Как природные катаклизмы угрожают электронной отрасли и при чем тут кварц

Привет, Хабр! Это Даша Волкова из МТС Диджитал. В конце сентября на юго-восток США обрушился ураган «Хелен». Он повлиял на важнейший сектор мировой экономики — производство полупроводников. Причем речь не о каких-то масштабных разрушениях десятков заводов и фабрик, поставляющих электронные компоненты.

«Хелен» затронула небольшое, с точки зрения глобальной промышленности, предприятие. Наводнение, вызванное ураганом, затопило город Спрус-Пайн в Северной Каролине. Проблема в том, что в этом регионе расположены карьеры, где добывают сверхчистый кварц. Его поставки из городка составляют до 90% для глобальной индустрии производства чипов. Если горнодобывающая промышленность Спрус-Пайн остановится, мировая электронная отрасль окажется под угрозой. Как и почему? Об этом сегодня и поговорим.

Кварц буквально под ногами. В чем проблема с добычей?

Запасы минерала из Спрус-Пайн, если они вдруг окажутся недоступными, заменить может быть непросто. Почему кварц из этого региона настолько ценный?

Сверхчистый минерал, о котором идет речь, применяется для производства тиглей. Это емкости, в них плавится кремний при температуре около 1 420 °C. Обычные материалы не подходят: они могут загрязнять кремний, что критически важно в производстве полупроводников.

Тигли из сверхчистого кварца (чистота — 99,99%) используют потому, что этот материал выдерживает термический удар, экстремальные температуры и не выделяет никаких загрязняющих расплав веществ. Он химически стабилен и не вступает в реакцию с расплавленным кремнием.

Из расплава по методу Чохральского выращивают монокристаллические кремниевые слитки, которые служат основой для производства полупроводниковых компонентов.

Кремниевые слитки затем нарезаются на тонкие пластины. Они, в свою очередь, основа для производства современных микросхем, включая процессоры, графические чипы и так далее. Это делает кварц ключевым элементом полупроводниковой промышленности, оцененной в 500 миллиардов долларов.

Специалисты опасаются, что остановка, пускай даже временная, добычи сверхчистого кварца в Северной Каролине негативным образом повлияет на глобальную индустрию электроники. Перебои с поставками могут сказаться на всем технологическом секторе, где спрос на чипы с 2020 года и так превышает предложение.

А что насчет других источников? Небольшие объемы кварца добывают в России, Бразилии, Индии и Китае, но эти месторождения не сравнятся по чистоте и качеству материала с ресурсом из Спрус-Пайна. Именно поэтому производители всего мира предпочитают материал из этого городка. Поставки оттуда составляют от 80 до 90% используемого в глобальной промышленности сверхчистого кварца.

Насколько серьезна угроза

Компания Sibelco, занимающаяся добычей и обработкой кварца в Спрус-Пайн, прокомментировала, что район понес серьезные убытки от наводнений, перебоев с электричеством и разрушения инфраструктуры. По предварительной оценке производственные мощности карьеров повреждены, но некритично. Работа по их восстановлению ведется активнейшим образом с первого же дня после того, как ураган прекратил бушевать. Однако точные сроки возобновления добычи и поставок на 100% до сих пор остаются неизвестными.

Компания Quartz Corporation, еще один крупный добытчик в этом районе, тоже сообщила о задержке производства. Но выразила уверенность в том, что перебои с поставками можно будет минимизировать.

Несмотря на оптимистичные прогнозы, эксперты предупреждают, что краткосрочные сбои могут вызвать повышение цен на полупроводники и повлиять на рынок электроники.

Производители кремниевых пластин, такие как GlobalWafers, Siltronic и Sumco, располагают запасами сверхчистого кварца на 3–8 месяцев. Резервы дают возможность избежать немедленного кризиса, но если восстановление добычи и поставок сверхчистого кварца из Спрус-Пайн затянется, мировой рынок полупроводников может столкнуться с серьезными трудностями.

Цепочка поставок и так находится под давлением из-за повышенного спроса на полупроводники и электронные системы. Даже небольшие задержки в процессе восстановления добычи могут привести к дефициту кремниевых пластин, что в свою очередь затормозит производство чипов.

Помимо затопленных шахт, от урагана серьезно пострадала транспортная инфраструктура региона. Даже если добыча кварца возобновится в ближайшие месяцы, отрасли может понадобиться немало времени, чтобы вернуться к прежним объемам поставок.

Что в итоге

Ураган «Хелен» наглядно продемонстрировал, насколько уязвимой может быть отрасль высоких технологий.

«Затопление кварцевых шахт в Северной Каролине показывает одно: полупроводниковая индустрия должна диверсифицировать свои цепочки поставок и инвестировать в устойчивость. Чрезмерная зависимость от критически важных сырьевых материалов из немногочисленных регионов — рецепт катастрофы, особенно в эпоху климатической и геополитической нестабильности. Компании должны изучить альтернативные источники кварца, вкладывать средства в устойчивые методы добычи и развивать более надежные логистические цепочки», — утверждает Мохаммад Сайем, руководитель отдела глобальных закупок и цепочек поставок в Philips.