Der Quarz-Engpass: Warum Fab-Kapazitätspläne an zwei Minen in North Carolina hängen

Die Zahlen zum Engpass in Spruce Pine sind kleiner und seltsamer als die Version, die im Internet kursiert. Brian Potter schätzt in einem Beitrag auf Construction Physics vom 8. November 2024, dass der Ort jährlich 180.000 bis 200.000 Tonnen hochreinen Quarz produziert. Das entspricht ungefähr drei Tagen Förderung der größten US-Kohlemine. Die Industrie, die davon abhängt, ist Billionen wert.

Potters Text korrigiert die apokalyptische Darstellung, die auf Hurrikan Helene folgte. In Ed Conways Buch Material World von 2023 wird ein Branchenexperte zitiert: Ausreichender Schaden an den Minen „könnte die weltweite Produktion von Halbleitern und Solarmodulen innerhalb von sechs Monaten beenden“. Potter urteilt enger. Spruce Pine ist kein ganz unersetzlicher Angelpunkt. Fällt der Ort weg, sinken die Ausbeuten, steigen die Kosten, und die Suche nach Ersatz beschleunigt sich. Die Halbleiterproduktion kommt deshalb nicht zum Stillstand.

Warum der Tiegel mehr zählt als der Chip

Das meiste Silizium in Mikrochips beginnt als Quarz. Der wird mit Kohlenstoff in einem Lichtbogenofen zu metallurgischem Silizium mit 98 bis 99 Prozent Reinheit umgesetzt. Das Siemens-Verfahren treibt das zu Polysilizium. Dann schmilzt das Czochralski-Verfahren Polysilizium in einem Quarztiegel bei über 1.400 Grad Celsius und zieht einen Einkristall aus der Schmelze. Verunreinigungen aus dem Tiegel wandern in das Silizium. Der Quarz muss also so sauber sein, wie es wirtschaftlich geht. Tiegel bestehen aus einer hochreinen Innenschicht und einer billigeren Außenschicht.

Kosten zählen so viel wie Reinheit.

Potter berichtet, hochreiner Quarz koste in der Größenordnung von 10.000 Dollar pro Tonne. Ein Tiegel kostet mehrere tausend Dollar und hält rund 400 Betriebsstunden. Ein Czochralski-Ofen verbraucht 20 bis 25 Tiegel pro Jahr. Eine zitierte Arbeit rechnete 30 Prozent der Herstellungskosten eines monokristallinen Ingots den Tiegeln zu. Ein großer Ingot-Betrieb betreibt Dutzende Öfen. Deshalb reicht der Ausfall einer einzigen Mine so weit.

Betreiber sind zwei Firmen: Covia, früher Unimin und Tochter des belgischen Bergbauunternehmens Sibelco, und die Quartz Corp, ein norwegisches Bergbauunternehmen. Nach Helene berichtete Tom's Hardware am 1. Oktober 2024, Sibelco habe eine Betriebsunterbrechung bestätigt. Ein Sprecher der Quartz Corp sagte gegenüber The Verge, es sei zu früh, um festzustellen, ob die Produktionsstätte betroffen sei. Tom's Hardware konnte Sibelco nicht erreichen, weil der Telefondienst in der Gegend ausgefallen war. Der Bericht merkte an, die Minen lägen in den Hügeln und nicht im Ort. Kommentatoren bestritten die Darstellung der Schlagzeile.

Kapazitätspläne anderswo ignorieren die Materialkette

Unterdessen geht der Kapazitätsausbau weiter. Indiens Regierung kündigte im Juli 2026 ein Mobile Phone Manufacturing Scheme über 625 Milliarden Rupien an, etwa 6,5 Milliarden Dollar, mit einer Laufzeit von fünf Jahren. Dazu kommen 1,28 Billionen Rupien, rund 13,3 Milliarden Dollar, für die heimische Halbleiterfertigung. Das meldet TechCrunch. China hielt 2025 nach Angaben von Counterpoint Research 63 Prozent der weltweiten Smartphone-Produktion, Indien kam auf 18 Prozent. Keine der beiden Zahlen sagt etwas über die Tiegelversorgung.

Texas Instruments erklärte am 24. Oktober 2024, das Unternehmen habe die Produktion von GaN-Leistungshalbleitern in Aizu, Japan, aufgenommen. Damit vervierfacht TI die interne GaN-Kapazität neben der Fab in Dallas und testet GaN-Prozesse auf 300-mm-Wafern. Mohammad Yunus, Senior Vice President für Technologie und Fertigung bei TI, sagte, das Unternehmen wolle die interne Fertigung bis 2030 auf mehr als 95 Prozent steigern. Das ist ein Argument zur Lieferkette, doch es betrifft die eigenen Fabs von TI, nicht den Quarz darunter.

Potters Schlussfolgerung sollte man behalten: Alternativen zum Quarz aus Spruce Pine gibt es, aber sie sind noch nicht entwickelt, nicht ganz so gut und nicht ganz so billig. Ein besseres Tiegelmaterial würde mehr leisten, als den Engpass zu beseitigen. Quarz ist ein begrenzender Faktor in der Ingot-Fertigung. Ersetzt man ihn, könnte die Produktionseffizienz weit über das steigen, was Spruce Pine liefern kann.