Satu-satunya tempat industri semikonduktor dunia bergantung

Spruce Pine adalah rumah bagi tambang kuarsa paling murni di dunia , dan Sibelco adalah perusahaan yang memurnikan kuarsa terbaik untuk industri semikonduktor.

Pinus Appalachian dan Cemara - lahan ini tidak subur, pusat kota hanya memiliki stasiun kereta api, beberapa rumah bata dua lantai, dan sebuah bioskop yang sudah lama tutup. Namun, pegunungan di sekitarnya kaya akan mineral berharga, beberapa di antaranya berharga untuk keperluan industri, terutama kuarsa.

Namun, tidak seperti kuarsa lain di bumi, Pinus Spruce memiliki kuarsa alami paling murni. Deposisi partikel silikon dioksida yang sangat unggul ini memainkan peran penting dalam produksi silikon yang digunakan untuk membuat chip semikonduktor.

Glover, seorang pensiunan ahli geologi yang menghabiskan puluhan tahun mencari mineral berharga di lereng bukit dan lembah Pegunungan Appalachian dan Spruce Pine, berkata: "Industri ini bernilai miliaran dolar," ujar Glover kepada Wired sambil tertawa. "Anda tidak akan menyadarinya saat berkendara melewati sini, dan kemungkinan besar Anda tidak akan pernah menyadarinya."

Kompleks pabrik Sibelco di Spruce Pine. Foto: Sibelco

Di abad ke-21, pasir menjadi semakin penting, terutama dalam industri semikonduktor. Sebagian besar pasir dunia terbuat dari kuarsa, suatu bentuk silikon dioksida, yang juga dikenal sebagai silika. Partikel silikon dioksida dengan kemurnian tinggi merupakan bahan baku penting untuk pembuatan chip komputer, kabel serat optik, dan perangkat keras berteknologi tinggi lainnya. Jumlah kuarsa yang digunakan untuk produk-produk ini sangat kecil dibandingkan dengan banyaknya kuarsa yang digunakan untuk memperbaiki beton atau tanah. Namun, dampaknya tak terukur di era digital.

Memurnikan kuarsa murni memang sulit, tetapi Pinus Spruce diberkahi dengan deposit kuarsa yang sangat besar, yang dianggap paling murni di dunia. Ini merupakan hasil dari sejarah geologis yang unik, ketika sekitar 380 juta tahun yang lalu, pergerakan geologis antara benua Afrika dan Amerika menciptakan gesekan dengan suhu melebihi 2.000 derajat Celcius, yang menyebabkan lapisan batuan, yang disebut pegmatit, mencair. 100 tahun kemudian, batuan cair yang terkubur jauh di bawah tanah ini mendingin dan mengalami rekristalisasi. Melalui aktivitas geologis, batuan-batuan ini mulai muncul ke permukaan.

Selama bertahun-tahun, penduduk setempat menggali pegmatit, menghancurkannya dengan perkakas tangan atau mesin sederhana, dan memisahkan feldspar dan mika untuk digunakan, sementara kuarsa dianggap "sampah", hanya cocok untuk pasir konstruksi atau dibuang begitu saja. Namun, pada pertengahan 1950-an, ribuan mil jauhnya di Carolina Utara, sekelompok insinyur di California mulai meneliti kuarsa murni untuk semikonduktor.

Saat itu, pasar transistor sedang berkembang pesat. Texas Instruments, Motorola, dan perusahaan-perusahaan lain mulai berlomba-lomba menciptakan transistor yang lebih kecil dan lebih efisien untuk digunakan di komputer. Beberapa material yang digunakan dalam transistor antara lain germanium dan silikon.

Sibelco menambang bijih kuarsa di Spruce Pine. Foto: Sibelco

Terobosan terjadi pada tahun 1959, ketika Robert Noyce dan rekan-rekannya di Fairchild Semiconductor menemukan cara untuk menjejalkan beberapa transistor ke dalam sepotong silikon yang sangat murni seukuran kuku jari. NASA memilih mikrochip Fairchild untuk digunakan dalam program luar angkasanya, dan penjualan cip perusahaan tersebut pun meroket.

Pembuatan cip ini merupakan proses yang sangat rumit. Pada dasarnya, cip ini membutuhkan silikon murni, karena sedikit saja pengotor dapat merusak segalanya. Silikon mudah ditemukan karena merupakan salah satu unsur paling melimpah di Bumi. Namun, silikon membutuhkan banyak proses ekstraksi. Menggunakan kuarsa murni akan menghemat waktu dan biaya.

Biasanya, pasir dibakar dalam tungku listrik pada suhu tinggi untuk memicu reaksi kimia yang memisahkan sebagian besar oksigen, menyisakan silikon murni 99%. Namun, itu saja tidak cukup. Silikon untuk panel surya harus memiliki kemurnian 99,999999%, sementara chip komputer membutuhkan tingkat kemurnian yang lebih tinggi, yaitu 99,99999999999%. Namun, dengan kuarsa Spruce Pine, kemurniannya dapat mencapai 99,998%, bahkan 99,9992% — sebuah faktor yang secara signifikan mengurangi biaya pemisahan pengotor.

Kuarsa setelah dimurnikan. Foto: Sibelco

Namun, bahkan dengan kuarsa murni, tidak semua orang dapat memurnikan silikon murni. " Ekonomi modern bertumpu pada satu jalan di Spruce Pine yang mengarah ke fasilitas Sibelco Amerika Utara, sebuah perusahaan yang menambang dan memurnikan kuarsa dengan kemurnian sangat tinggi," ujar Ethan Mollick, seorang profesor yang mempelajari AI dan semikonduktor di Wharton School of Business, University of Pennsylvania, kepada Tom's Hardware .

Di situs webnya, Sibelco juga mengklaim sebagai "satu-satunya pemasok kuarsa untuk pemurnian wafer silikon dalam produksi chip." Namun, keberadaan perusahaan ini tidak seterkenal TSMC, Intel, ASML, atau Samsung di bidang semikonduktor.

Beberapa ahli mengatakan keunikan Sibelco ditunjukkan oleh fakta bahwa kuarsa leburan yang diproduksinya menawarkan sifat optik, mekanik, dan termal yang "sangat baik" untuk manufaktur semikonduktor, sel fotovoltaik dalam panel surya, serta serat optik dalam kabel telekomunikasi.

Mollick mengatakan pentingnya Sibelco khususnya dan Spruce Pine secara umum sangat besar. Mengutip buku Conway, The Material World, yang diterbitkan di X pada 24 Maret, ia berpendapat bahwa "akhir dari manufaktur chip komputer" akan menjadi "akhir dari manufaktur chip komputer" jika sesuatu yang buruk terjadi di Spruce Pine atau langit di atasnya.

"Apa pun alasannya, penghentian atau gangguan mendadak apa pun dalam operasi penambangan kuarsa di Spruce Pine dapat menyebabkan insiden 'yang cukup dahsyat' yang dapat menghambat produksi chip selama bertahun-tahun," tambah Mollick.

Bao Lam

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