המקום היחיד שבו תעשיית המוליכים למחצה העולמית תלויה

ספרוס פיין הוא ביתו של מכרה הקוורץ הטהור בעולם , וסייבלקו היא החברה שמזקקת את הקוורץ המשובח ביותר עבור תעשיית המוליכים למחצה.

אורן אפלצ'י ואורן אשוחי - אדמה זו אינה עשירה, באזור מרכז העיר יש רק תחנת רכבת, כמה בתי לבנים בני שתי קומות, ואולם קולנוע שנסגר זה מכבר. עם זאת, ההרים שמסביב עשירים במינרלים נחשקים, חלקם בעלי ערך לשימוש תעשייתי, במיוחד קוורץ.

שלא כמו כל קוורץ אחר על פני כדור הארץ, עץ אורן אשוח מכיל את הקוורץ הטבעי הטהור ביותר. שקיעת חלקיקי סיליקון דו-חמצני ברמה הגבוהה ביותר ממלאת תפקיד חיוני בייצור סיליקון המשמש לייצור שבבי מוליכים למחצה.

גלובר, גיאולוג בדימוס שבילה עשרות שנים בחיפוש אחר מינרלים יקרי ערך בגבעות ובעמקים של הרי האפלצ'ים והאורן הספרוס, אמר: "זוהי תעשייה של מיליארדי דולרים כאן", אמר גלובר ל-Wired בצחוק. "לא הייתם יודעים את זה מנסיעה כאן, וכנראה שלעולם לא תדעו".

קומפלקס הצמחים של סיבלקו בעץ אורן ספרוס. צילום: סיבלקו

במאה ה-21, חול הפך לחשוב מתמיד, במיוחד בתעשיית המוליכים למחצה. רוב החול בעולם עשוי מקוורץ, סוג של סיליקון דו-חמצני, המכונה גם סיליקה. חלקיקי סיליקון דו-חמצני בעלי טוהר גבוה הם חומר גלם חיוני לייצור שבבי מחשב, כבלי סיבים אופטיים וחומרה מתקדמת אחרת. כמות הקוורץ המשמשת למוצרים אלה היא זעירה בהשוואה להררי הקוורץ המשמשים לשיפור בטון או אדמה. אך השפעתו אינה ניתנת למדידה בעידן הדיגיטלי.

זיקוק קוורץ טהור הוא קשה מאוד, אך עץ אורן אשוחית התברך במרבץ קוורץ עצום והוא נחשב לטהור ביותר בעולם. זוהי תוצאה של היסטוריה גיאולוגית ייחודית, כאשר לפני כ-380 מיליון שנה, תנועות גיאולוגיות בין יבשת אפריקה לאמריקה יצרו חיכוך בטמפרטורות מעל 2,000 מעלות צלזיוס, וגרמו להמסת שכבות סלע, ​​הנקראות פגמטיט. 100 שנים לאחר מכן, סלע מותך זה, הקבור עמוק מתחת לאדמה, התקרר והתגבש מחדש. באמצעות פעילויות גיאולוגיות, הוא החל לעלות אל פני השטח.

במשך שנים, מקומיים חפרו פגמטיטים, ריסקו אותם בעזרת כלי עבודה ידניים או מכונות בסיסיות, והפרידו את השדהספר והנציץ לשימוש, והותירו את הקוורץ כ"אשפה", המתאים רק לחול בנייה או שהושלך. אבל באמצע שנות ה-50, אלפי קילומטרים משם בצפון קרוליינה, קבוצת מהנדסים בקליפורניה החלה לחקור קוורץ טהור עבור מוליכים למחצה.

באותה תקופה, שוק הטרנזיסטורים התחמם במהירות. טקסס אינסטרומנטס, מוטורולה וחברות אחרות החלו להתחרות ביצירת טרנזיסטורים קטנים ויעילים יותר לשימוש במחשבים. בין החומרים ששימשו בטרנזיסטורים היו גרמניום וסיליקון.

סיבלקו כורה עפרות קוורץ באורני אשוח. צילום: סיבלקו

פריצת הדרך הגיעה בשנת 1959, כאשר רוברט נויס ועמיתיו בחברת Fairchild Semiconductor גילו כיצד לדחוס מספר טרנזיסטורים על גבי פיסת סיליקון בעלת טוהר גבוה בגודל ציפורן. נאס"א בחרה במיקרו-שבבים של Fairchild לשימוש בתוכנית החלל שלה, ומכירות השבבים של החברה צמחו במהירות משם.

יצירת השבבים הללו היא תהליך מורכב מאוד. הם דורשים בעיקר סיליקון טהור, מכיוון שהטומאה הקלה ביותר יכולה להרוס הכל. סיליקון קל למצוא מכיוון שהוא אחד היסודות הנפוצים ביותר בכדור הארץ. עם זאת, הוא דורש מיצוי רב. שימוש בקוורץ טהור יחסוך זמן וכסף.

בדרך כלל, חול נשרף בכבשן חשמלי בטמפרטורות גבוהות כדי ליצור תגובה כימית שמפרידה את רוב החמצן, ומשאירה מאחור סיליקון טהור של 99%. עם זאת, זה לא מספיק. סיליקון עבור פאנלים סולאריים חייב להיות טהור ב-99.999999%, בעוד ששבבי מחשב דורשים אף יותר, 99.99999999999%. אבל עם קוורץ מעץ אורן אשוח, הטוהר יכול להגיע ל-99.998%, אפילו 99.9992% - גורם שמפחית משמעותית את עלות הפרדת הזיהומים.

קוורץ לאחר זיקוק. צילום: סיבלקו

אבל אפילו עם קוורץ טהור, לא כולם יכולים לזקק סיליקון טהור. " הכלכלה המודרנית מבוססת על רחוב אחד בספרוס פיין, שמוביל למתקן סיבלקו צפון אמריקה, חברה שכורה ומזקקת קוורץ בעל טוהר גבוה במיוחד", אמר איתן מוליק, פרופסור החוקר בינה מלאכותית ומוליכים למחצה בבית הספר וורטון לעסקים באוניברסיטת פנסילבניה, ל- Tom’s Hardware .

באתר האינטרנט שלה, Sibelco טוענת גם שהיא "הספקית היחידה של קוורץ לזיקוק פרוסות סיליקון בייצור שבבים". עם זאת, קיומה של החברה אינו ידוע כמו TSMC, אינטל, ASML או סמסונג בתחום המוליכים למחצה.

ייחודה של סיבלקו, אומרים כמה מומחים, מתבטא בעובדה שהקוורץ המותך שהיא מייצרת מציע תכונות אופטיות, מכניות ותרמיות "מצוינות" לייצור מוליכים למחצה, תאים פוטו-וולטאיים בפאנלים סולאריים וכן סיבים אופטיים בכבלי טלקומוניקציה.

לדברי מוליק, חשיבותה של סיבלקו בפרט ושל ספרוס פיין בכלל היא עצומה. בציטוט מספרו של קונוויי, "העולם החומרי", שפורסם ב-X ב-24 במרץ, הוא טוען כי יהיה "סוף ייצור שבבי מחשב" אם משהו רע יקרה בספרוס פיין או בשמיים שמעליו.

"ללא קשר לסיבה, כל השבתה או שיבוש פתאומי בפעילות כריית הקוורץ בספרוס פיין עלולים לגרום לתקרית 'קטסטרופלית למדי' שעלולה לעכב את ייצור השבבים בשנים", הוסיף מוליק.

באו לאם

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