TSMC, Samsung và nhiều hãng chip theo dõi nguồn cung thạch anh tinh khiết cao từ Mỹ sau siêu bão Helene
Nhịp đập khoa học - Ngày đăng : 18:34, 03/10/2024
TSMC, Samsung và nhiều hãng chip theo dõi nguồn cung thạch anh tinh khiết cao từ Mỹ sau siêu bão Helene
Siêu bão Helene đã khiến hai mỏ ở bang Bắc Carolina (Mỹ), nơi sản xuất phần lớn nguồn cung thạch anh tinh khiết cao trên thế giới, phải ngừng hoạt động.
Các nhà sản xuất chất bán dẫn toàn cầu đang theo dõi nguồn cung thạch anh độ tinh khiết cao, vật liệu quan trọng với ngành công nghiệp này, sau khi siêu bão Helene làm ngừng hoạt động hai mỏ ở bang Bắc Carolina. Hai mỏ này là nơi sản xuất phần lớn nguồn cung thạch anh tinh khiết cao cho thế giới.
TSMC (nhà sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất thế giới của Đài Loan) và Infineon Technologies (Đức) cho biết đang theo dõi tình hình, nhưng không cho rằng việc này sẽ có tác động đáng kể nào đến hoạt động của họ.
Samsung Electronics và SK Hynix (đều của Hàn Quốc) không nghĩ có tác động xấu nào xảy ra với họ. Đối tác của TSMC là Topco Scientific Co, nơi xử lý thạch anh, đang xem xét hàng tồn kho của mình và liên lạc chặt chẽ với tất cả nhà cung cấp.
Tác động đến ngành sản xuất chip toàn cầu vẫn chưa rõ ràng, vì các công ty chất bán dẫn có khả năng đã tích trữ các thành phần quan trọng và hoạt động ở bang Bắc Carolina dự kiến sẽ được nối lại trong tương lai.
GlobalWafers (Đài Loan), một trong những nhà cung cấp silicon lớn nhất thế giới, đã trở thành công ty mới nhất hạ thấp mối lo ngại về nguồn cung thạch anh độ tinh khiết cao.
"Các nhà cung cấp crucible có đủ hàng tồn kho để đáp ứng nhu cầu của chúng tôi. Chuỗi cung ứng đủ khả năng phục hồi để ứng phó với sự gián đoạn tạm thời trong vật liệu thượng nguồn. Hàng tồn kho đầy đủ được duy trì trong suốt quá trình và chúng tôi không cho rằng sẽ có bất kỳ tác động nào đến khả năng hoàn thành các đơn hàng đã cam kết của mình", GlobalWafers tuyên bố.
1. Crucible thường được dịch là nồi nấu hoặc bát áp. Trong ngành sản xuất chất bán dẫn, crucible đóng vai trò vô cùng quan trọng, đặc biệt là trong quá trình sản xuất silicon tinh thể đơn - nguyên liệu cơ bản để tạo ra chip bán dẫn.
2. Vật liệu thượng nguồn là những nguyên liệu thô hoặc thành phần cơ bản đầu vào cho một quá trình sản xuất. Chúng đóng vai trò là "khởi nguồn" cho một chuỗi cung ứng và được sử dụng để tạo ra những sản phẩm phức tạp hơn ở các giai đoạn sau.
Trong ngành sản xuất chip bán dẫn, vật liệu thượng nguồn gồm:
- Thạch anh: Thạch anh tinh khiết cao được sử dụng để làm crucible, một phần thiết yếu trong quá trình sản xuất silicon tinh thể đơn.
- Silicon: Silicon là nguyên liệu chính để tạo ra các đĩa bán dẫn (wafer) silicon, nền tảng của mọi chip. Đĩa bán dẫn là một lát silicon mỏng, thường có đường kính từ 150 mm đến 300 mm, được sử dụng làm vật liệu nền để sản xuất mạch tích hợp (IC). Quá trình sản xuất chip bắt đầu với một đĩa bán dẫn nguyên chất. Sau đó, đĩa bán dẫn trải qua hàng loạt các bước xử lý hóa học và vật lý để tạo ra các mạch điện tử trên bề mặt của nó. Các mạch điện tử này chính là mạch tích hợp mà chúng ta sử dụng trong máy tính, smartphone và nhiều thiết bị điện tử khác.
- Các kim loại quý: Vàng, bạc, đồng và các kim loại quý khác được sử dụng trong quá trình sản xuất chip để tạo ra các liên kết điện, lớp phủ bảo vệ.
- Các khí hóa học: Các khí như hydro florua, clo, oxy được sử dụng ở các quá trình ăn mòn, lắng đọng và làm sạch khi sản xuất chip.
- Rất nhiều hóa chất khác được sử dụng trong các công đoạn khác nhau của quá trình sản xuất chip.
Sibelco và Quartz Corp, hai công ty khai thác thạch anh ở Bắc Carolina, đều đã ngừng hoạt động vào ngày 26.9 và cho biết còn quá sớm để nói khi nào sản xuất sẽ được tiếp tục.
Siêu bão Helene đã gây thiệt hại nghiêm trọng cho nước Mỹ, khi nhiều nơi đang phải vật lộn với lũ lụt, mất điện và mất liên lạc. Ít nhất 166 người đã thiệt mạng ở 6 bang do cơn bão này.
Hai mỏ nằm gần Spruce Pine, thị trấn nhỏ gần thành phố Asheville, bang Bắc Carolina, là nơi cung cấp thạch anh tinh khiết cao quan trọng nhất toàn cầu. Hai mỏ này chiếm hơn 80% nguồn cung thạch anh tinh khiết cao thương mại trên thế giới, theo báo cáo của BloombergNEF năm ngoái.
