Interrupção na mineração de quartzo em Spruce Pine, NC, ameaça a fabricação de semicondutores

Destaques do artigo

• O furacão Helene causou prejuízos estimados entre US$ 20 e US$ 34 bilhões no sudeste dos EUA.
• Spruce Pine, na Carolina do Norte, produz de 70% a 90% do quartzo de alta pureza utilizado globalmente para semicondutores.
• Sibelco e The Quartz Corp suspenderam temporariamente as operações em Spruce Pine devido aos danos do furacão.
• O quartzo de alta pureza é fundamental para a fabricação do quartzo fundido utilizado no processo de produção de cristais de silício.
• As empresas esperam conseguir suprir as demandas no curto prazo, mas interrupções prolongadas podem afetar a produção de semicondutores.

Furacão Helene pode gerar prejuízos nominais de US$ 20 a 34 bilhões

No final de setembro, o furacão Helene de categoria 4 atravessou o sudeste dos Estados Unidos, causando devastação generalizada e deixando mais de 200 mortos. Até o início de outubro, centenas de pessoas ainda permaneciam desaparecidas. 

O furacão despejou 40 trilhões de galões de água pelo território americano—o equivalente ao Lago Tahoe—alagando cidades com enchentes severas, deslizamentos de terra, quedas de energia e outros desafios. Estimativas iniciais da Moody Analytics apontam que o prejuízo pode ficar entre US$ 20 e US$ 34 bilhões no total, o que colocaria este evento entre os dez furacões mais caros da história dos EUA (além de já ser um dos mais mortais). 

Spruce Pine: pequena cidade, grande fornecedora de quartzo de alta pureza

Uma das áreas mais impactadas foi Spruce Pine, uma pequena cidade na Carolina do Norte. Com pouco mais de 2.000 habitantes, a cidade registrou 61,28 cm de chuva em apenas 24 horas. Esse volume superou o recorde anterior de precipitação da região, que já durava mais de um século (foi estabelecido em 1916).

Diferentemente de outras pequenas cidades que enfrentam as consequências do furacão Helene de forma mais discreta, Spruce Pine ganhou destaque por seu papel fundamental na fabricação de semicondutores.

Relatório de impacto das minas de quartzo de alta pureza em Spruce Pine

Spruce Pine abriga duas minas que produzem de 70% a 90% do quartzo de alta pureza do mundo. As minas pertencem a duas empresas: Sibelco, multinacional de soluções em materiais sediada na Bélgica, e The Quartz Corp, uma joint venture entre a francesa Imerys SA e a Norsk Mineral AS.

De acordo com a Imerys, “o quartzo produzido em Spruce Pine, Carolina do Norte, EUA… oferece os depósitos de quartzo de maior pureza do mundo.”

Após o furacão, ambas as empresas interromperam as operações de mineração para avaliar os danos e os impactos sobre os colaboradores. Nos dias seguintes, também divulgaram comunicados oficiais sobre a situação da produção pós-furacão Helene na região.

Respostas das empresas ao impacto do furacão Helene nas operações de mineração de quartzo

Sibelco: comunicado inicial sobre o impacto nas operações

A Sibelco anunciou inicialmente que “a comunidade de Spruce Pine foi especialmente impactada” e que “desde 26 de setembro, suspendemos temporariamente as operações nas instalações de Spruce Pine em resposta a esses desafios.”

Uma atualização posterior apontou que “as avaliações iniciais indicam que nossas instalações operacionais na região de Spruce Pine sofreram apenas danos leves”, mas que “avaliações detalhadas estão em andamento.” A empresa também informou que o envio de produtos ainda não foi retomado, mas que está trabalhando para isso. A falta de energia elétrica nas operações segue como grande desafio e importante obstáculo para retomar a mineração. 

The Quartz Corp: comunicado inicial sobre o impacto nas operações

Em um comunicado publicado em 2 de outubro, a The Quartz Corp informou que “os danos concentram-se principalmente em unidades auxiliares. Ainda é cedo para estimar quando a TQC poderá retomar as operações, pois isso também depende da reconstrução da infraestrutura local.”

