การหยุดชะงักของเหมืองควอตซ์ใน Spruce Pine, NC ส่งผลกระทบต่อการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

สาระสำคัญในบทความ

• พายุเฮอริเคน Helene ก่อให้เกิดความเสียหายประมาณ 20-34 พันล้านดอลลาร์ในภูมิภาคตะวันออกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา
• เมือง Spruce Pine รัฐนอร์ทแคโรไลนา ผลิตควอตซ์ความบริสุทธิ์สูง 70-90% ของโลกสำหรับเซมิคอนดักเตอร์
• Sibelco และ The Quartz Corp หยุดดำเนินงานชั่วคราวใน Spruce Pine เนื่องจากความเสียหายจากพายุเฮอริเคน
• ควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับการผลิต fused quartz ที่ใช้ในกระบวนการผลิตซิลิคอนคริสตัล
• บริษัทต่าง ๆ คาดว่าจะสามารถบริหารจัดการความต้องการซัพพลายในระยะสั้นได้ แต่หากเกิดความล่าช้าเป็นเวลานานอาจกระทบต่อการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

พายุเฮอริเคน Helene อาจสร้างความเสียหายรวม 20-34 พันล้านดอลลาร์

ช่วงปลายเดือนกันยายน พายุเฮอริเคน Helene ระดับ 4 ได้พัดผ่านภูมิภาคตะวันออกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างกว้างขวาง และมีผู้เสียชีวิตมากกว่า 200 ราย ข้อมูลล่าสุดเมื่อต้นเดือนตุลาคมยังคงมีผู้สูญหายอีกหลายร้อยคน 

พายุเฮอริเคนนี้ได้นำมาซึ่งปริมาณน้ำฝน 40 ล้านล้านแกลลอนทั่วสหรัฐฯ เทียบเท่ากับปริมาณน้ำของทะเลสาบ Tahoe ส่งผลให้เกิดน้ำท่วมครั้งใหญ่ ดินถล่ม ไฟฟ้าดับ และปัญหาต่าง ๆ การประเมินเบื้องต้นโดย Moody Analytics คาดว่าความเสียหายทั้งหมดจากเหตุการณ์นี้มีมูลค่าระหว่าง 20 ถึง 34 พันล้านดอลลาร์ ซึ่งนับเป็นหนึ่งในพายุเฮอริเคนที่สร้างความเสียหายสูงสุดสิบอันดับแรกในประวัติศาสตร์สหรัฐอเมริกา (และเป็นหนึ่งในพายุที่มีผู้เสียชีวิตมากที่สุด)

Spruce Pine: เมืองเล็กที่เป็นซัพพลายเออร์ควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงรายใหญ่ของโลก

หนึ่งในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบรุนแรงคือเมือง Spruce Pine รัฐนอร์ทแคโรไลนา เมืองเล็ก ๆ แห่งนี้มีประชากรเพียงราว 2,000 คน ได้รับน้ำฝนรวม 24.12 นิ้วในเวลา 24 ชั่วโมง ซึ่งทำลายสถิติสูงสุดเดิมของพื้นที่ที่ยืนยาวมากว่าร้อยปี (ตั้งแต่ปี 1916)

แตกต่างจากเมืองเล็กอื่น ๆ ที่ได้รับผลกระทบจากพายุเฮอริเคน Helene โดยไม่ได้รับความสนใจ Spruce Pine ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

เหมืองควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงใน Spruce Pine: รายงานผลกระทบ

Spruce Pine เป็นที่ตั้งของเหมืองสองแห่งที่ผลิตควอตซ์ความบริสุทธิ์สูง 70-90% ของโลก โดยเหมืองเหล่านี้เป็นของบริษัท Sibelco (บริษัทโซลูชันวัสดุระดับโลกที่มีสำนักงานใหญ่ในเบลเยียม) และ The Quartz Corp (กิจการร่วมค้าระหว่าง Imerys SA ของฝรั่งเศสกับ Norsk Mineral AS)

