В Спрус-Пайн находится самый чистый кварцевый рудник в мире, а Sibelco — компания по переработке кварца, которая лучше всего обслуживает полупроводниковую промышленность.
Аппалачи и Спрус-Пайн – земля эта небогатая, в центре города есть только вокзал, несколько рядов двухэтажных кирпичных домов и давно закрытый кинотеатр. Однако окружающие горы богаты ценными минералами, некоторые из которых ценны для промышленного использования, особенно кварц.
Однако, в отличие от любого другого кварца на земле, ель сосна имеет чистейший природный кварц. Это чрезвычайно превосходное осаждение частиц диоксида кремния играет важную роль в производстве кремния, используемого для изготовления полупроводниковых чипов.
«Здесь существует ценная промышленность», — сказал Гловер, геолог на пенсии, который десятилетиями охотился за ценными минералами на склонах холмов и в низинах хребтов Аппалачи и Спрус-Пайн. «Миллиарды долларов», — сказал Гловер с сердечным смехом. Проводная. «Вы не узнаете об этом, проезжая здесь, и, вероятно, никогда этого не узнаете».
Заводской комплекс Sibelco в Спрус-Пайн. Изображение: Сибелко
В 21 веке песок стал более важным, чем когда-либо, особенно в полупроводниковом секторе. Большая часть песка в мире состоит из кварца, разновидности диоксида кремния, также известного как кремнезем. Частицы диоксида кремния высокой чистоты являются важным сырьем для производства компьютерных чипов, оптоволоконных кабелей и других видов высокотехнологичного оборудования. Количество кварца, используемого для этих продуктов, очень мало по сравнению с горами кварца, используемыми для улучшения бетона или почвы. Но в эпоху цифровых технологий его влияние неизмеримо.
Очистить чистый кварц очень сложно, но сосна Спрус имеет чрезвычайно большой кварцевый рудник и считается самой чистой в мире. Это результат уникальной геологической истории, когда около 380 миллионов лет назад геологические движения между Африканским континентом и Америкой создали трение с температурой, превышающей 2.000 градусов по Цельсию, что вызвало плавление слоев породы, называемой пегматитом. 100 лет спустя этот слой расплавленной породы, погребенный глубоко под землей, остыл и кристаллизовался. Благодаря геологической деятельности они начали подниматься на поверхность.
В течение многих лет местные жители выкапывали пегматит, дробили его ручными инструментами или примитивными машинами, отделяли полевой шпат и слюду для использования, а кварц считался «мусором», пригодным только для изготовления строительного песка, строить или выбрасывать. Однако в середине 1950-х годов, за тысячи миль от Северной Каролины, группа инженеров из Калифорнии начала исследования чистого кварца для получения полупроводников.
В то время рынок транзисторов быстро нагревался. Texas Instruments, Motorola и другие компании начали гонку за создание меньших по размеру и более эффективных транзисторов для использования в компьютерах. Некоторые из веществ, содержащихся в транзисторах, — это германий и кремний.
Sibelco добывает кварцевую руду в Спрус-Пайн. Изображение: Сибелко
Прорыв произошел в 1959 году, когда Роберт Нойс и его коллеги из Fairchild Semiconductor придумали, как втиснуть несколько транзисторов в кусок кремния высокой чистоты размером с ноготь. НАСА выбрало микрочипы Fairchild для использования в программах покорения космоса, и с тех пор продажи чипов компании также быстро возросли.
Создание таких чипов — чрезвычайно сложный процесс. Им по сути нужен чистый кремний, потому что при малейшей примеси все ломается. Найти кремний легко, потому что это один из самых распространенных элементов на Земле. Однако они требуют большого количества этапов экстракции. Использование чистого кварца поможет значительно сократить время и затраты.
Обычно песок нагревают в электрической печи при высоких температурах, чтобы вызвать химическую реакцию, которая отделяет большую часть кислорода, оставляя чистый кремний на 99%. Однако этого недостаточно. Кремний для солнечных батарей должен иметь чистоту 99,999999%, а компьютерные чипы еще строже — 99,99999999999%. А вот с кварцем Spruce Pine чистота может достигать 99,998%, даже 99,9992% – фактор, который помогает значительно снизить затраты на отделение примесей.
Кварц после облагораживания. Изображение: Сибелко
Но даже если есть чистый кварц, очистить чистый кремний сможет не каждый. «Современная экономика расположена на единственной дороге в Спрус-Пайн, которая ведет к заводу Sibelco North America, компании, которая добывает и перерабатывает кварц сверхвысокой чистоты», — сказал профессор Итан Моллик, эксперт по исследованиям искусственного интеллекта и полупроводников в Об этом рассказали в Уортонской школе бизнеса Пенсильванского университета. Tom’s Hardware.
На веб-сайте Sibelco также заявляет, что является «единственным поставщиком кварца для очистки кремниевых пластин при производстве чипов». Однако о существовании компании в области полупроводников не так известно, как о TSMC, Intel, ASML или Samsung.
Некоторые эксперты полагают, что уникальность Sibelco проявляется в том, что плавленый кварц, производимый компанией, обеспечивает «отличные» оптические, механические и термические свойства для производства полупроводников и фотоэлементов, электричества в солнечных элементах, а также оптоволокна в телекоммуникационных кабелях.
По словам Моллика, значение Sibelco в частности и Spruce Pine в целом огромно. Цитируя отрывок из книги Конвея «Материальный мир», опубликованной в журнале X 24 марта, он сказал, что наступит «конец процесса производства компьютерных чипов», если что-то плохое произойдет в ели, сосне или небе над ней.
«Независимо от причины, любая внезапная остановка или сбой в работе по добыче кварца на Спрус-Пайн может вызвать «весьма катастрофический» инцидент, который может существенно затянуть сектор производства чипов в этом году», — добавил Моллик.
Бао Лам
