Efter att ha nått land i Florida kvällen den 26 september har orkanen Helene allvarligt drabbat de tio stater den drog igenom. Enligt amerikanska tjänstemän är detta den näst dödligaste stormen i USA på 50 år, efter Katrina.

Helene tvingade också fram stängningen av två gruvor i Spruce Pine, North Carolina, som ägs av SCR-Sibelco och Quartz, vilka producerar ungefär fyra femtedelar av världens kvarts av högsta kvalitet. Kvarts är en viktig ingrediens i halvledartillverkning.

Östasiatiska chiptillverkare kämpar för att bedöma effekterna av stängningen av Spruce Pine-gruvan, vilket belyser hur även små delar av dagens globaliserade leveranskedjor kan hysa dolda sårbarheter.

Kvarts i halvledartillverkning

Kvarts används vid tillverkning av halvledare och solpaneler, och används för att skapa deglar där kisel värms upp, smälts och omvandlas till en enkristallstruktur, vilket skapar halvledare. Den kallas Czochralski-metoden, uppkallad efter den polska forskaren som av misstag upptäckte strukturen för mer än ett sekel sedan när han doppade en penna i en smält degel istället för bläck.

Eventuella föroreningar i degeln kan orsaka oönskade defekter i kiseln, vilket påverkar de tryckta kretsarna och ökar risken för felaktiga chip. Det är därför kvarts, som är stabilt vid höga temperaturer och inte reagerar lätt med andra material, bidrar till att säkerställa kiselns kvalitet.

Varför är kvarts i North Carolina speciellt?

Kvarts från Spruce Pine-gruvorna är bland de renaste i världen, troligen för att kvartsen bildades för hundratals miljoner år sedan under vattenfattiga förhållanden, enligt Sibelco. Bristen på vatten innebar att färre föroreningar introducerades när mineralet bildades.

Den sällsynta renheten hos grankvarts säkerställer att det kisel den producerar blir felfritt, vilket gör den till en viktig del av den globala leveranskedjan för halvledare, enligt journalisten Ed Conway, författare till boken Material World.

Hur påverkar gruvnedläggningar chipindustrin?

Omfattningen av påverkan beror på hur lång tid det tar att öppna upp både gruvor och transportvägar med omvärlden igen.

2mh0z87g.png
Skador från orkanen Helene nära staden Spruce Pine, som levererar mycket av den högrena kvarts som används i halvledartillverkning. Foto: Barbara A. Stagg

Chipjättarna Samsung Electronics, Infineon Technologies, SK Hynix och TSMC uppgav att deras verksamheter inte har påverkats nämnvärt för närvarande. Kiselskivortillverkarna Shin-Etsu Chemical, Sumco och GlobalWafers är mer direkt drabbade.

Vissa företag har stora lager, men om situationen hos Spruce Pine kvarstår kan de komma att försöka diversifiera sin kvartsförsörjning, vilket gynnar Sibelco och Quartz konkurrenter, enligt analysföretaget SemiAnalysis.

Precis som omgivande områden kämpar Spruce Pine med skador på infrastrukturen, inklusive översvämningar, strömavbrott, vägavstängningar och kommunikationsstörningar. SCR-Sibelco och Quartz arbetar med att kontakta alla lokala anställda, av vilka många har evakuerats eller förlorat sina hem.

Experter på leveranskedjor säger att det kan ta veckor för gruvor att starta om, vilket innebär att chipbrist och prisökningar är sannolika i takt med att Silicon Valley-jättar investerar miljarder i AI-chip.

Stora chiptillverkare har blivit medvetna om farorna med flaskhalsar i leveranskedjan under covid-19-pandemin, då arbetskraftsbrist och felbedömningar om efterfrågan har lett till att det råder brist på chips. Vissa komponentleverantörer kämpar för att öka produktionen för att möta den ökade efterfrågan på vissa chips, särskilt AI-chips.

Alternativ till gran och tallkvarts?

Gran- och tallkvarts kan ersättas med syntetisk eller naturlig kvarts från leverantörer i Indien och Kina, men dessa uppfyller inte degelns kritiska renhetsstandarder, enligt BloombergNEF-analytikern Jenny Chase.

Detta kan minska effektiviteten i waferproduktionen eftersom degeln måste bytas ut oftare, vilket resulterar i högre kostnader och ökade produktpriser.

För närvarande är högrent kvarts bara en liten komponent i chiptillverkning, så ökningen av produktionskostnaderna är inte tillräckligt stor för att spåra ur eller störa produktionen på kort sikt.

(Enligt Bloomberg och CNN)