Spruce Pine เป็นที่ตั้งของเหมืองควอตซ์ที่บริสุทธิ์ที่สุดในโลก และ Sibelco เป็นบริษัทที่กลั่นควอตซ์คุณภาพดีที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
แอปพาเลเชียนไพน์และสปรูซไพน์ - ดินแดนแห่งนี้ไม่ได้อุดมสมบูรณ์ ใจกลางเมืองมีเพียงสถานีรถไฟ บ้านอิฐสองชั้นไม่กี่หลัง และโรงภาพยนตร์ที่ปิดตัวไปนานแล้ว อย่างไรก็ตาม ภูเขาโดยรอบอุดมไปด้วยแร่ธาตุที่พึงประสงค์ ซึ่งบางชนิดมีคุณค่าสำหรับการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะควอตซ์
อย่างไรก็ตาม ควอตซ์สปรูซไพน์มีควอตซ์ธรรมชาติที่บริสุทธิ์ที่สุด ซึ่งแตกต่างจากควอตซ์ชนิดอื่นๆ บนโลก การสะสมอนุภาคซิลิคอนไดออกไซด์อย่างเหนือชั้นนี้มีบทบาทสำคัญในการผลิตซิลิคอนที่ใช้ทำชิปเซมิคอนดักเตอร์
โกลเวอร์ นักธรณีวิทยาเกษียณอายุผู้ใช้เวลาหลายสิบปีในการล่าหาแร่ธาตุอันมีค่าบนเนินเขาและหุบเขาของเทือกเขาแอปพาเลเชียนและสปรูซไพน์ กล่าวว่า “ที่นี่เป็นอุตสาหกรรมมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์” โกลเวอร์กล่าวกับ Wired พร้อมเสียงหัวเราะ “คุณคงไม่รู้หรอกถ้าขับรถผ่านที่นี่ และคุณก็คงไม่มีวันรู้ด้วยซ้ำ”
โรงงานของ Sibelco ใน Spruce Pine ภาพ: Sibelco
ในศตวรรษที่ 21 ทรายมีความสำคัญมากขึ้นกว่าที่เคย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ทรายส่วนใหญ่ของโลกทำจากควอตซ์ ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของซิลิคอนไดออกไซด์ หรือที่รู้จักกันในชื่อซิลิกา อนุภาคซิลิคอนไดออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นวัตถุดิบสำคัญในการผลิตชิปคอมพิวเตอร์ สายใยแก้วนำแสง และฮาร์ดแวร์ไฮเทคอื่นๆ ปริมาณควอตซ์ที่ใช้ในผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีน้อยมากเมื่อเทียบกับปริมาณควอตซ์มหาศาลที่ใช้ปรับปรุงคอนกรีตหรือดิน แต่ผลกระทบจากควอตซ์นั้นมหาศาลในยุคดิจิทัล
การกลั่นควอตซ์บริสุทธิ์เป็นเรื่องยาก แต่ต้นสนสปรูซกลับมีแหล่งควอตซ์ปริมาณมหาศาล ซึ่งถือว่าบริสุทธิ์ที่สุดในโลก เป็นผลมาจากประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาอันเป็นเอกลักษณ์ เมื่อประมาณ 380 ล้านปีก่อน การเคลื่อนตัวทางธรณีวิทยาระหว่างทวีปแอฟริกาและทวีปอเมริกาทำให้เกิดแรงเสียดทานที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,000 องศาเซลเซียส ทำให้ชั้นหินที่เรียกว่าเพกมาไทต์หลอมละลาย 100 ปีต่อมา หินหลอมเหลวที่ฝังอยู่ใต้ดินลึกนี้เย็นตัวลงและตกผลึกใหม่ ด้วยกิจกรรมทางธรณีวิทยา พวกมันจึงเริ่มลอยขึ้นมาสู่ผิวน้ำ
เป็นเวลาหลายปีที่ชาวบ้านขุดเพกมาไทต์ขึ้นมา บดด้วยเครื่องมือช่างหรือเครื่องจักรพื้นฐาน และแยกเฟลด์สปาร์และไมกาออกมาใช้งาน ในขณะที่ควอตซ์ถูกมองว่าเป็น "ขยะ" เหมาะที่จะใช้เป็นทรายก่อสร้างหรือทิ้งไป แต่ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 ในรัฐนอร์ทแคโรไลนา ซึ่งอยู่ห่างออกไปหลายพันไมล์ กลุ่มวิศวกรในรัฐแคลิฟอร์เนียได้เริ่มวิจัยควอตซ์บริสุทธิ์สำหรับสารกึ่งตัวนำ
ในเวลานั้น ตลาดทรานซิสเตอร์กำลังร้อนแรงขึ้นอย่างรวดเร็ว บริษัทเท็กซัส อินสตรูเมนต์ส, โมโตโรลา และบริษัทอื่นๆ เริ่มแข่งขันกันสร้างทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับใช้ในคอมพิวเตอร์ วัสดุที่ใช้ในทรานซิสเตอร์ ได้แก่ เจอร์เมเนียมและซิลิคอน
