세계 반도체 산업이 의존하는 유일한 곳

스프루스 파인에는 세계에서 가장 순수한 석영 광산이 있으며, 시벨코는 반도체 산업을 위해 최고급 석영을 정제하는 회사입니다.

애팔래치아 산맥과 가문비나무 숲이 우거진 이 지역은 토양이 비옥하지 않습니다. 시내에는 기차역, 몇 채의 2층짜리 벽돌집, 그리고 오래전에 문을 닫은 영화관밖에 없습니다. 하지만 주변 산에는 산업용으로 가치가 높은 광물, 특히 석영이 풍부하게 매장되어 있습니다.

하지만 지구상의 다른 어떤 석영과도 달리, 스프루스 파인은 가장 순수한 천연 석영을 함유하고 있습니다. 이처럼 매우 우수한 이산화규소 입자 침전물은 반도체 칩 제조에 사용되는 실리콘 생산에 필수적인 역할을 합니다.

애팔래치아 산맥과 스프루스 파인 산맥의 구릉과 계곡에서 수십 년 동안 귀중한 광물을 찾아 헤맨 은퇴한 지질학자 글로버는 와이어드 와의 인터뷰에서 웃으며 "여기는 수십억 달러 규모의 산업입니다."라고 말했다. "차를 타고 지나가면서는 전혀 알 수 없을 거고, 아마 앞으로도 알 수 없을 겁니다."

스프루스 파인에 위치한 시벨코의 공장 단지. 사진: 시벨코

21세기에 들어서면서 모래는 그 어느 때보다 중요해졌으며, 특히 반도체 산업에서 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 전 세계 모래의 대부분은 이산화규소(실리카)의 일종인 석영으로 이루어져 있습니다. 고순도 이산화규소 입자는 컴퓨터 칩, 광섬유 케이블, 기타 첨단 하드웨어 제조에 필수적인 원료입니다. 이러한 제품에 사용되는 석영의 양은 콘크리트나 토양 개량에 사용되는 엄청난 양의 석영에 비하면 극히 적지만, 디지털 시대에 미치는 영향은 헤아릴 수 없을 정도로 큽니다.

순수한 석영을 정제하는 것은 매우 어렵지만, 스프루스 파인은 거대한 석영 매장량을 보유하고 있어 세계에서 가장 순수한 석영으로 손꼽힙니다. 이는 약 3억 8천만 년 전 아프리카 대륙과 아메리카 대륙 사이의 지각 변동으로 섭씨 2,000도가 넘는 고온의 마찰이 발생하여 페그마타이트라고 불리는 암석층이 녹으면서 형성된 독특한 지질학적 역사의 결과입니다. 100년 후, 지하 깊숙이 묻혀 있던 이 용암은 식고 재결정화되었습니다. 그리고 지질 활동을 통해 지표면으로 올라오기 시작했습니다.

수년 동안 지역 주민들은 페그마타이트를 캐내어 손 도구나 원시적인 기계로 부수고 장석과 운모를 분리하여 사용했으며, 석영은 건축용 모래로 쓰거나 버리는 "쓰레기"로 남겨두었습니다. 그러나 1950년대 중반, 수천 마일 떨어진 노스캐롤라이나에서 캘리포니아의 한 엔지니어 그룹이 반도체용 순수 석영 연구를 시작했습니다.

당시 트랜지스터 시장은 급속도로 성장하고 있었다. 텍사스 인스트루먼트, 모토로라를 비롯한 여러 회사들이 컴퓨터에 사용될 더 작고 효율적인 트랜지스터를 개발하기 위해 경쟁에 뛰어들었다. 트랜지스터에 사용된 재료로는 게르마늄과 실리콘이 대표적이었다.

시벨코는 스프루스 파인에서 석영 광석을 채굴합니다. 사진: 시벨코

획기적인 발전은 1959년에 이루어졌습니다. 페어차일드 반도체의 로버트 노이스와 그의 동료들이 손톱 크기의 고순도 실리콘 조각에 여러 개의 트랜지스터를 집적하는 방법을 알아낸 것입니다. NASA는 우주 프로그램에 페어차일드의 마이크로칩을 사용하기로 결정했고, 이후 회사의 칩 판매량은 급속도로 증가했습니다.

이러한 칩을 만드는 것은 매우 복잡한 공정입니다. 아주 미량의 불순물이라도 모든 것을 망칠 수 있기 때문에 본질적으로 순수한 실리콘이 필요합니다. 실리콘은 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나이므로 쉽게 찾을 수 있지만, 추출 과정에 많은 시간이 소요됩니다. 순수한 석영을 사용하면 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

일반적으로 모래를 고온의 전기 용광로에서 가열하여 화학 반응을 일으켜 대부분의 산소를 제거하고 99% 순도의 실리콘을 얻습니다. 하지만 이것만으로는 충분하지 않습니다. 태양광 패널용 실리콘은 99.999999%의 순도를 요구하며, 컴퓨터 칩은 더욱 엄격한 기준인 99.99999999999%의 순도를 요구합니다. 그러나 가문비나무에서 추출한 석영을 사용하면 순도를 99.998%, 심지어 99.9992%까지 높일 수 있어 불순물 제거 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

정제 과정을 거친 석영. 사진: 시벨코

하지만 순수한 석영이라 하더라도, 누구나 순수한 실리콘을 정제할 수 있는 것은 아닙니다. 펜실베이니아 대학교 와튼 경영대학원에서 인공지능과 반도체를 연구하는 에단 몰릭 교수는 톰스 하드웨어와의 인터뷰에서 "현대 경제는 스푸르스 파인에 있는 시벨코 노스 아메리카 시설로 이어지는 단 하나의 거리에 기반을 두고 있는데, 이 회사는 초고순도 석영을 채굴 하고 정제하는 회사입니다."라고 말했습니다.

시벨코는 자사 웹사이트에서 "칩 제조에 사용되는 실리콘 웨이퍼 정제용 석영을 공급하는 유일한 업체"라고 주장합니다. 그러나 반도체 업계에서 TSMC, 인텔, ASML, 삼성만큼 널리 알려진 회사는 아닙니다.

일부 전문가들은 시벨코의 독창성은 이 회사가 생산하는 용융 석영이 반도체 제조, 태양광 패널용 태양 전지, 통신 케이블용 광섬유에 "탁월한" 광학적, 기계적, 열적 특성을 제공한다는 사실에서 드러난다고 말합니다.

몰릭에 따르면, 특히 시벨코와 스프루스 파인의 중요성은 엄청나다. 그는 3월 24일 X에 게재된 콘웨이의 저서 『물질 세계』를 인용하며, 스프루스 파인이나 그 위의 하늘에서 무슨 일이 발생하면 "컴퓨터 칩 생산이 종말을 맞을 것"이라고 주장한다.

"이유가 무엇이든 간에, 스프루스 파인의 석영 채굴 작업이 갑자기 중단되거나 차질을 빚게 되면 '상당히 재앙적인' 사고가 발생하여 칩 생산이 수년간 지연될 수 있습니다."라고 몰릭은 덧붙였다.

바오 람

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