Le seul endroit dont dépend l'industrie mondiale des semi-conducteurs

Spruce Pine abrite la mine de quartz la plus pure au monde , et Sibelco est le principal raffineur de quartz pour l'industrie des semi-conducteurs.

Les Appalaches et les forêts de pins – cette région est pauvre ; le centre-ville se résume à une gare, quelques rangées de maisons en briques de deux étages et un cinéma fermé depuis longtemps. Cependant, les montagnes environnantes regorgent de minéraux précieux, dont certains, comme le quartz, ont une valeur industrielle.

Cependant, contrairement à tout autre type de quartz sur Terre, le quartz de l'épinette contient le quartz naturel le plus pur. Ce dépôt exceptionnellement supérieur de particules de dioxyde de silicium joue un rôle crucial dans la production du silicium utilisé pour la fabrication des puces semi-conductrices.

Glover, un géologue à la retraite qui a passé des décennies à chercher des minéraux précieux dans les collines et les dépressions des chaînes des Appalaches et des pins de l'Himalaya, a déclaré à Wired, dans un éclat de rire : « C'est une industrie qui pèse plusieurs milliards de dollars. On ne s'en rendrait pas compte en traversant la région, et on ne s'en rendra probablement jamais compte. »

Complexe industriel de Sibelco à Spruce Pine. Photo : Sibelco

Au XXIe siècle, le sable est devenu plus important que jamais, notamment dans l'industrie des semi-conducteurs. La majeure partie du sable mondial est composée de quartz, une forme de dioxyde de silicium, également appelé silice. Les particules de dioxyde de silicium de haute pureté sont des matières premières essentielles à la fabrication de puces informatiques, de câbles à fibres optiques et d'autres composants de haute technologie. La quantité de quartz utilisée pour ces produits est faible comparée aux quantités colossales de quartz employées pour améliorer le béton ou les sols. Son impact est cependant incommensurable à l'ère du numérique.

Raffiner du quartz pur est extrêmement difficile, mais Spruce Pine possède un gisement exceptionnel de ce qui est considéré comme le quartz le plus pur au monde. Ce gisement est le fruit d'une histoire géologique unique : il y a environ 380 millions d'années, des mouvements géologiques entre les continents africain et américain ont engendré des frottements à des températures dépassant les 2 000 degrés Celsius, provoquant la fusion de couches de roche appelées pegmatite. Cent ans plus tard, cette roche en fusion, enfouie profondément sous terre, s'est refroidie et a recristallisé. Sous l'effet de l'activité géologique, elle a commencé à remonter à la surface.

Pendant des années, les habitants ont exploité la pegmatite, la concassant à l'aide d'outils manuels ou de machines rudimentaires, pour en séparer le feldspath et le mica. Le quartz, quant à lui, était considéré comme un déchet, bon uniquement pour le sable de construction ou destiné à la rebut. Cependant, au milieu des années 1950, à des milliers de kilomètres de la Caroline du Nord, un groupe d'ingénieurs californiens a entrepris des recherches sur le quartz pur pour la fabrication de semi-conducteurs.

À cette époque, le marché des transistors était en pleine expansion. Texas Instruments, Motorola et d'autres entreprises se lancèrent dans une course effrénée pour créer des transistors plus petits et plus performants destinés aux ordinateurs. Le germanium et le silicium figuraient parmi les matériaux utilisés dans la fabrication des transistors.

Sibelco extrait du minerai de quartz à Spruce Pine. Photo : Sibelco

La percée a eu lieu en 1959, lorsque Robert Noyce et ses collègues de Fairchild Semiconductor ont trouvé le moyen d'intégrer plusieurs transistors dans un morceau de silicium de haute pureté de la taille d'un ongle. La NASA a sélectionné les microprocesseurs de Fairchild pour ses programmes d'exploration spatiale, et les ventes de puces de l'entreprise ont explosé depuis.

La fabrication de ces puces est un processus incroyablement complexe. Elle exige essentiellement du silicium pur, car la moindre impureté compromet tout. Le silicium est facile à trouver, car c'est l'un des éléments les plus abondants sur Terre. Cependant, son extraction nécessite de nombreuses étapes. L'utilisation de quartz pur permettrait de réduire considérablement le temps et le coût.

Généralement, le sable est chauffé à haute température dans un four électrique afin de provoquer une réaction chimique qui élimine la majeure partie de l'oxygène, ne conservant ainsi que du silicium pur à 99 %. Cependant, cela ne suffit pas. Le silicium destiné aux panneaux solaires doit présenter une pureté de 99,999999 %, et pour les puces informatiques, les exigences sont encore plus strictes : 99,99999999999 %. Or, avec le quartz de Spruce Pine, la pureté peut atteindre 99,998 %, voire 99,9992 %, ce qui réduit considérablement le coût d'élimination des impuretés.

Quartz après raffinage. Photo : Sibelco

Mais même avec du quartz pur, tout le monde ne peut pas raffiner du silicium pur. « L' économie moderne repose sur une seule route à Spruce Pine, qui mène aux installations de Sibelco North America, une entreprise qui extrait et raffine du quartz ultra-pur », a déclaré à Tom's Hardware le professeur Ethan Mollick, expert en recherche sur l'IA et les semi-conducteurs à la Wharton School of Business de l'Université de Pennsylvanie.

Sur son site web, Sibelco affirme également être « le seul fournisseur de quartz pour le raffinage des plaquettes de silicium dans la fabrication de puces ». Cependant, l'existence de cette entreprise n'est pas aussi connue que celle de TSMC, Intel, ASML ou Samsung dans l'industrie des semi-conducteurs.

Certains experts estiment que la domination de Sibelco est démontrée par le fait que le quartz fondu qu'elle produit offre d'« excellentes » propriétés optiques, mécaniques et thermiques pour la production de semi-conducteurs, de cellules photovoltaïques dans les panneaux solaires et de fibres optiques dans les câbles de télécommunications.

Selon Mollick, l'importance de Sibelco en particulier et de Spruce Pine en général est immense. Citant l'ouvrage de Conway, *The Material World*, publié sur X le 24 mars, il affirme que la production de puces informatiques prendrait fin si un incident grave survenait à Spruce Pine ou dans l'atmosphère environnante.

« Quelle qu’en soit la raison, tout arrêt ou interruption soudaine des opérations d’extraction de quartz à Spruce Pine pourrait provoquer un incident « assez catastrophique », susceptible de ralentir le secteur de la fabrication de semi-conducteurs pendant des années », a ajouté Mollick.

Bao Lam

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