The role of metallurgical silicon and ferroalloys in the semiconductor value chain: The case of Ferroglobe. - Villar-Mir Palacios, Juan Miguel

Abstract

La industria de los semiconductores juega un papel crucial en la economía moderna, siendo clave en todos los procesos y productos tecnológicos. La idea detrás de este trabajo de fin de grado surge de un interés personal por la industria de los semiconductores y su situación actual. Para comprenderla mejor he analizado, desglosado y separado las distintas fases de su cadena de valor, enfocándome en una parte especifica: las etapas iniciales de producción y procesamiento de materiales; haciendo especial hincapié en los procesos que hacen posible la producción y el uso de semiconductores en diversas soluciones y productos. Este trabajo está dividido en dos partes. La primera se centra en explicar los semiconductores, sus propiedades, evolución histórica y su papel crítico en la economía, cobrando mayor importancia a raíz de la escasez global de los últimos años. Comprender su proceso productivo hace necesario explorar sus orígenes, que se remontan al silicio, el material principal y “rey” de los semiconductores. Esto hace imprescindible la investigación del mineral de sílice, fuente del silicio, al que se le aplica una serie de procesos químicos para cumplir con los estándares de alta pureza requeridos para su uso en distintas aplicaciones. En la segunda parte, el trabajo se centra en Ferroglobe, una empresa líder en la producción de silicio metal y ferroaleaciones. Es un actor principal en el desarrollo y funcionamiento de la cadena de valor de los semiconductores debido a su papel en la producción de estos materiales. Esta parte del trabajo explora todo el trasfondo de Ferroglobe, su contribución a la cadena de suministro, aplicaciones y demás colaboraciones. Además, en este trabajo de investigación se realiza una simulación, en la que se analiza el impacto de la variación en el precio de la electricidad en los costes de producción de Ferroglobe y en sus márgenes. Esta simulación trata de evaluar la sensibilidad de las principales magnitudes financieras de la empresa sobre las variaciones en los precios de la electricidad y de identificar posibles estrategias de optimización de costes a través de la relocalización de la producción en los diferentes países donde la empresa produce. Los resultados muestran conclusiones que ayudan a entender como la electricidad afecta la viabilidad financiera de una empresa electro intensiva y cómo orientar una hipotética toma de decisiones con el objetivo de reducir la exposición a la volatilidad de los precios. Las etapas iniciales de la producción de materiales (las que gestiona Ferroglobe) son cruciales en la industria de los semiconductores. El objetivo de este trabajo es mostrar y explicar con más detalle una fase específica de la cadena de valor de los semiconductores, desde la extracción y procesamiento de materiales hasta su uso en diversas aplicaciones gracias a sus avanzadas propiedades. Para lograrlo, se ha establecido una unión contextual entre ambas partes del trabajo focalizada en la investigación y explicación del mineral de sílice (la cuna del silicio), el silicio y las ferroaleaciones (materiales con los que trabaja Ferroglobe), que forman la base de los semiconductores

The semiconductor industry plays a crucial role in the modern economy, being a key player in all technological processes and products. The idea behind this bachelor’s degree final thesis arises from a personal interest in the semiconductor industry and its actual situation. To understand it better I tried to analyze, deconstruct and separate its value chain and focus on a specific part of it, the initial stages of production and material processing. I dug deeper into processes that make possible the production and use of semiconductors in certain applications, focusing on how raw materials such as silica and ferroalloys, are transformed into essential components for advanced electronics. This thesis is divided into two parts. The first one is focused on explaining semiconductors, their properties, historic evolution and critical role in the economy, becoming more important since last year’s supply chain disruptions. Understanding their production, makes the exploration of silicon, the primary material used in the manufacturing process, imperative in this study. This led to the research of silica, the source of silicon, considering that it undergoes the necessary chemical processing to meet the high-purity standards required for semiconductors to be used in their different applications. On the other hand, in the second part, the focus shifts to Ferroglobe, a leading company in the production of silicon metal and ferroalloys. This firm is a key player and is situated in the heart of the semiconductor value chain because of its role in the production and refinement of these materials. This part of the thesis explores the whole background of Ferroglobe, as well as their contribution to the global supply chain of semiconductors with their applications and collaborations. In this work I also carry out a simulation analyzing the impact of electricity price variations on Ferroglobe’s production costs and profit margins. This simulation aims to evaluate the firm’s sensitivity to changes in energy prices and to identify potential cost optimization strategies through production reallocation across the different countries where the company operates. The results provide insights and takeaways to understand how electricity affects the company’s financial performance and to guide decision making. The initial stages of material production (e.g. those managed by Ferroglobe) are crucial to the semiconductor industry. The aim of this work is to provide an analysis of the semiconductor value chain, focusing on the extraction and processing of materials such as silica into high-purity silicon and ferroalloys and their advanced properties and applications across industries. To achieve this goal, I connected both parts by researching and analyzing silica (“the roots of the tree”), silicon and ferroalloys (materials that Ferroglobe works with), which are the materials that form the basis of semiconductors.