Ураган «Хелен», обрушившийся на Флориду вечером 26 сентября, серьёзно затронул 10 штатов, которые он пронёс. По данным официальных лиц США, это второй по числу жертв шторм в США за последние 50 лет после урагана «Катрина».

Хелен также вынудила закрыть две шахты в Спрус-Пайн, штат Северная Каролина, принадлежащие компаниям SCR-Sibelco и Quartz, которые производят около четырёх пятых кварца высочайшего качества в мире . Кварц — ключевой компонент в производстве полупроводников.

Производители микросхем из Восточной Азии пытаются оценить последствия закрытия шахты в Спрус-Пайне. Этот случай наглядно демонстрирует, что даже небольшие участки современных глобализированных цепочек поставок могут таить в себе скрытые уязвимости.

Кварц в производстве полупроводников

Кварц используется в производстве полупроводников и солнечных панелей, а также для создания тиглей, в которых кремний нагревается, плавится и преобразуется в монокристаллическую структуру, создавая полупроводники. Этот метод называется методом Чохральского, названным в честь польского учёного , который случайно открыл эту структуру более века назад, окунув перо в расплавленный тигель вместо чернильницы.

Любые примеси в тигле могут внести нежелательные дефекты в кремний, что повлияет на качество напечатанных на нём схем и увеличит риск появления дефектных чипов. Именно поэтому кварц, стабильный при высоких температурах и практически не вступающий в реакцию с другими материалами, помогает гарантировать качество кремния.

Почему кварц из Северной Каролины особенный?

По данным Sibelco, кварц из шахт Спрус-Пайн — один из самых чистых в мире, вероятно, потому, что он образовался сотни миллионов лет назад в условиях отсутствия воды. Отсутствие воды означает, что при формировании минерала было добавлено меньше примесей.

По словам журналиста Эда Конвея, автора книги «Материальный мир», редкая чистота кварца из еловой сосны гарантирует безупречность производимого из него кремния, что делает его жизненно важной частью глобальной цепочки поставок полупроводников.

Как закрытие шахт влияет на отрасль производства микросхем?

Масштабы последствий зависят от того, сколько времени потребуется для повторного открытия шахт и транспортных путей сообщения с внешним миром.

2mh0z87g.png
Ущерб от урагана «Хелен» недалеко от города Спрус-Пайн, поставщика значительной части высокочистого кварца, используемого в производстве полупроводников. Фото: Барбара А. Стэгг

Гиганты-производители микросхем Samsung Electronics, Infineon Technologies, SK Hynix и TSMC заявили, что на данный момент их деятельность не сильно пострадала. Производители кремниевых пластин Shin-Etsu Chemical, Sumco и GlobalWafers пострадали сильнее.

По данным исследовательской компании SemiAnalysis, некоторые компании имеют большие запасы, но если ситуация в Spruce Pine сохранится, они могут попытаться диверсифицировать поставки кварца, что принесет пользу конкурентам Sibelco и Quartz.

Как и прилегающие районы, Спрус-Пайн сталкивается с ущербом инфраструктуре, включая наводнения, отключения электроэнергии, перекрытие дорог и сбои в связи. SCR-Sibelco и Quartz прилагают все усилия, чтобы помочь всем местным сотрудникам, многие из которых были эвакуированы или потеряли свои дома.

Эксперты по цепочкам поставок утверждают, что возобновление работы рудников может занять несколько недель, а это означает, что вероятны дефицит чипов и рост цен, поскольку гиганты Кремниевой долины вкладывают миллиарды долларов в чипы для ИИ.

Крупные производители микросхем остро осознали опасность перебоев в цепочках поставок во время пандемии COVID-19, поскольку нехватка рабочей силы и неверная оценка спроса привели к дефициту чипов. Некоторые поставщики компонентов пытаются нарастить производство, чтобы удовлетворить растущий спрос на определённые микросхемы, особенно на чипы для систем искусственного интеллекта.

Альтернативы кварцу из ели и сосны?

По словам аналитика BloombergNEF Дженни Чейз, кварц из еловой сосны можно заменить синтетическим или натуральным кварцем от индийских и китайских поставщиков, но они не соответствуют критическим стандартам чистоты тигля.

Это может снизить эффективность производства пластин, поскольку тигель придется заменять чаще, что приведет к увеличению затрат и повышению цен на продукцию.

В настоящее время высокочистый кварц используется лишь в небольших объемах при производстве микросхем, поэтому рост производственных затрат не настолько велик, чтобы сорвать или нарушить производство в краткосрочной перспективе.

(По данным Bloomberg, CNN)