O único lugar onde a indústria mundial de semicondutores depende

Spruce Pine abriga a mina de quartzo mais puro do mundo , e a Sibelco é a empresa que refina o melhor quartzo para a indústria de semicondutores.

Pinheiros Apalaches e Spruce - esta terra não é rica, o centro da cidade tem apenas uma estação de trem, algumas casas de tijolos de dois andares e um cinema fechado há muito tempo. No entanto, as montanhas ao redor são ricas em minerais desejáveis, alguns valiosos para uso industrial, especialmente quartzo.

Ao contrário de qualquer outro quartzo na Terra, no entanto, o Spruce Pine possui o quartzo natural mais puro. Essa deposição extremamente superior de partículas de dióxido de silício desempenha um papel vital na produção do silício usado na fabricação de chips semicondutores.

Glover, um geólogo aposentado que passou décadas caçando minerais valiosos nas encostas e vales das Montanhas Apalaches e Spruce Pine, disse: "É uma indústria multibilionária aqui", disse Glover à Wired , rindo. "Você não saberia disso dirigindo por aqui, e provavelmente nunca saberá."

Complexo fabril da Sibelco em Spruce Pine. Foto: Sibelco

No século XXI, a areia tornou-se mais importante do que nunca, especialmente na indústria de semicondutores. A maior parte da areia do mundo é composta de quartzo, uma forma de dióxido de silício, também conhecido como sílica. Partículas de dióxido de silício de alta pureza são uma matéria-prima essencial para a fabricação de chips de computador, cabos de fibra óptica e outros hardwares de alta tecnologia. A quantidade de quartzo usada nesses produtos é ínfima em comparação com as montanhas de quartzo usadas para melhorar o concreto ou o solo. Mas seu impacto é imensurável na era digital.

Refinar quartzo puro é muito difícil, mas o Pinheiro-de-Erva-Vermelha possui um enorme depósito de quartzo, considerado o mais puro do mundo. Ele é o resultado de uma história geológica única, quando, há cerca de 380 milhões de anos, movimentos geológicos entre o continente africano e as Américas criaram atrito com temperaturas superiores a 2.000 graus Celsius, causando o derretimento de camadas de rocha, chamadas pegmatitos. Cem anos depois, essa rocha derretida enterrada nas profundezas do subsolo resfriou e recristalizou. Por meio de atividades geológicas, ela começou a subir à superfície.

Durante anos, os moradores locais desenterraram pegmatitos, trituraram-nos com ferramentas manuais ou máquinas rudimentares e separaram o feldspato e a mica para uso, deixando o quartzo como "lixo", próprio para areia de construção ou descartado. Mas em meados da década de 1950, a milhares de quilômetros de distância, na Carolina do Norte, um grupo de engenheiros na Califórnia começou a pesquisar quartzo puro para semicondutores.

Naquela época, o mercado de transistores estava em rápido crescimento. A Texas Instruments, a Motorola e outras empresas começaram a correr para criar transistores menores e mais eficientes para uso em computadores. Entre os materiais usados ​​nos transistores estavam o germânio e o silício.

A Sibelco extrai minério de quartzo em Spruce Pine. Foto: Sibelco

O grande avanço veio em 1959, quando Robert Noyce e seus colegas da Fairchild Semiconductor descobriram como encaixar vários transistores em um pedaço de silício de alta pureza do tamanho de uma unha. A NASA escolheu os microchips da Fairchild para uso em seu programa espacial, e as vendas de chips da empresa cresceram rapidamente a partir daí.

A criação desses chips é um processo bastante complexo. Eles requerem essencialmente silício puro, pois a menor impureza pode arruinar tudo. O silício é fácil de encontrar, pois é um dos elementos mais abundantes na Terra. No entanto, sua extração exige muita energia. Usar quartzo puro economizaria tempo e dinheiro.

Normalmente, a areia é queimada em um forno elétrico a altas temperaturas para criar uma reação química que separa a maior parte do oxigênio, deixando para trás 99% de silício puro. No entanto, isso não é suficiente. O silício para painéis solares deve ter 99,999999% de pureza, enquanto os chips de computador exigem ainda mais: 99,99999999999%. Mas com o quartzo de Spruce Pine, a pureza pode chegar a 99,998%, até mesmo 99,9992% — um fator que reduz significativamente o custo da separação de impurezas.

Quartzo após ser refinado. Foto: Sibelco

Mas mesmo com quartzo puro, nem todos conseguem refinar silício puro. "A economia moderna se baseia em uma única rua em Spruce Pine, que leva à unidade da Sibelco North America, uma empresa que extrai e refina quartzo de altíssima pureza", disse Ethan Mollick, professor que estuda IA ​​e semicondutores na Wharton School of Business da Universidade da Pensilvânia, à Tom's Hardware .

Em seu site, a Sibelco também afirma ser “a única fornecedora de quartzo para refino de wafers de silício na fabricação de chips”. No entanto, a existência da empresa não é tão conhecida quanto a TSMC, Intel, ASML ou Samsung no campo de semicondutores.

A singularidade da Sibelco, dizem alguns especialistas, é demonstrada pelo fato de que o quartzo fundido que ela produz oferece "excelentes" propriedades ópticas, mecânicas e térmicas para fabricação de semicondutores, células fotovoltaicas em painéis solares, bem como fibras ópticas em cabos de telecomunicações.

Segundo Mollick, a importância da Sibelco em particular e da Spruce Pine em geral é enorme. Citando o livro de Conway, "The Material World", publicado na X em 24 de março, ele argumenta que haveria "o fim da produção de chips de computador" se algo ruim acontecesse na Spruce Pine ou no céu acima dela.

"Independentemente do motivo, qualquer paralisação ou interrupção repentina nas operações de mineração de quartzo em Spruce Pine pode causar um incidente 'bastante catastrófico' que pode atrasar a produção de chips em anos", acrescentou Mollick.

Bao Lam

Link da fonte: https://vnexpress.net/noi-duy-nhat-nganh-ban-dan-the-gioi-phu-thuoc-4726613.html