgeleiders en zonnepanelen, en om smeltkroezen te maken waarin silicium wordt verhit, gesmolten en omgezet in een monokristallijne structuur, waardoor halfgeleiders ontstaan. Deze methode wordt de Czochralski-methode genoemd, naar de Poolse wetenschapper die de structuur meer dan een eeuw geleden per ongeluk ontdekte toen hij een pen in een gesmolten smeltkroes doopte in plaats van inkt.

Onzuiverheden in de smeltkroes kunnen ongewenste defecten in het silicium veroorzaken, waardoor de printplaat wordt aangetast en het risico op defecte chips toeneemt. Daarom draagt ​​kwarts, dat stabiel is bij hoge temperaturen en niet gemakkelijk reageert met andere materialen, bij aan de kwaliteit van het silicium.

Wat maakt North Carolina-kwarts bijzonder?

Kwarts uit de Spruce Pine-mijnen behoort tot de zuiverste ter wereld, waarschijnlijk omdat het kwarts honderden miljoenen jaren geleden is gevormd onder waterarme omstandigheden, aldus Sibelco. Door het gebrek aan water kwamen er minder onzuiverheden in het mineraal terecht tijdens de vorming.

De zeldzame zuiverheid van Spruce Pine-kwarts garandeert dat het geproduceerde silicium onberispelijk is. Daarmee is het een essentieel onderdeel van de wereldwijde halfgeleidertoeleveringsketen, aldus journalist Ed Conway, auteur van het boek Material World.

Welke invloed hebben mijnsluitingen op de chipindustrie?

De omvang van de impact hangt af van hoe lang het duurt om zowel de mijnen als de transportroutes naar de buitenwereld weer open te stellen.

2mh0z87g.png
Schade door orkaan Helene nabij de stad Spruce Pine, die een groot deel van het zeer zuivere kwarts levert dat wordt gebruikt in de halfgeleiderproductie. Foto: Barbara A. Stagg

Chipgiganten Samsung Electronics, Infineon Technologies, SK Hynix en TSMC geven aan dat hun activiteiten momenteel niet significant zijn getroffen. Siliciumwaferfabrikanten Shin-Etsu Chemical, Sumco en GlobalWafers worden directer getroffen.

Volgens onderzoeksbureau SemiAnalysis houden sommige bedrijven grote voorraden aan, maar als de situatie bij Spruce Pine aanhoudt, zullen ze mogelijk proberen hun kwartsaanbod te diversifiëren, wat de concurrenten van Sibelco en Quartz ten goede zal komen.

Net als de omliggende gebieden kampt Spruce Pine met schade aan de infrastructuur, waaronder overstromingen, stroomuitval, wegafsluitingen en communicatieproblemen. SCR-Sibelco en Quartz proberen alle lokale medewerkers te bereiken, van wie velen geëvacueerd zijn of hun huis kwijt zijn.

Volgens experts op het gebied van toeleveringsketens kan het weken duren voordat de mijnen weer opgestart zijn. Dat betekent dat er waarschijnlijk een tekort aan chips en prijsstijgingen zal ontstaan, omdat de giganten van Silicon Valley miljarden in AI-chips steken.

Grote chipfabrikanten zijn zich tijdens de COVID-19-pandemie bewust geworden van de gevaren van knelpunten in de toeleveringsketen. Door personeelstekorten en verkeerde inschattingen over de vraag is er een tekort aan chips ontstaan. Sommige componentleveranciers proberen de productie snel op te voeren om aan de sterk toegenomen vraag naar bepaalde chips te voldoen, met name AI-chips.

Alternatieven voor sparren- en dennenkwarts?

Volgens Jenny Chase, analist bij BloombergNEF, kan sparrenpijnboomkwarts worden vervangen door synthetisch of natuurlijk kwarts van leveranciers in India en China, maar deze voldoen niet aan de kritische zuiverheidsnormen van de smeltkroes.

Dit kan de efficiëntie van de waferproductie verminderen, omdat de smeltkroes vaker vervangen moet worden. Dit resulteert in hogere kosten en hogere productprijzen.

Momenteel is kwarts met een hoge zuiverheidsgraad slechts een klein onderdeel van de chipproductie. De stijging van de productiekosten is dan ook niet groot genoeg om de productie op korte termijn te verstoren of te verstoren.

(Volgens Bloomberg, CNN)