In den USA hat der Hurrikan Helene schwere Schäden angerichtet und 210 Menschenleben gefordert. Der Tropensturm brachte möglicherweise auch die Halbleiterlieferkette in Gefahr, da der Abbau von hochreinem Naturquarz eingeschränkt ist.
Der Hurrikan Helene hat schwere Verwüstungen hinterlassen und Todesopfer gefordert. In Spruce Pine im US-Bundesstaat North Carolina hat der Tropensturm ebenfalls schwere Schäden hinterlassen. Der Ort in den Blue Ridge Mountains ist wichtig für die Halbleiterfertigung, da dort hochreiner Naturquarz gefördert wird. Die Unternehmen The Quartz Corp und Sibelco betreiben in dem Ort ihre Abbau- und Aufbereitungsanlagen.
Quarz als Rohstoff für die Halbleiterfertigung
Quarz wird als Rohstoff für die Herstellung von mono- und polykristallinen Siliziumwafern genutzt. In der Fotovoltaik- und Halbleiterindustrie wird inzwischen fast ausschließlich monokristallines Silizium verarbeitet. In der Fotovoltaik-Industrie liegt der Marktanteil für monokristallines Silizium bei 97 Prozent. Auch für die Chipherstellung sind monokristalline Wafer das Ausgangsmaterial. Die Chipherstellung erfordert jedoch hochreines monokristallines Silizium. Die dafür erforderlichen Stäbe werden als Ingots bezeichnet. Der dafür benötigte Quarz wird in der Regel bereits vor Ort aufbereitet. Die größten Hersteller solcher Wafer sind GlobalWafers in den USA, Shin-Etsu und Sumco in Japan, SK Siltron in Südkorea und Siltronic in Deutschland.
Hoher Energiebedarf für die Herstellung von Rohsilizium
Für eine Tonne Rohsilizium sind 2,5 bis 3 Tonnen Quarz erforderlich. Die Herstellung erfolgt im Czochralski-Verfahren und ist energieintensiv. Die Herstellungsanlagen befinden sich daher meistens direkt in der Nähe von günstigen Energiequellen. Der deutsche Hersteller Siltronic kämpft seit Jahren mit diesem Problem und stößt bei der Politik immer wieder auf Gegenmaßnahmen.
Infrastruktur in Spruce Pine zerstört
Der Abbau von Silizium im US-amerikanischen Spruce Pine wurde durch die vom Hurrikan Helene angerichteten Schäden unterbrochen. Die Infrastruktur wurde zerstört. In der Halbleiterindustrie fehlt nun hochreiner Quarz aus dieser Quelle. Der Quarz hat einen Anteil an Siliziumdioxid von mehr als 99,997 Prozent und weniger als 50 ppm Verunreinigungen. Er wird für die innere der drei Schichten der Schmelztiegel benötigt, um monokristallines Silizium im Czochralski-Verfahren herzustellen.
Die meisten Hersteller von hochreinem Quarz verwenden Rohmaterial aus Spruce Pine. Eine wichtige Quelle ist auch Indien. Von dort bezieht Jiangsu Pacific Quartz Co. Ltd. als einer der größten Hersteller sein Rohmaterial. In der Rohstoffgewinnung besteht daher eine gewisse Diversität.
Noch ist nicht einschätzbar, ob der Ausfall der Rohstoffquelle und der Infrastruktur in Spruce Pine auch Probleme in der Lieferkette verursacht. Eine Gefährdung der Lieferkette wird als unwahrscheinlich betrachtet, da es vom Abbau des Rohmaterials über die Aufbereitung bis hin zur Herstellung der Silizium-Ingots mehrere Monate dauert. In den Ausgangsmaterialien für die einzelnen Schritten sind wahrscheinlich noch genug Puffer vorhanden. Das ist jedoch nicht sicher.
Synthetischer Quarz noch keine sinnvolle Alternative
Sollte die Lieferkette kurzfristig nicht in Gefahr sein, ist hochreiner Quarz dennoch in der Wafer- und Chipherstellung immer eine kritische Komponente. Mehrere Firmen sind gegenwärtig damit beschäftigt, die Herstellung von hochreinem synthetischem Quarz oder ganzer Schmelztiegel mit der entsprechenden Beschichtung zu erforschen.
Synthetischer Quarz ist sogar noch teurer als der hochreinste Naturquarz. Bei hohen Temperaturen sind komplett aus synthetischem Quarz bestehende Tiegel instabil. Das führt zu Problemen bei der Fertigung der Silizium-Ingots. Das deutsche Unternehmen Siltronic AG verwendet Tiegel, die vorwiegend aus Naturquarz bestehen. Wahlweise werden auch schon Tiegel aus künstlichem Quarz genutzt.
Quellen: Deutsche Rohstoffagentur, Siltronic, hardwareLUXX