ตามข้อมูลจาก Imerys “ควอตซ์ที่ผลิตในเมือง Spruce Pine รัฐนอร์ทแคโรไลนา สหรัฐอเมริกา … ถือเป็นแหล่งควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงที่สุดในโลก”

หลังพายุเฮอริเคน ทั้งสองบริษัทได้ระงับการดำเนินงานของเหมืองเพื่อประเมินความเสียหายและผลกระทบต่อพนักงาน โดยในช่วงไม่กี่วันหลังจากนั้นยังได้ออกแถลงการณ์อย่างเป็นทางการเกี่ยวกับผลกระทบที่เกิดขึ้นกับการผลิตในพื้นที่

ปฏิกิริยาของบริษัทต่อผลกระทบของพายุเฮอริเคน Helene ต่อการทำเหมืองควอตซ์

Sibelco: แถลงการณ์ผลกระทบเบื้องต้นต่อการทำเหมือง

Sibelco แถลงเบื้องต้น ว่า “ชุมชน Spruce Pine ได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงเป็นพิเศษ” และ “ณ วันที่ 26 กันยายน เราได้หยุดดำเนินงานชั่วคราวที่โรงงาน Spruce Pine เพื่อรับมือกับความท้าทายเหล่านี้”

การอัปเดต ครั้งถัดมา ระบุว่า “ข้อมูลเบื้องต้นชี้ว่าโรงงานในภูมิภาค Spruce Pine ได้รับความเสียหายเพียงเล็กน้อยเท่านั้น” แต่ “ยังคงมีการประเมินรายละเอียดต่อไป” บริษัทระบุเพิ่มเติมว่ายังไม่ได้กลับมาจัดส่งสินค้า และกำลังดำเนินการเพื่อเริ่มต้นใหม่ การขาดแคลนไฟฟ้ายังคงเป็นอุปสรรคสำคัญในการกลับมาทำเหมือง

The Quartz Corp: แถลงการณ์ผลกระทบเบื้องต้นต่อการทำเหมือง

ใน แถลงการณ์เมื่อวันที่ 2 ตุลาคม The Quartz Corp ระบุว่า “ความเสียหายส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในหน่วยงานสนับสนุนต่าง ๆ ขณะนี้ยังไม่สามารถประเมินได้ว่า TQC จะกลับมาดำเนินงานได้เมื่อใด ซึ่งจะขึ้นกับการฟื้นฟูโครงสร้างพื้นฐานในพื้นที่ด้วย”

บริษัทเน้นย้ำถึงความมั่นใจในการป้องกันความเสี่ยงด้านซัพพลายโดยระบุว่า “มีวัตถุดิบในนอร์เวย์เพียงพอสำหรับส่งต่อไปยังระบบการผลิตบริสุทธิ์ของเรา ประกอบกับสินค้าสำเร็จรูปที่สำรองไว้ รวมถึงสต็อกที่มีอยู่ในแต่ละระดับของห่วงโซ่อุปทาน เราไม่คาดว่าจะเกิดเหตุฉุกเฉินใด ๆ ต่ออุตสาหกรรมปลายน้ำในระยะสั้นหรือกลางนี้”

ควอตซ์ถูกใช้ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ตรงจุดใดบ้าง

ควอตซ์ความบริสุทธิ์สูง ใช้ในการผลิต fused quartz ซึ่งเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติทนทานต่อสารเคมี อุณหภูมิ และแรงทางกลที่โดดเด่น ทำให้ขาดไม่ได้สำหรับการผลิตสินค้าที่ใช้เทคโนโลยีชั้นสูงหลากหลายประเภท

ควอตซ์เป็นองค์ประกอบสำคัญในกระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในเทคโนโลยีอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ เช่น แล็ปท็อป สมาร์ทโฟน หุ่นยนต์อุตสาหกรรม และโครงข่าย 5G

