Sau khi đổ bộ Florida vào tối 26/9, siêu bão Helene đã gây ảnh hưởng nặng nề đến 10 bang mà nó quét qua. Theo giới chức Mỹ, đây là cơn bão gây thiệt hại về người lớn thứ hai tại Mỹ trong vòng 50 năm, chỉ sau Katrina.

Helene cũng khiến hai mỏ tại thị trấn Spruce Pine, Bắc Carolina của hai công ty SCR-Sibelco và Quartz – nơi sản xuất khoảng 4/5 thạch anh chất lượng nhất thế giới – phải đóng cửa. Thạch anh là một thành phần quan trọng trong sản xuất bán dẫn.

Các nhà sản xuất chip Đông Á đang gấp rút đánh giá tác động của việc đóng mỏ ở thị trấn Spruce Pine. Vụ việc nhấn mạnh những góc nhỏ trong chuỗi cung ứng toàn cầu hóa ngày nay có thể chứa đựng những lỗ hổng tiềm ẩn như thế nào.

Thạch anh trong sản xuất bán dẫn

Thạch anh được sử dụng trong sản xuất chất bán dẫn và tấm pin mặt trời, dùng để tạo ra các nồi nấu kim loại nơi silicon được nung nóng, nấu chảy và biến đổi thành cấu trúc đơn tinh thể, từ đó tạo ra chất bán dẫn. Nó được gọi là phương pháp Czochralski, theo tên nhà khoa học người Ba Lan, người vô tình phát hiện ra cấu trúc này hơn một thế kỷ trước, khi ông nhúng bút vào nồi nấu kim loại nóng chảy thay vì nồi mực.

Bất kỳ tạp chất nào trong nồi nấu kim loại đều có thể gây ra những sai sót không mong muốn vào silicon, ảnh hưởng đến mạch được in trên đó và làm tăng nguy cơ chip bị lỗi. Đó là lý do tại sao thạch anh, ổn định ở nhiệt độ cao và không dễ dàng phản ứng với các vật liệu khác, giúp đảm bảo chất lượng của silicon.

Vì sao thạch anh Bắc Carolina đặc biệt?

Thạch anh đến từ các mỏ Spruce Pine là một trong những loại tinh khiết nhất trên thế giới, có thể do thạch anh được hình thành từ hàng trăm triệu năm trước trong điều kiện thiếu nước, theo Sibelco. Việc thiếu nước đồng nghĩa các tạp chất ít được đưa vào khi khoáng chất đang hình thành.

Độ tinh khiết hiếm có của thạch anh Spruce Pine giúp đảm bảo silicon làm ra sẽ hoàn hảo. Điều đó khiến nó trở thành một phần quan trọng của chuỗi cung ứng chất bán dẫn toàn cầu, theo nhà báo Ed Conway – tác giả cuốn sách Material World.

Mỏ đóng cửa ảnh hưởng đến ngành công nghiệp chip như thế nào?

Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào việc mất bao lâu để mở lại cả các mỏ và các tuyến giao thông với thế giới bên ngoài.

Những “gã khổng lồ” sản xuất chip như Samsung Electronics, Infineon Technologies, SK Hynix và TSMC cho biết, hoạt động ở thời điểm hiện tại chưa bị tác động đáng kể. Các nhà sản xuất tấm silicon như Shin-Etsu Chemical, Sumco và GlobalWafers chịu ảnh hưởng trực tiếp hơn.

Theo hãng nghiên cứu SemiAnalysis, một số công ty trữ hàng tồn kho lớn. Tuy nhiên, nếu tình hình tại ở Spruce Pine kéo dài, họ có thể tìm cách đa dạng hóa nguồn cung thạch anh, giúp các đối thủ của Sibelco và Quartz hưởng lợi.

Tương tự những khu vực xung quanh, Spruce Pine phải vật lộn với thiệt hại từ hạ tầng bị phá hủy như lũ lụt, mất điện, đường sá bị chia cắt, gián đoạn liên lạc. SCR-Sibelco và Quartz đang cố gắng liên lạc với tất cả nhân viên địa phương mà nhiều người trong đó phải sơ tán hoặc nhà cửa bị tàn phá.

Các chuyên gia chuỗi cung ứng cho biết, có thể mất vài tuần để các mỏ hoạt động lại, đồng nghĩa với khả năng khan hiếm chip và tăng giá trong bối cảnh các “gã khổng lồ” Silicon Valley đang đổ hàng tỷ USD vào chip AI.

Các nhà sản xuất chip lớn “thấm thía” sự nguy hiểm của nút thắt cổ chai trong chuỗi cung ứng trong đại dịch Covid-19, khi tình trạng thiếu hụt lao động và đánh giá sai về nhu cầu khiến nguồn cung chip trở nên khan hiếm. Một số nhà cung cấp linh kiện đang cố gắng tăng cường sản xuất để đáp ứng nhu cầu tăng vọt đối với vài loại chip, đặc biệt là chip AI.

Các lựa chọn thay thế thạch anh Spruce Pine?

Thạch anh Spruce Pine có thể thay thế bằng thạch anh tổng hợp hoặc tự nhiên của các nhà cung ứng Ấn Độ và Trung Quốc. Song, chúng không đáp ứng tiêu chuẩn tinh khiết quan trọng của nồi nấu kim loại, theo nhà phân tích Jenny Chase của BloombergNEF.

Điều này có thể làm giảm hiệu quả sản xuất wafer vì nồi nấu kim loại phải được thay thế thường xuyên hơn, dẫn đến chi phí cao hơn và tăng giá sản phẩm.

Hiện tại, thạch anh có độ tinh khiết cao chỉ là một thành phần nhỏ trong sản xuất chip. Vì vậy, việc chi phí sản xuất tăng chưa đủ lớn để làm “trật bánh” hoặc gián đoạn sản xuất trong ngắn hạn.