세계 반도체 산업이 의존하는 유일한 곳

스프루스파인은 세계에서 가장 순수한 석영 광산의 본고장이며, 시벨코는 반도체 산업용 최고의 석영을 정제하는 회사입니다.

애팔래치아 소나무와 가문비나무 - 이 땅은 부유한 곳이 아니며, 도심 지역에는 기차역, 2층짜리 벽돌집 몇 채, 오래전에 문을 닫은 영화관 하나 뿐입니다. 그러나 주변 산에는 다양하고 귀중한 광물이 풍부하며, 그중에는 특히 석영을 비롯하여 산업용으로 귀중한 광물도 있습니다.

그러나 지구상의 다른 어떤 석영과도 달리 가문비나무 소나무는 가장 순수한 천연 석영을 함유하고 있습니다. 이러한 이산화규소 입자의 매우 우수한 증착은 반도체 칩을 만드는 데 사용되는 실리콘 생산에 중요한 역할을 합니다.

수십 년 동안 애팔래치아 산맥과 스프루스 소나무 산맥의 산비탈과 계곡에서 귀중한 광물을 찾아다닌 은퇴한 지질학자 글로버는 Wired와의 인터뷰에서 "여기는 수십억 달러 규모의 산업입니다."라고 웃으며 평가했습니다. "여기를 지나가다 보면 알아차리지 못할 것이고, 앞으로도 알아차리지 못할 것입니다."

가문비나무 숲에 있는 시벨코의 공장 단지. 사진: 시벨코

21세기에 들어서 모래는 그 어느 때보다 중요해졌고, 특히 반도체 분야에서는 더욱 그렇습니다. 세계 모래의 대부분은 석영으로 이루어져 있는데, 석영은 이산화규소의 한 형태이며 실리카라고도 합니다. 고순도 이산화규소 입자는 컴퓨터 칩, 광섬유 케이블 및 기타 첨단 하드웨어를 만드는 데 필수적인 원료입니다. 이런 제품에 사용되는 석영의 양은 콘크리트나 토양을 개량하는 데 사용되는 엄청난 양의 석영에 비하면 아주 적습니다. 하지만 디지털 시대에 그 영향은 헤아릴 수 없을 정도입니다.

순수한 석영을 정제하는 것은 어렵지만, 가문비나무 소나무에는 세계에서 가장 순수한 것으로 여겨지는 거대한 석영 매장량이 있습니다. 이는 독특한 지질학적 역사의 결과로, 약 3억 8천만 년 전 아프리카 대륙과 아메리카 대륙이 충돌하면서 지질학적 움직임이 발생하여 온도가 섭씨 2,000도가 넘는 마찰이 발생했고, 이로 인해 페그마타이트라고 불리는 암석층이 녹았습니다. 100년 후, 땅속 깊은 곳에 묻힌 이 녹은 암석은 식어서 재결정화됩니다. 지질 활동을 통해 그들은 표면으로 솟아오르기 시작했습니다.

오랜 세월 동안 지역 주민들은 페그마타이트를 파내어 손도구나 초보적인 기계로 부수고, 장석과 운모를 분리해 사용했지만, 석영은 "쓰레기"로 간주되어 건축용 모래를 만드는 데만 사용하거나 버렸습니다. 하지만 1950년대 중반, 수천 마일 떨어진 노스캐롤라이나주에서 캘리포니아의 엔지니어 그룹이 반도체용 순수 석영에 대한 연구를 시작했습니다.

당시 반도체 시장은 급속히 발전하고 있었습니다. 텍사스 인스트루먼트, 모토로라를 비롯한 여러 회사가 컴퓨터에 사용할 더 작고 효율적인 트랜지스터를 개발하기 위한 경쟁을 시작했습니다. 트랜지스터에 사용되는 재료 중 하나는 게르마늄과 실리콘입니다.

시벨코는 스프루스파인에서 석영광석을 채굴합니다. 사진: 시벨코

획기적인 발전은 1959년 로버트 노이스와 페어차일드 반도체의 동료들이 손톱 크기의 고순도 실리콘 조각에 여러 개의 트랜지스터를 집어넣는 방법을 알아냈을 때 이루어졌습니다. NASA는 우주 탐사 프로그램에 사용할 페어차일드의 마이크로칩을 선택했고, 이를 시작으로 회사의 칩 판매가 급속히 성장했습니다.

이러한 칩을 만드는 것은 엄청나게 복잡한 과정입니다. 기본적으로 순수한 실리콘이 필요합니다. 왜냐하면 아주 약간의 불순물이라도 들어가면 모든 것이 망가지기 때문입니다. 실리콘은 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나이기 때문에 찾기 쉽습니다. 하지만 이를 위해서는 많은 추출 단계가 필요합니다. 순수한 석영을 사용하면 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

일반적으로 모래는 고온의 전기로에서 가열되어 대부분의 산소를 분리하는 화학 반응을 일으키고, 순도 99%의 실리콘만 남습니다. 하지만 그것만으로는 충분하지 않습니다. 태양광 패널에 사용되는 실리콘은 99.999999%의 순도를 가져야 하며, 컴퓨터 칩은 그보다 훨씬 더 높은 99.99999999999%의 순도를 요구합니다. 하지만 가문비나무에서 추출한 석영의 경우 순도가 99.998%, 심지어 99.9992%에 달할 수 있습니다. 이는 불순물 분리 비용을 크게 줄이는 요소입니다.

정제된 후의 석영. 사진: 시벨코

하지만 순수한 석영을 사용하더라도 누구나 순수한 실리콘을 정제할 수 있는 것은 아닙니다. 펜실베이니아 대학교 와튼 경영대학원의 AI와 반도체 전문가인 이선 몰릭 교수는 톰스 하드웨어에 "현대 경제는 스프루스 파인의 한 거리에 위치해 있는데, 이 거리는 초고순도 석영을 채굴하고 정제하는 회사인 시벨코 노스 아메리카의 시설로 이어진다"고 말했다.

시벨코는 자사 웹사이트에서 "칩 제조 시 실리콘 웨이퍼 정제에 사용되는 석영의 유일한 공급업체"라고 주장합니다. 하지만 이 회사의 존재는 반도체 분야에서 TSMC, 인텔, ASML, 삼성만큼 잘 알려지지 않았습니다.

일부 전문가는 시벨코의 독창성은 이 회사가 생산하는 용융 석영이 반도체 제조, 태양광 패널의 태양광 전지, 통신 케이블의 광섬유에 "뛰어난" 광학적, 기계적, 열적 특성을 제공한다는 사실에서 입증된다고 말한다.

몰릭에 따르면, 특히 시벨코와 스프루스 소나무의 중요성은 엄청납니다. 코네웨이의 저서 '물질 세계'에서 발췌하여 3월 24일 X에 게시한 글에서, 그는 스프루스 파인이나 그 위의 하늘에 나쁜 일이 일어난다면 "컴퓨터 칩 제조는 끝날 것"이라고 주장합니다.

몰릭은 "이유와 관계없이 스프루스 파인의 석영 채굴 작업이 갑자기 중단되거나 중단되면 칩 제조가 수년간 지연될 수 있는 '매우 치명적인' 사고가 발생할 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

바오 램

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