การประยุกต์ใช้ fused quartz ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

fused quartz มีบทบาทสำคัญหลากหลายประการในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์:

เบ้าหลอม fused quartz: ควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงใช้ในขั้นตอนสำคัญที่เรียกว่า Czochralski (CZ) ซึ่งเป็นวิธีการเจริญเติบโตของคริสตัลซิลิคอนขนาดใหญ่คุณภาพสูง (หรือที่เรียกว่า silicon ingot) เพื่อนำไปตัดเป็นแผ่น wafer สำหรับผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์

เบ้าหลอม fused quartz เป็น องค์ประกอบสำคัญที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการ Czochralski:

“ซิลิคอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์มีจุดหลอมเหลวประมาณ 1425°C (2597°F) และต้องรักษาอุณหภูมินี้ตลอดกระบวนการ Czochralski โดยจะนำคริสตัลต้นแบบติดแท่งจุ่มลงในของเหลวและดึงขึ้นจากเบ้าหลอม เบ้าหลอม fused quartz เป็นชิ้นส่วนไม่กี่ชนิดที่เหมาะสมต่อกระบวนการ Czochralski เนื่องจากมีการขยายตัวต่ำมากและทนต่อแรงกระแทกด้วยความร้อนอย่างยอดเยี่ยม นอกจากนี้ยังไม่เป็นสื่อนำไฟฟ้า โดยมีค่าความต้านทานเฉลี่ย 1 x 10⁸ Ω.m ที่ 1000°C

ท่อและแท่ง fused quartz: ควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงยังใช้สำหรับผลิตท่อและแท่งควอตซ์ ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับการผลิตชิ้นส่วนควอตซ์ที่ใช้ผ่านกระบวนการต่าง ๆ ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ถึงแม้เบ้าหลอมควอตซ์จะทนทานสูง แต่ไม่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้เสมอไป อายุการใช้งานขึ้นกับว่าดำเนินกระบวนการ Czochralski แบบใด หลังใช้ไประยะหนึ่ง จะเกิดการปนเปื้อนและปัญหาอื่น ๆ ทำให้ไม่เหมาะในการเลี้ยงคริสตัลซิลิคอนถัดไปอีก

แหล่งผลิตควอตซ์อื่น ๆ ในโลกอยู่ที่ใดบ้าง

แม้ว่าควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงส่วนใหญ่ของโลกจะมาจาก Spruce Pine แต่ก็ยังมีการขุดเหมืองในพื้นที่อื่น ๆ เช่น

• เหมือง Bovill รัฐไอดาโฮ สหรัฐอเมริกา
• แหล่ง Lighthouse รัฐควีนส์แลนด์ ออสเตรเลีย
• เหมือง White Springs และ Quartz Hill ในออสเตรเลีย

ยังมีแหล่งแร่ในมอริเตเนีย รัสเซีย เยอรมนี และนอร์เวย์

ประเด็นสำคัญสำหรับผู้ผลิต

สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความเสียหายต่อเหมืองควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงใน Spruce Pine อาจสร้างความเสี่ยงสำคัญแก่ห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากควอตซ์เป็นวัตถุดิบที่ขาดไม่ได้ในการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ ความล่าช้าใด ๆ ในการผลิตควอตซ์ย่อมส่งผลต่อการผลิตชิป

แม้ว่า Sibelco และ The Quartz Corp จะมั่นใจในสต็อกสำรองในปัจจุบันว่าสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาซัพพลายได้ในระยะสั้น แต่หากการฟื้นฟูต้องใช้เวลานานหรือจำเป็นต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ใหม่ อาจกระทบระยะเวลากำหนดการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในที่สุด เนื่องจากเบ้าหลอมควอตซ์ในตลาดมีอายุการใช้งานจำกัด ยิ่งต้องใช้เวลานานในการฟื้นฟูเหมือง ผลกระทบเชิงลูกโซ่ในระบบนิเวศชิปก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้น