Etter å ha traff Florida kvelden 26. september, har orkanen Helene rammet de ti statene den har feid gjennom alvorlig. Ifølge amerikanske tjenestemenn er dette den nest dødeligste stormen i USA på 50 år, etter Katrina.

Helene tvang også frem nedleggelsen av to gruver i Spruce Pine, Nord-Carolina, eid av SCR-Sibelco og Quartz, som produserer omtrent fire femtedeler av verdens kvarts av høyeste kvalitet. Kvarts er en nøkkelingrediens i halvlederproduksjon.

Østasiatiske brikkeprodusenter jobber hardt med å vurdere virkningen av nedleggelsen av Spruce Pine-gruven, og fremhever hvordan selv små deler av dagens globaliserte forsyningskjeder kan bære med seg skjulte sårbarheter.

Kvarts i halvlederproduksjon

Kvarts brukes i produksjonen av halvledere og solcellepaneler, og brukes til å lage digler der silisium varmes opp, smeltes og omdannes til en enkeltkrystallstruktur, slik at det dannes halvledere. Den kalles Czochralski-metoden, oppkalt etter den polske vitenskapsmannen som ved et uhell oppdaget strukturen for over et århundre siden da han dyppet en penn i en smeltedigel i stedet for blekk.

Eventuelle urenheter i digelen kan føre til uønskede feil i silisiumet, noe som påvirker de trykte kretsene og øker risikoen for defekte brikker. Derfor bidrar kvarts, som er stabilt ved høye temperaturer og ikke reagerer lett med andre materialer, til å sikre silisiumets kvalitet.

Hvorfor er kvarts i Nord-Carolina spesielt?

Kvarts fra Spruce Pine-gruvene er noe av det reneste i verden, sannsynligvis fordi kvartsen ble dannet for hundrevis av millioner år siden under vannfattige forhold, ifølge Sibelco. Mangelen på vann betydde at færre urenheter ble introdusert da mineralet ble dannet.

Den sjeldne renheten til granfurukvarts sikrer at silisiumet den produserer vil være feilfritt, noe som gjør den til en viktig del av den globale forsyningskjeden for halvledere, ifølge journalisten Ed Conway, forfatter av boken Material World.

Hvordan påvirker gruvenedleggelser chipindustrien?

Omfanget av virkningen avhenger av hvor lang tid det tar å gjenåpne både gruver og transportruter med omverdenen.

2mh0z87g.png
Skader fra orkanen Helene nær byen Spruce Pine, som leverer mye av den høyrene kvartsen som brukes i halvlederproduksjon. Foto: Barbara A. Stagg

Chipgigantene Samsung Electronics, Infineon Technologies, SK Hynix og TSMC sa at driften deres ikke har blitt betydelig påvirket for øyeblikket. Silisiumskiveprodusentene Shin-Etsu Chemical, Sumco og GlobalWafers er mer direkte berørt.

Noen selskaper har store varelager, men hvis situasjonen hos Spruce Pine vedvarer, kan de søke å diversifisere kvartsforsyningen sin, noe som vil være til fordel for Sibelco og Quartz’ konkurrenter, ifølge analysefirmaet SemiAnalysis.

I likhet med omkringliggende områder sliter Spruce Pine med infrastrukturskader, inkludert flom, strømbrudd, veisperringer og kommunikasjonsforstyrrelser. SCR-Sibelco og Quartz jobber med å kontakte alle lokale ansatte, hvorav mange har blitt evakuert eller mistet hjemmene sine.

Eksperter i forsyningskjeden sier at det kan ta uker før gruvene starter opp igjen, noe som betyr at det er sannsynlig at det blir mangel på brikker og prisøkninger ettersom Silicon Valley-gigantene investerer milliarder i AI-brikker.

Store brikkeprodusenter har blitt gjort oppmerksomme på farene ved flaskehalser i forsyningskjeden under Covid-19-pandemien, ettersom mangel på arbeidskraft og feilvurderinger av etterspørselen har ført til mangel på brikker. Noen komponentleverandører kjemper for å øke produksjonen for å møte den økende etterspørselen etter visse brikker, spesielt AI-brikker.

Alternativer til granfurukvarts?

Granfurukvarts kan erstattes av syntetisk eller naturlig kvarts fra leverandører i India og Kina, men disse oppfyller ikke digelens kritiske renhetsstandarder, ifølge BloombergNEF-analytiker Jenny Chase.

Dette kan redusere effektiviteten i waferproduksjonen ettersom digelen må byttes ut oftere, noe som resulterer i høyere kostnader og økte produktpriser.

For tiden er høyrenskvarts bare en liten komponent i brikkeproduksjon, så økningen i produksjonskostnader er ikke stor nok til å spore av eller forstyrre produksjonen på kort sikt.

(Ifølge Bloomberg og CNN)