Interrupção de mina de quartzo em Spruce Pine, NC, ameaça a produção de semicondutores

Destaques do artigo

• O furacão Helene causou prejuízos estimados entre 20 e 34 mil milhões de dólares no Sudeste dos EUA.
• Spruce Pine, na Carolina do Norte, produz 70-90% do quartzo de alta pureza utilizado em semicondutores a nível mundial.
• A Sibelco e a The Quartz Corp suspenderam temporariamente as operações em Spruce Pine devido aos danos provocados pelo furacão.
• O quartzo de alta pureza é fundamental para produzir o quartzo fundido usado no processo de fabrico de cristais de silício.
• As empresas esperam conseguir gerir as necessidades de abastecimento a curto prazo, mas interrupções prolongadas podem afetar a produção de semicondutores.

Furacão Helene pode custar 20-34 mil milhões de dólares em prejuízos nominais

No final de setembro, o furacão Helene, de categoria 4, atravessou o Sudeste dos Estados Unidos, causando devastação generalizada e provocando mais de 200 vítimas mortais. No início de outubro, centenas de pessoas continuam desaparecidas. 

O furacão, que despejou cerca de 40 biliões de galões de água em território americano — o equivalente ao Lago Tahoe — inundou localidades inteiras com cheias severas, deslizamentos de terras, falhas de energia e vários outros desafios. As estimativas iniciais da Moody Analytics indicam que os prejuízos podem atingir entre 20 e 34 mil milhões de dólares, o que faz deste um dos dez furacões mais caros da história dos EUA (para além de um dos mais mortíferos). 

Spruce Pine: Pequena localidade, grande fornecedora de quartzo de alta pureza

Uma das zonas mais atingidas foi a localidade de Spruce Pine, na Carolina do Norte. Esta pequena vila, com pouco mais de 2 000 habitantes, recebeu 61,3 cm de chuva em apenas 24 horas. Este valor superou o recorde local de precipitação, que durava há mais de um século (tinha sido estabelecido em 1916).

Ao contrário de outras pequenas localidades que enfrentam as consequências do furacão Helene em relativo anonimato, Spruce Pine tem chamado a atenção pelo seu papel crítico no fabrico de semicondutores.

As minas de quartzo de alta pureza de Spruce Pine: relatório de impacto

Spruce Pine alberga duas minas que produzem 70-90% do quartzo de alta pureza mundial. As minas pertencem a duas empresas: Sibelco, uma multinacional belga de soluções de materiais, e a The Quartz Corp, joint venture entre a francesa Imerys SA e a Norsk Mineral AS.

Segundo a Imerys, «o quartzo extraído em Spruce Pine, Carolina do Norte, EUA... oferece os depósitos de quartzo de mais alta pureza do mundo».

Após a passagem do furacão, ambas as empresas suspenderam as operações mineiras para avaliar os danos e os possíveis impactos para os seus colaboradores. Nos dias seguintes, foram também emitidos comunicados oficiais sobre o impacto do furacão Helene na produção local.

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

Sibelco: Comunicado inicial sobre o impacto nas operações mineiras

A Sibelco anunciou inicialmente que «a comunidade de Spruce Pine foi particularmente afetada» e que «desde 26 de setembro suspendemos temporariamente as operações nas instalações de Spruce Pine em resposta a estes desafios».

Uma atualização posterior revelou que «as avaliações preliminares indicam que as nossas instalações na região de Spruce Pine sofreram apenas danos ligeiros», mas que «as avaliações detalhadas continuam em curso». A empresa acrescentou ainda que os envios de produtos ainda não foram retomados, mas estão a trabalhar nesse sentido. A falta de energia continua a ser um obstáculo relevante à retoma das operações mineiras. 

