หลังจากพายุเฮอริเคนเฮเลนพัดขึ้นฝั่งที่ฟลอริดาเมื่อเย็นวันที่ 26 กันยายน ได้สร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อ 10 รัฐที่พายุพัดผ่าน เจ้าหน้าที่สหรัฐฯ ระบุว่า นี่เป็นพายุที่มีผู้เสียชีวิตมากเป็นอันดับสองในสหรัฐอเมริกาในรอบ 50 ปี รองจากพายุแคทรีนา

เฮเลนยังบังคับให้ปิดเหมืองสองแห่งในเมืองสปรูซไพน์ รัฐนอร์ทแคโรไลนา ซึ่งเป็นของบริษัท SCR-Sibelco และ Quartz ซึ่งผลิตควอตซ์คุณภาพสูงที่สุดในโลก ประมาณสี่ในห้าส่วน ควอตซ์เป็นส่วนผสมสำคัญในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ผู้ผลิตชิปในเอเชียตะวันออกกำลังเร่งประเมินผลกระทบจากการปิดเหมืองแร่ใน Spruce Pine ซึ่งเป็นกรณีที่เน้นให้เห็นว่าแม้แต่ส่วนเล็กๆ ของห่วงโซ่อุปทานที่มีการเชื่อมโยงกับโลกาภิวัตน์ในปัจจุบันก็อาจมีจุดอ่อนที่ซ่อนอยู่ได้

ควอตซ์ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ควอตซ์ถูกนำมาใช้ในการผลิตสารกึ่งตัวนำและแผงโซลาร์เซลล์ และถูกนำมาใช้ในการสร้างเบ้าหลอมซิลิคอน ซึ่งซิลิคอนจะถูกให้ความร้อน หลอมละลาย และเปลี่ยนรูปเป็นโครงสร้างผลึกเดี่ยว ก่อให้เกิดสารกึ่งตัวนำ ควอตซ์ถูกเรียกว่าวิธีของโชคราลสกี (Czochralski method) ซึ่งตั้งชื่อตาม นักวิทยาศาสตร์ ชาวโปแลนด์ผู้ค้นพบโครงสร้างนี้โดยบังเอิญเมื่อกว่าศตวรรษที่แล้ว โดยเขาจุ่มปากกาลงในเบ้าหลอมเหลวแทนที่จะเป็นหม้อหมึก

สิ่งเจือปนใดๆ ในเบ้าหลอมสามารถทำให้เกิดรอยตำหนิที่ไม่พึงประสงค์ในซิลิคอน ส่งผลกระทบต่อวงจรที่พิมพ์อยู่และเพิ่มความเสี่ยงที่ชิปจะเสียหาย ด้วยเหตุนี้ ควอตซ์ซึ่งมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงและไม่ทำปฏิกิริยากับวัสดุอื่นได้ง่าย จึงช่วยรับประกันคุณภาพของซิลิคอน

เหตุใดควอตซ์ North Carolina จึงพิเศษ?

ควอตซ์จากเหมืองสนสปรูซไพน์เป็นหนึ่งในควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์ที่สุดในโลก ซึ่งอาจเป็นเพราะควอตซ์ก่อตัวขึ้นเมื่อหลายร้อยล้านปีก่อนในสภาวะที่ขาดน้ำ ตามข้อมูลของซิเบลโก การขาดน้ำทำให้มีสิ่งเจือปนน้อยลงเมื่อแร่ธาตุก่อตัวขึ้น

ความบริสุทธิ์อันหายากของควอตซ์ Spruce Pine ช่วยให้มั่นใจได้ว่าซิลิกอนที่ผลิตได้นั้นไร้ตำหนิ ทำให้เป็นส่วนสำคัญของห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก ตามที่นักข่าว Ed Conway และผู้เขียนหนังสือ Material World กล่าว

การปิดเหมืองส่งผลต่ออุตสาหกรรมชิปอย่างไร?

