Το μόνο μέρος από το οποίο εξαρτάται η παγκόσμια βιομηχανία ημιαγωγών

Η ερυθρελάτη πεύκη φιλοξενεί το καθαρότερο ορυχείο χαλαζία στον κόσμο και η Sibelco είναι η εταιρεία που εξευγενίζει τον καλύτερο χαλαζία για τη βιομηχανία ημιαγωγών.

Απαλάχια και Πεύκη - αυτή η γη δεν είναι πλούσια, το κέντρο της πόλης έχει μόνο έναν σιδηροδρομικό σταθμό, μερικά διώροφα σπίτια από τούβλα, έναν κινηματογράφο που έχει κλείσει εδώ και καιρό. Ωστόσο, τα γύρω βουνά είναι πλούσια σε επιθυμητά ορυκτά, μερικά από τα οποία είναι πολύτιμα για βιομηχανική χρήση, ειδικά χαλαζία.

Σε αντίθεση με οποιονδήποτε άλλο χαλαζία στη γη, ωστόσο, η πεύκη έχει τον καθαρότερο φυσικό χαλαζία. Αυτή η εξαιρετικά ανώτερη εναπόθεση σωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου παίζει ζωτικό ρόλο στην παραγωγή πυριτίου που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ημιαγωγικών τσιπ.

Ο Γκλόβερ, ένας συνταξιούχος γεωλόγος που πέρασε δεκαετίες αναζητώντας πολύτιμα ορυκτά στις πλαγιές και τις κοιλάδες των Απαλαχίων και των Ελαιώνων, δήλωσε: «Είναι μια βιομηχανία πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων εδώ», δήλωσε ο Γκλόβερ στο Wired γελώντας. «Δεν θα το καταλάβαινες οδηγώντας από εδώ και πιθανότατα δεν θα το καταλάβεις ποτέ».

Το φυτικό συγκρότημα της Sibelco στην περιοχή Spruce Pine. Φωτογραφία: Sibelco

Στον 21ο αιώνα, η άμμος έχει αποκτήσει μεγαλύτερη σημασία από ποτέ, ειδικά στη βιομηχανία ημιαγωγών. Το μεγαλύτερο μέρος της άμμου στον κόσμο αποτελείται από χαλαζία, μια μορφή διοξειδίου του πυριτίου, γνωστή και ως πυριτία. Τα σωματίδια διοξειδίου του πυριτίου υψηλής καθαρότητας αποτελούν απαραίτητη πρώτη ύλη για την κατασκευή τσιπ υπολογιστών, καλωδίων οπτικών ινών και άλλου υλικού υψηλής τεχνολογίας. Η ποσότητα χαλαζία που χρησιμοποιείται για αυτά τα προϊόντα είναι ελάχιστη σε σύγκριση με τα βουνά χαλαζία που χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση του σκυροδέματος ή του εδάφους. Αλλά ο αντίκτυπός της είναι ανυπολόγιστος στην ψηφιακή εποχή.

Η επεξεργασία καθαρού χαλαζία είναι πολύ δύσκολη, αλλά η ερυθρελάτη πεύκη είναι ευλογημένη με ένα τεράστιο κοίτασμα χαλαζία και θεωρείται η καθαρότερη στον κόσμο. Είναι το αποτέλεσμα μιας μοναδικής γεωλογικής ιστορίας, όταν πριν από περίπου 380 εκατομμύρια χρόνια, γεωλογικές κινήσεις μεταξύ της αφρικανικής ηπείρου και της Αμερικής δημιούργησαν τριβή με θερμοκρασίες που υπερέβαιναν τους 2.000 βαθμούς Κελσίου, προκαλώντας την τήξη στρωμάτων βράχου, που ονομάζεται πεγκματίτης. 100 χρόνια αργότερα, αυτό το λιωμένο πέτρωμα που ήταν θαμμένο βαθιά στο υπέδαφος ψύχθηκε και ανακρυσταλλώθηκε. Μέσω γεωλογικών δραστηριοτήτων, άρχισαν να ανεβαίνουν στην επιφάνεια.

Για χρόνια, οι ντόπιοι ξέθαβαν πεγκματίτες, τους συνέθλιβαν με χειροκίνητα εργαλεία ή στοιχειώδη μηχανήματα και διαχώριζαν τον άστριο και τον μαρμαρυγία για χρήση, αφήνοντας τον χαλαζία ως «σκουπίδια», κατάλληλο μόνο για κατασκευή άμμου ή απορριπτόμενο. Αλλά στα μέσα της δεκαετίας του 1950, χιλιάδες μίλια μακριά στη Βόρεια Καρολίνα, μια ομάδα μηχανικών στην Καλιφόρνια άρχισε να ερευνά καθαρό χαλαζία για ημιαγωγούς.

Εκείνη την εποχή, η αγορά των τρανζίστορ βρισκόταν σε ραγδαία άνοδο. Η Texas Instruments, η Motorola και άλλες εταιρείες άρχισαν να αγωνίζονται για τη δημιουργία μικρότερων, πιο αποδοτικών τρανζίστορ για χρήση σε υπολογιστές. Μεταξύ των υλικών που χρησιμοποιούνται στα τρανζίστορ ήταν το γερμάνιο και το πυρίτιο.