Sibelco ขุดแร่ควอตซ์ใน Spruce Pine ภาพ: Sibelco
ความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้เกิดขึ้นในปี 1959 เมื่อโรเบิร์ต นอยซ์ และเพื่อนร่วมงานของเขาที่บริษัทแฟร์ไชลด์ เซมิคอนดักเตอร์ ค้นพบวิธีการอัดทรานซิสเตอร์หลายตัวลงบนแผ่นซิลิคอนบริสุทธิ์สูงขนาดเท่าเล็บมือ นาซาจึงเลือกใช้ไมโครชิปของแฟร์ไชลด์ในโครงการอวกาศ และยอดขายชิปของบริษัทก็พุ่งสูงขึ้น
การผลิตชิปเหล่านี้เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก โดยพื้นฐานแล้วต้องใช้ซิลิคอนบริสุทธิ์ เพราะสิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำลายทุกสิ่งได้ ซิลิคอนหาได้ง่ายเพราะเป็นหนึ่งในธาตุที่พบมากที่สุดในโลก อย่างไรก็ตาม ซิลิคอนต้องใช้กระบวนการสกัดจำนวนมาก การใช้ควอตซ์บริสุทธิ์จะช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย
โดยปกติแล้ว ทรายจะถูกเผาในเตาไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงเพื่อก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่แยกออกซิเจนส่วนใหญ่ออก ทำให้เหลือซิลิคอนบริสุทธิ์ 99% แต่นั่นยังไม่พอ ซิลิคอนสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ต้องมีความบริสุทธิ์ 99.999999% ในขณะที่ชิปคอมพิวเตอร์ต้องการความบริสุทธิ์มากกว่าถึง 99.9999999999% แต่ด้วยควอตซ์สนสปรูซ ความบริสุทธิ์สามารถสูงถึง 99.998% หรืออาจถึง 99.9992% ซึ่งเป็นปัจจัยที่ช่วยลดต้นทุนการแยกสิ่งเจือปนได้อย่างมาก
ควอตซ์หลังจากผ่านการขัดเกลาแล้ว ภาพ: Sibelco
แต่ถึงแม้จะใช้ควอตซ์บริสุทธิ์ ก็ไม่ใช่ทุกคนที่สามารถกลั่นซิลิคอนบริสุทธิ์ได้ “ เศรษฐกิจ ยุคใหม่ตั้งอยู่บนถนนสายเดียวในสปรูซไพน์ที่นำไปสู่โรงงาน Sibelco North America ซึ่งเป็นบริษัทที่ขุดและกลั่นควอตซ์บริสุทธิ์สูงพิเศษ” อีธาน มอลลิค ศาสตราจารย์ผู้ศึกษาด้านปัญญาประดิษฐ์และเซมิคอนดักเตอร์ที่คณะบริหารธุรกิจวอร์ตัน มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย กล่าวกับ ทอมส์ฮาร์ดแวร์
บนเว็บไซต์ของบริษัท Sibelco ยังอ้างว่าเป็น "ซัพพลายเออร์ควอตซ์รายเดียวสำหรับการกลั่นเวเฟอร์ซิลิคอนในการผลิตชิป" อย่างไรก็ตาม การดำรงอยู่ของบริษัทไม่ได้เป็นที่รู้จักมากเท่ากับ TSMC, Intel, ASML หรือ Samsung ในด้านเซมิคอนดักเตอร์
ผู้เชี่ยวชาญบางคนกล่าวว่าความพิเศษเฉพาะของ Sibelco แสดงให้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าควอตซ์หลอมที่ผลิตขึ้นนั้นมีคุณสมบัติทางแสง เชิงกล และทางความร้อนที่ "ยอดเยี่ยม" สำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ในแผงโซลาร์เซลล์ รวมถึงเส้นใยแก้วนำแสงในสายเคเบิลโทรคมนาคม
มอลลิคกล่าวว่าความสำคัญของ Sibelco โดยเฉพาะและ Spruce Pine โดยรวมนั้นมหาศาล เขาอ้างอิงหนังสือ The Material World ของคอนเวย์ ซึ่งตีพิมพ์ในนิตยสาร X เมื่อวันที่ 24 มีนาคม โดยโต้แย้งว่า "จุดจบของการผลิตชิปคอมพิวเตอร์" ก็คือ "จุดจบของการผลิตชิปคอมพิวเตอร์" หากมีเหตุการณ์เลวร้ายเกิดขึ้นที่ Spruce Pine หรือบนท้องฟ้าเหนือ Spruce Pine
“ไม่ว่าด้วยเหตุผลใด การปิดตัวกะทันหันหรือการหยุดชะงักของการดำเนินการขุดควอตซ์ที่ Spruce Pine อาจทำให้เกิดเหตุการณ์ ‘เลวร้ายมาก’ ที่อาจทำให้การผลิตชิปล่าช้าไปหลายปี” Mollick กล่าวเสริม
เบาลัม
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)