ขอบเขตของผลกระทบขึ้นอยู่กับว่าต้องใช้เวลานานแค่ไหนในการเปิดเหมืองและเส้นทางการขนส่งกับโลกภายนอกอีกครั้ง

2mh0z87g.png
ความเสียหายจากพายุเฮอริเคนเฮเลนใกล้เมืองสปรูซไพน์ ซึ่งเป็นแหล่งผลิตควอตซ์บริสุทธิ์สูงที่ใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ภาพโดย: บาร์บารา เอ. สแต็กก์

บริษัทผู้ผลิตชิปยักษ์ใหญ่อย่าง Samsung Electronics, Infineon Technologies, SK Hynix และ TSMC ระบุว่าการดำเนินงานของพวกเขาไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญในขณะนี้ ส่วนผู้ผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนอย่าง Shin-Etsu Chemical, Sumco และ GlobalWafers ได้รับผลกระทบโดยตรงมากกว่า

บริษัทบางแห่งมีสินค้าคงคลังจำนวนมาก แต่หากสถานการณ์ที่ Spruce Pine ยังคงมีอยู่ พวกเขาอาจพยายามกระจายแหล่งผลิตควอตซ์ของตน ซึ่งจะส่งผลดีต่อ Sibelco และคู่แข่งของ Quartz ตามการวิจัยของบริษัท SemiAnalysis

เช่นเดียวกับพื้นที่โดยรอบ สปรูซไพน์กำลังเผชิญกับความเสียหายด้านโครงสร้างพื้นฐาน เช่น น้ำท่วม ไฟฟ้าดับ ถนนปิด และการสื่อสารขัดข้อง SCR-Sibelco และ Quartz กำลังดำเนินการเพื่อช่วยเหลือพนักงานในพื้นที่ทุกคน ซึ่งหลายคนต้องอพยพหรือสูญเสียบ้านเรือน

ผู้เชี่ยวชาญด้านห่วงโซ่อุปทานกล่าวว่าอาจต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์กว่าที่เหมืองต่างๆ จะกลับมาดำเนินการอีกครั้ง ซึ่งหมายความว่าอาจเกิดการขาดแคลนชิปและราคาสินค้าจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากบริษัทยักษ์ใหญ่ในซิลิคอนวัลเลย์ทุ่มเงินหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อซื้อชิป AI

ผู้ผลิตชิปรายใหญ่ต่างตระหนักดีถึงอันตรายของปัญหาคอขวดในห่วงโซ่อุปทานในช่วงการระบาดของโควิด-19 เนื่องจากการขาดแคลนแรงงานและการประเมินความต้องการที่ผิดพลาดทำให้ชิปมีปริมาณน้อย ซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนบางรายกำลังเร่งเพิ่มกำลังการผลิตเพื่อตอบสนองความต้องการชิปบางประเภทที่พุ่งสูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิป AI

ทางเลือกอื่นของควอตซ์สนสน?

ควอตซ์ Spruce Pine สามารถถูกแทนที่ด้วยควอตซ์สังเคราะห์หรือควอตซ์ธรรมชาติจากซัพพลายเออร์ในอินเดียและจีนได้ แต่ควอตซ์เหล่านี้ไม่ตรงตามมาตรฐานความบริสุทธิ์ที่สำคัญของเบ้าหลอม ตามที่ Jenny Chase นักวิเคราะห์ของ BloombergNEF กล่าว

การกระทำดังกล่าวอาจลดประสิทธิภาพการผลิตเวเฟอร์ เนื่องจากต้องเปลี่ยนเบ้าหลอมบ่อยขึ้น ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้นและราคาผลิตภัณฑ์สูงขึ้น

ในปัจจุบัน ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นเพียงส่วนประกอบเล็กๆ ในการผลิตชิป ดังนั้น การเพิ่มขึ้นของต้นทุนการผลิตจึงไม่มากพอที่จะทำให้การผลิตหยุดชะงักหรือหยุดชะงักในระยะสั้น

(ตามรายงานของ Bloomberg และ CNN)