Η Sibelco εξορύσσει χαλαζιακό μετάλλευμα σε ερυθρελάτη. Φωτογραφία: Sibelco

Η σημαντική ανακάλυψη ήρθε το 1959, όταν ο Robert Noyce και οι συνάδελφοί του στην Fairchild Semiconductor ανακάλυψαν πώς να στριμώξουν πολλά τρανζίστορ σε ένα κομμάτι πυριτίου υψηλής καθαρότητας στο μέγεθος ενός νυχιού. Η NASA επέλεξε τα μικροτσίπ της Fairchild για χρήση στο διαστημικό της πρόγραμμα και οι πωλήσεις τσιπ της εταιρείας αυξήθηκαν ραγδαία από τότε.

Η δημιουργία αυτών των τσιπ είναι μια πολύπλοκη διαδικασία. Απαιτούν ουσιαστικά καθαρό πυρίτιο, επειδή η παραμικρή πρόσμειξη μπορεί να καταστρέψει τα πάντα. Το πυρίτιο είναι εύκολο να βρεθεί επειδή είναι ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στη Γη. Ωστόσο, απαιτεί πολλή εξαγωγή. Η χρήση καθαρού χαλαζία θα εξοικονομούσε χρόνο και χρήμα.

Κανονικά, η άμμος ψήνεται σε ηλεκτρικό κλίβανο σε υψηλές θερμοκρασίες για να δημιουργηθεί μια χημική αντίδραση που διαχωρίζει το μεγαλύτερο μέρος του οξυγόνου, αφήνοντας πίσω 99% καθαρό πυρίτιο. Ωστόσο, αυτό δεν είναι αρκετό. Το πυρίτιο για τα ηλιακά πάνελ πρέπει να έχει καθαρότητα 99,999999%, ενώ τα τσιπ υπολογιστών είναι ακόμη πιο απαιτητικά, 99,9999999999%. Αλλά με τον χαλαζία από έλατο, η καθαρότητα μπορεί να φτάσει το 99,998%, ακόμη και το 99,9992% - ένας παράγοντας που μειώνει σημαντικά το κόστος διαχωρισμού των ακαθαρσιών.

Χαλαζίας μετά τον καθαρισμό του. Φωτογραφία: Sibelco

Αλλά ακόμη και με καθαρό χαλαζία, δεν μπορούν όλοι να επεξεργαστούν καθαρό πυρίτιο. «Η σύγχρονη οικονομία βασίζεται σε έναν μόνο δρόμο στο Spruce Pine, ο οποίος οδηγεί στις εγκαταστάσεις της Sibelco North America, μιας εταιρείας που εξορύσσει και επεξεργαστεί χαλαζία εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας», δήλωσε στο Tom’s Hardware ο Ethan Mollick, καθηγητής που μελετά την Τεχνητή Νοημοσύνη και τους ημιαγωγούς στη Σχολή Διοίκησης Επιχειρήσεων Wharton στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια.

Στην ιστοσελίδα της, η Sibelco ισχυρίζεται επίσης ότι είναι «ο μόνος προμηθευτής χαλαζία για τον καθαρισμό πλακιδίων πυριτίου στην κατασκευή τσιπ». Ωστόσο, η ύπαρξη της εταιρείας δεν είναι τόσο γνωστή όσο η TSMC, η Intel, η ASML ή η Samsung στον τομέα των ημιαγωγών.

Η μοναδικότητα της Sibelco, λένε ορισμένοι ειδικοί, αποδεικνύεται από το γεγονός ότι ο τηγμένος χαλαζίας που παράγει προσφέρει «εξαιρετικές» οπτικές, μηχανικές και θερμικές ιδιότητες για την κατασκευή ημιαγωγών, φωτοβολταϊκών κυψελών σε ηλιακούς συλλέκτες καθώς και οπτικών ινών σε καλώδια τηλεπικοινωνιών.

Σύμφωνα με τον Mollick, η σημασία της Sibelco ειδικότερα και της Spruce Pine γενικότερα είναι τεράστια. Παραθέτοντας από το βιβλίο του Conway "The Material World" που δημοσιεύτηκε στο X στις 24 Μαρτίου, υποστηρίζει ότι θα υπήρχε "το τέλος της παραγωγής τσιπ υπολογιστών" εάν κάτι κακό συνέβαινε στην Spruce Pine ή στον ουρανό από πάνω της.

«Ανεξάρτητα από τον λόγο, οποιαδήποτε ξαφνική διακοπή ή διακοπή των εργασιών εξόρυξης χαλαζία στο Spruce Pine θα μπορούσε να προκαλέσει ένα «αρκετά καταστροφικό» περιστατικό που θα μπορούσε να καθυστερήσει την παραγωγή τσιπ κατά χρόνια», πρόσθεσε ο Mollick.

Μπάο Λαμ

Σύνδεσμος πηγής: https://vnexpress.net/noi-duy-nhat-nganh-ban-dan-the-gioi-phu-thuoc-4726613.html