BloombergNEF là bộ phận nghiên cứu và phân tích của Bloomberg, tập trung vào các lĩnh vực năng lượng sạch, vận tải, công nghệ, khí hậu và tài chính bền vững. BloombergNEF cung cấp thông tin và dự báo về các xu hướng toàn cầu trong các ngành này, giúp doanh nghiệp, nhà đầu tư và chính phủ hiểu rõ hơn về các cơ hội và thách thức liên quan đến quá trình chuyển đổi năng lượng và các sáng kiến bền vững.
Bà Jenny Chase, nhà phân tích năng lượng mặt trời của BloombergNEF, nói Spruce Pine sản xuất khoảng 20.000 tấn thạch anh có độ tinh khiết cực cao mỗi năm. Khoáng sản này rất quan trọng với cả ngành công nghiệp năng lượng mặt trời và bán dẫn, vì nó được sử dụng để tạo ra lớp bên trong crucible. Jenny Chase nói thêm rằng sự gián đoạn kéo dài trong nguồn cung thạch anh có độ tinh khiết cực cao có thể đẩy nhanh việc áp dụng các giải pháp thay thế tổng hợp.
Ed Conway, nhà báo của hãng tin Sky News và tác giả cuốn sách về chuỗi cung ứng vật liệu quý, mô tả hai mỏ này là "điểm nghẽn cực kỳ quan trọng trong chuỗi cung ứng toàn cầu".
Ông chia sẻ với trang Insider rằng việc sản xuất đĩa bán dẫn silicon đòi hỏi phải nấu chảy silicon gần như tinh khiết trong lò nung làm từ thạch anh tinh khiết cao, trong đó nguồn cung quy mô lớn duy nhất là các mỏ ở Bắc Carolina.
"Đây là nơi duy nhất chúng tôi phát hiện ra một nguồn tài nguyên rất lớn của loại thạch anh tinh khiết cao này", Ed Conway nói.
Nhà địa chất Yinan Wang cho biết: "Thạch anh ở Spruce Pine hình thành sâu trong lòng đất, nơi không có nhiều nước, nên không bị nhiễm nhiều tạp chất".
"Nếu chúng ta không tiếp cận được những mỏ đó trong một thời gian dài thì nguồn cung toàn cầu của các đĩa bán dẫn silicon này sẽ bị đe dọa", Ed Conway nói thêm.
Seaver Wang, đồng Giám đốc nhóm Khí hậu và Năng lượng tại tổ chức Breakthrough Institute, nói rằng hầu hết nhà sản xuất chip "có khả năng duy trì một số kho dự trữ để vượt qua tình trạng gián đoạn ngắn".
Thế nhưng, mức độ thiệt hại với các mỏ ở thị trấn Spruce Pine sẽ quyết định tác động cuối cùng đến nguồn cung chất bán dẫn, Seaver Wang cho biết. Ông nói thêm rằng dù các mỏ nằm trên vùng đất cao, nhưng có thể mất nhiều tuần để khôi phục đường sá và điện.
"Nếu các mỏ hoạt động trở lại trong vòng vài tuần, tác động có thể là rất nhỏ. Nếu thiệt hại nghiêm trọng hơn xảy ra tại các mỏ thì cả ngành công nghiệp chip và năng lượng mặt trời đều có thể chứng kiến tình trạng thiếu hụt trong chuỗi cung ứng và giá cả tăng đột biến", theo Seaver Wang.
Seaver Wang lý giải đó là vì các mỏ ở Spruce Pine có quy mô riêng biệt. "Các mỏ hiện có hoặc mới khai thác khác sẽ mất nhiều tháng hoặc nhiều năm để tăng cường hoạt động tương ứng", ông cho hay.
Thạch anh tinh khiết cao đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình sản xuất chip, đặc biệt là các loại chip cao cấp. Để hiểu rõ hơn về vai trò này, chúng ta cần đi sâu vào một số điểm sau:
Tại sao cần thạch anh tinh khiết cao?
- Tạo ra môi trường tinh khiết: Trong quá trình sản xuất chip, các đĩa bán dẫn (wafer) silicon cần được đặt trong một môi trường cực kỳ sạch và tinh khiết. Thạch anh tinh khiết cao được sử dụng để tạo ra các buồng chân không và thiết bị khác, giúp loại bỏ các tạp chất có thể làm ảnh hưởng đến chất lượng của chip.
- Chống chịu nhiệt độ cao: Quá trình sản xuất chip diễn ra ở nhiệt độ rất cao. Thạch anh tinh khiết có khả năng chịu được nhiệt độ cao mà không bị biến dạng hay phân hủy, giúp bảo vệ các thiết bị sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.
- Tính trong suốt: Thạch anh tinh khiết có tính trong suốt cao, cho phép quan sát trực tiếp quá trình sản xuất chip, giúp các kỹ sư dễ dàng kiểm soát và điều chỉnh quá trình.
- Tính trơ hóa học: Thạch anh tinh khiết có tính trơ hóa học cao, không phản ứng với các hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất chip, đảm bảo độ bền và tuổi thọ của các thiết bị.
Ứng dụng cụ thể của thạch anh tinh khiết trong sản xuất chip
- Tạo ra các ống thạch anh: Ống thạch anh được sử dụng để làm các buồng chân không, lò nung và những thiết bị khác trong quá trình sản xuất chip.
- Sản xuất các đĩa bán dẫn silicon: Thạch anh tinh khiết được sử dụng để làm các khuôn đúc tạo ra đĩa bán dẫn silicon.
- Làm sạch các bề mặt: Bề mặt của các thiết bị sản xuất chip cần được làm sạch hoàn toàn trước khi sử dụng. Thạch anh tinh khiết được dùng để tạo các dụng cụ làm sạch.