A empresa destacou sua confiança em evitar problemas de abastecimento graças a “altos estoques de matéria-prima na Noruega para atender nossas operações de purificação. Somando-se aos estoques de segurança de produtos acabados e aos estoques existentes em vários níveis da cadeia de suprimentos, não prevemos nenhuma situação crítica para as indústrias atendidas no curto ou médio prazo.” 

Onde o quartzo é utilizado no processo de fabricação de semicondutores?

Quartzo de alta pureza é utilizado para produzir “quartzo fundido, material com propriedades ópticas, mecânicas e térmicas únicas, que o tornam indispensável na fabricação de uma ampla gama de produtos de alta tecnologia.”

O quartzo é elemento fundamental no processo de produção de chips semicondutores empregados em tecnologia industrial e comercial, incluindo notebooks, smartphones, robôs industriais e infraestrutura para redes 5G. 

Uso do quartzo fundido no processo de fabricação de semicondutores

O quartzo fundido exerce diversas funções essenciais na fabricação de semicondutores:

Cadilhas de quartzo fundido: O quartzo de alta pureza é utilizado em uma etapa fundamental chamada processo Czochralski (CZ), método para crescer grandes cristais de silício de alta qualidade (conhecidos como lingotes de silício), que depois são cortados em lâminas e usados na fabricação de chips semicondutores.

As cadilhas de quartzo fundido são componentes insubstituíveis no método Czochralski:

“O silício grau semicondutor tem ponto de fusão em torno de 1425°C (2597°F), temperatura que deve ser mantida durante todo o processo Czochralski enquanto o cristal-semente, fixado a uma haste, é mergulhado e então puxado para fora da mistura líquida dentro da cadilha. As cadilhas de quartzo fundido são praticamente os únicos recipientes adequados para o crescimento de lingotes de silício em cristal único pelo método Czochralski, devido à sua expansão praticamente nula e excelente resistência a choques térmicos. As cadilhas de quartzo também se destacam por serem não condutivas, com resistividade nominal de 1 x 10⁸ Ω.m a 1000°C.

Tubos e lingotes de quartzo fundido: O quartzo de alta pureza também é empregado na produção de tubos e lingotes de quartzo, que são essenciais para fabricar equipamentos e componentes de quartzo usados em diferentes etapas da fabricação de semicondutores.

Embora as cadilhas de quartzo apresentem alta durabilidade, nem sempre podem ser reutilizadas. O número de vezes que são aproveitadas depende, em geral, da variante do processo Czochralski. Após múltiplos usos, a cadilha começa a acumular impurezas e outros problemas que a tornam inadequada para o crescimento de novos lingotes de silício. 

Onde mais o quartzo é produzido no mundo?

Embora a maior parte do quartzo de alta pureza do mundo venha de Spruce Pine, ele também é extraído em outros locais do globo, como:

• Mina Bovill, em Idaho, EUA
• Depósito Lighthouse, em Queensland, Austrália
• Minas White Springs e Quartz Hill, também na Austrália

Há ainda depósitos na Mauritânia, Rússia, Alemanha e Noruega.

O que isso significa para os fabricantes?

Para fabricantes de eletrônicos, os danos às minas de quartzo de alta pureza de Spruce Pine representam riscos significativos para a cadeia de suprimentos de semicondutores. Como o quartzo é indispensável para a produção de chips, qualquer interrupção na extração pode diminuir o ritmo da fabricação de semicondutores. 

Apesar de Sibelco e The Quartz Corp demonstrarem confiança em contornar problemas imediatos de fornecimento por conta dos estoques existentes, um período prolongado de recuperação ou grandes projetos de reconstrução de infraestrutura podem, eventualmente, afetar os prazos de produção de semicondutores. Devido à reutilização limitada das cadilhas de quartzo disponíveis, quanto mais tempo demorar para retomar as operações nas minas, maior será o efeito cascata dessas paralisações em todo o ecossistema de fabricação de chips.