The Quartz Corp: Comunicado inicial sobre o impacto nas operações mineiras

Num comunicado divulgado em 2 de outubro, a The Quartz Corp refere que «os danos concentram-se sobretudo em unidades auxiliares. Ainda é prematuro avançar com uma data para o reinício das operações, já que tal dependerá também da reconstrução das infraestruturas locais».

A empresa sublinhou a confiança em evitar ruturas de abastecimento, graças a «níveis elevados de matéria-prima na Noruega para suprir as operações de purificação. Combinando os stocks de segurança de produto acabado e os existentes nos vários níveis da cadeia de abastecimento, não antecipamos qualquer situação crítica para as nossas atividades a jusante no curto ou médio prazo.» 

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

O quartzo de alta pureza é utilizado para produzir «quartzo fundido, um material com propriedades ópticas, mecânicas e térmicas únicas, que o tornam indispensável na produção de uma ampla variedade de produtos de alta tecnologia».

O quartzo é essencial no processo de fabrico de chips semicondutores usados em tecnologia industrial e comercial, incluindo portáteis, smartphones, robots industriais e infraestruturas de redes 5G. 

Aplicação do quartzo fundido no fabrico de semicondutores

O quartzo fundido desempenha vários papéis essenciais no processo produtivo de semicondutores:

Crisóis de quartzo fundido: o quartzo de alta pureza é utilizado numa fase crítica chamada processo Czochralski (CZ), um método para cultivar cristais de silício de grandes dimensões e alta qualidade (também conhecidos como lingotes de silício), que depois são fatiados em lâminas e usados para fabricar chips semicondutores.

Os crisóis de quartzo fundido são uma peça insubstituível no método Czochralski:

«O silício de grau semicondutor tem um ponto de fusão de cerca de 1425 °C, valor que deve ser mantido ao longo do processo Czochralski, enquanto um cristal-semente montado numa haste é mergulhado na mistura fundida e puxado lentamente. Os crisóis de quartzo fundido são praticamente a única solução adequada para o método Czochralski de crescimento de lingotes de silício monocristalino, devido à sua expansão desprezável e à excelente resistência ao choque térmico. O quartzo apresenta ainda a vantagem adicional de ser não condutor, com resistividade nominal de 1 x 10⁸ Ω.m a 1000 °C.

Tubos e lingotes de quartzo fundido: O quartzo de alta pureza é também utilizado para produzir tubos e lingotes de quartzo, indispensáveis à produção de equipamentos e componentes fabricados em quartzo para diversas fases do fabrico de semicondutores.

Apesar de altamente duráveis, os crisóis de quartzo nem sempre são reutilizáveis. O número de utilizações depende frequentemente do processo Czochralski praticado. Após uso prolongado, o crisol pode começar a acumular impurezas e outros problemas que o tornam inadequado para o crescimento de novos lingotes de silício. 

Onde mais se produz quartzo no mundo?

Embora a maior parte do quartzo de alta pureza mundial venha de Spruce Pine, existem outras zonas de extração importantes, tais como:

• Mina de Bovill, no Idaho, EUA
• Depósito Lighthouse, em Queensland, Austrália
• Minas White Springs e Quartz Hill, na Austrália

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

O que significa isto para os fabricantes?

Para os fabricantes de eletrónica, os danos nas minas de quartzo de alta pureza de Spruce Pine levantam riscos potencialmente significativos para a cadeia de abastecimento de semicondutores. Uma vez que o quartzo é indispensável no fabrico de chips, qualquer perturbação na produção pode atrasar a produção a jusante. 

Embora tanto a Sibelco como a The Quartz Corp manifestem confiança em evitar ruturas imediatas graças aos stocks existentes, um período prolongado de recuperação ou grandes obras de reconstrução das infraestruturas pode vir a ter impacto nos prazos da produção de semicondutores. Dada a reutilização limitada dos crisóis de quartzo atualmente disponíveis, quanto mais tempo as minas ficarem paradas, maior será o efeito cascata nos restantes elos do ecossistema dos chips.