Satu-satunya tempat industri semikonduktor dunia bergantung

Spruce Pine ialah rumah kepada lombong kuarza paling tulen di dunia , dan Sibelco ialah syarikat yang menapis kuarza terbaik untuk industri semikonduktor.

Appalachian dan Spruce Pine - tanah ini tidak kaya, kawasan pusat bandar hanya mempunyai stesen kereta api, beberapa rumah bata dua tingkat, panggung wayang yang lama ditutup. Walau bagaimanapun, pergunungan di sekelilingnya kaya dengan mineral yang diingini, beberapa berharga untuk kegunaan industri, terutamanya kuarza.

Tidak seperti mana-mana kuarza lain di bumi, bagaimanapun, Spruce Pine mempunyai kuarza semula jadi yang paling tulen. Pemendapan zarah silikon dioksida yang sangat unggul ini memainkan peranan penting dalam penghasilan silikon yang digunakan untuk membuat cip semikonduktor.

Glover, ahli geologi bersara yang menghabiskan beberapa dekad memburu mineral berharga di lereng bukit dan lembah Appalachian dan Spruce Pine Mountains, berkata: "Ia adalah industri berbilion dolar di sini," Glover memberitahu Wired sambil ketawa. "Anda tidak akan mengetahuinya daripada memandu melalui sini, dan anda mungkin tidak akan tahu."

Kompleks tumbuhan Sibelco di Spruce Pine. Foto: Sibelco

Pada abad ke-21, pasir telah menjadi lebih penting berbanding sebelum ini, terutamanya dalam industri semikonduktor. Kebanyakan pasir di dunia diperbuat daripada kuarza, satu bentuk silikon dioksida, juga dikenali sebagai silika. Zarah silikon dioksida ketulenan tinggi ialah bahan mentah penting untuk membuat cip komputer, kabel gentian optik dan perkakasan berteknologi tinggi yang lain. Jumlah kuarza yang digunakan untuk produk ini adalah kecil berbanding dengan pergunungan kuarza yang digunakan untuk memperbaiki konkrit atau tanah. Tetapi impaknya tidak dapat diukur dalam era digital.

Menapis kuarza tulen adalah sangat sukar, tetapi Spruce Pine diberkati dengan deposit kuarza yang besar dan dianggap paling tulen di dunia. Ia adalah hasil daripada sejarah geologi yang unik, apabila kira-kira 380 juta tahun dahulu, pergerakan geologi antara benua Afrika dan benua Amerika mencipta geseran dengan suhu melebihi 2,000 darjah Celsius, menyebabkan lapisan batuan, dipanggil pegmatit, mencair. 100 tahun kemudian, batu cair ini tertimbus jauh di bawah tanah disejukkan dan dihablurkan semula. Melalui aktiviti geologi, mereka mula naik ke permukaan.

Selama bertahun-tahun, penduduk tempatan menggali pegmatit, menghancurkannya dengan alatan tangan atau jentera asas, dan memisahkan feldspar dan mika untuk digunakan, meninggalkan kuarza sebagai "sampah", hanya sesuai untuk membina pasir atau dibuang. Tetapi pada pertengahan 1950-an, beribu-ribu batu jauhnya di North Carolina, sekumpulan jurutera di California mula menyelidik kuarza tulen untuk semikonduktor.

Pada masa itu, pasaran transistor sedang panas dengan cepat. Texas Instruments, Motorola, dan syarikat lain mula berlumba untuk mencipta transistor yang lebih kecil dan lebih cekap untuk digunakan dalam komputer. Antara bahan yang digunakan dalam transistor ialah germanium dan silikon.

Sibelco melombong bijih kuarza di Spruce Pine. Foto: Sibelco

Kejayaan itu datang pada tahun 1959, apabila Robert Noyce dan rakan-rakannya di Fairchild Semiconductor memikirkan cara untuk menjejalkan berbilang transistor pada sekeping silikon ketulenan tinggi sebesar kuku. NASA memilih cip mikro Fairchild untuk digunakan dalam program angkasa lepas, dan jualan cip syarikat itu berkembang pesat dari sana.

Mencipta cip ini adalah proses yang sangat kompleks. Mereka pada asasnya memerlukan silikon tulen, kerana kekotoran yang sedikit boleh merosakkan segala-galanya. Silikon mudah dicari kerana ia adalah salah satu unsur yang paling banyak di Bumi. Walau bagaimanapun, ia memerlukan banyak pengekstrakan. Menggunakan kuarza tulen akan menjimatkan masa dan wang.

Biasanya, pasir dibakar dalam relau elektrik pada suhu tinggi untuk mencipta tindak balas kimia yang memisahkan sebahagian besar oksigen, meninggalkan 99% silikon tulen. Namun, itu tidak mencukupi. Silikon untuk panel solar mestilah 99.999999% tulen, manakala cip komputer lebih menuntut, 99.99999999999%. Tetapi dengan kuarza dari Spruce Pine, ketulenan boleh mencapai 99.998%, malah 99.9992% - faktor yang mengurangkan kos pengasingan kekotoran dengan ketara.

Kuarza selepas ditapis. Foto: Sibelco

Tetapi walaupun dengan kuarza tulen, tidak semua orang boleh menapis silikon tulen. " Ekonomi moden didasarkan pada satu jalan di Spruce Pine, yang menuju ke kemudahan Sibelco North America, sebuah syarikat yang melombong dan menapis kuarza ketulenan ultra tinggi," kata Ethan Mollick, seorang profesor yang mempelajari AI dan semikonduktor di Wharton School of Business di University of Pennsylvania, memberitahu Perkakasan Tom .

Di laman webnya, Sibelco juga mendakwa sebagai "satu-satunya pembekal kuarza untuk menapis wafer silikon dalam pembuatan cip." Walau bagaimanapun, kewujudan syarikat itu tidak begitu dikenali sebagai TSMC, Intel, ASML atau Samsung dalam bidang semikonduktor.

Keunikan Sibelco, kata beberapa pakar, ditunjukkan oleh fakta bahawa kuarza bercantum yang dihasilkannya menawarkan sifat optik, mekanikal dan terma yang "cemerlang" untuk pembuatan semikonduktor, sel fotovoltaik dalam panel solar serta gentian optik dalam kabel telekomunikasi.

Menurut Mollick, kepentingan Sibelco khususnya dan Spruce Pine secara amnya adalah besar. Memetik daripada buku Conway The Material World dan diterbitkan pada X pada 24 Mac, dia berhujah bahawa akan ada "penghujung pengeluaran cip komputer" jika sesuatu yang buruk berlaku di Spruce Pine atau langit di atasnya.

"Tanpa mengira sebabnya, sebarang penutupan atau gangguan secara tiba-tiba dalam operasi perlombongan kuarza di Spruce Pine boleh menyebabkan insiden 'agak malapetaka' yang boleh menjejaskan pengeluaran cip selama bertahun-tahun," tambah Mollick.

Bao Lam

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