Dünya yarı iletken endüstrisinin dayandığı tek yer

Spruce Pine, dünyanın en saf kuvars madenine ev sahipliği yapıyor ve Sibelco, yarı iletken endüstrisi için en iyi kuvarsı rafine eden şirket.

Appalachian ve Ladin Çamı - bu topraklar zengin değil, şehir merkezinde sadece bir tren istasyonu, birkaç iki katlı tuğla ev ve uzun süredir kapalı olan bir sinema salonu var. Ancak çevredeki dağlar, özellikle kuvars olmak üzere, bazıları endüstriyel kullanım için değerli olan değerli mineraller açısından zengindir.

Ancak dünyadaki diğer kuvarslardan farklı olarak, Ladin Çamı en saf doğal kuvarsı içerir. Silisyum dioksit parçacıklarının bu son derece üstün birikimi, yarı iletken yongaların üretiminde kullanılan silikon üretiminde hayati bir rol oynar.

On yıllar boyunca Appalachian ve Spruce Pine Dağları'nın yamaçlarında ve vadilerinde değerli mineraller arayan emekli jeolog Glover, Wired dergisine gülerek şöyle dedi: "Burada milyarlarca dolarlık bir endüstri var," dedi Glover. "Buradan geçerken bunu anlayamazsınız ve muhtemelen asla anlamayacaksınız."

Sibelco'nun Ladin Çamı bitki kompleksi. Fotoğraf: Sibelco

21. yüzyılda kum, özellikle yarı iletken endüstrisinde her zamankinden daha önemli hale geldi. Dünyadaki kumun çoğu, silika olarak da bilinen bir silisyum dioksit türü olan kuvarstan oluşur. Yüksek saflıktaki silisyum dioksit parçacıkları, bilgisayar çipleri, fiber optik kablolar ve diğer yüksek teknoloji donanımları üretmek için temel bir hammaddedir. Bu ürünlerde kullanılan kuvars miktarı, beton veya toprağı iyileştirmek için kullanılan kuvars dağlarıyla karşılaştırıldığında çok azdır. Ancak dijital çağda etkisi ölçülemez.

Saf kuvarsı rafine etmek çok zordur, ancak Ladin Çamı büyük bir kuvars yatağına sahiptir ve dünyanın en saf kuvarsı olarak kabul edilir. Bu, yaklaşık 380 milyon yıl önce Afrika kıtası ile Amerika kıtaları arasındaki jeolojik hareketlerin 2.000 santigrat dereceyi aşan sıcaklıklarla sürtünmeye neden olduğu ve pegmatit adı verilen kaya katmanlarının erimesine yol açtığı benzersiz bir jeolojik geçmişin sonucudur. 100 yıl sonra, yerin derinliklerine gömülen bu erimiş kaya soğudu ve yeniden kristalleşti. Jeolojik aktiviteler sayesinde yüzeye çıkmaya başladılar.

Yıllar boyunca yerliler pegmatitleri kazıp çıkardılar, el aletleri veya ilkel makinelerle ezdiler ve feldispat ile mikayı kullanım için ayırdılar; kuvarsı ise yalnızca inşaat kumu olarak kullanılabilen veya atılabilen "çöp" olarak bıraktılar. Ancak 1950'lerin ortalarında, binlerce kilometre uzakta, Kuzey Carolina'da, Kaliforniyalı bir grup mühendis, yarı iletkenler için saf kuvars üzerinde araştırma yapmaya başladı.

O dönemde transistör pazarı hızla büyüyordu. Texas Instruments, Motorola ve diğer şirketler, bilgisayarlarda kullanılmak üzere daha küçük ve daha verimli transistörler üretmek için yarışa girmişti. Transistörlerde kullanılan malzemeler arasında germanyum ve silikon da vardı.

Sibelco, Spruce Pine'da kuvars cevheri çıkarıyor. Fotoğraf: Sibelco

Çığır açan buluş, 1959 yılında Robert Noyce ve Fairchild Semiconductor'daki meslektaşlarının, tırnak büyüklüğündeki yüksek saflıktaki bir silikon parçasına birden fazla transistör yerleştirmeyi başarmasıyla gerçekleşti. NASA, uzay programında kullanmak üzere Fairchild'in mikroçiplerini seçti ve şirketin çip satışları o tarihten itibaren hızla arttı.

Bu çiplerin üretimi oldukça karmaşık bir süreçtir. Esasen saf silikon gerektirirler, çünkü en ufak bir kirlilik her şeyi mahvedebilir. Silikon, Dünya'da en bol bulunan elementlerden biri olduğu için bulunması kolaydır. Ancak, çıkarılması uzun zaman alır. Saf kuvars kullanmak zamandan ve paradan tasarruf sağlar.

Kum, normalde oksijenin çoğunu ayırarak geriye %99 saflıkta silisyum bırakan kimyasal bir reaksiyon oluşturmak için yüksek sıcaklıklarda elektrikli bir fırında pişirilir. Ancak bu yeterli değildir. Güneş panelleri için silikonun %99,999999 saflıkta olması gerekirken, bilgisayar çipleri için bu oran daha da yüksektir: %99,9999999999. Ancak Ladin Çamı kuvarsında saflık %99,998'e, hatta %99,9992'ye ulaşabilir; bu da safsızlıkları ayırma maliyetini önemli ölçüde azaltır.

Rafine edildikten sonra kuvars. Fotoğraf: Sibelco

Ancak saf kuvarsla bile herkes saf silikonu rafine edemez. Pensilvanya Üniversitesi Wharton İşletme Fakültesi'nde yapay zeka ve yarı iletkenler üzerine çalışmalar yapan profesör Ethan Mollick, Tom's Hardware'e verdiği demeçte, "Modern ekonomi , ultra yüksek saflıkta kuvars çıkaran ve rafine eden bir şirket olan Sibelco North America tesisine giden Spruce Pine'daki tek bir sokağa dayanıyor," dedi.

Sibelco, web sitesinde "çip üretiminde silikon yongaların rafine edilmesinde kullanılan kuvarsın tek tedarikçisi" olduğunu da iddia ediyor. Ancak şirketin varlığı, yarı iletken alanında TSMC, Intel, ASML veya Samsung kadar iyi bilinmiyor.

Bazı uzmanlar, Sibelco'nun benzersizliğinin, ürettiği erimiş kuvarsın yarı iletken üretimi, güneş panellerindeki fotovoltaik hücreler ve telekomünikasyon kablolarındaki optik fiberler için "mükemmel" optik, mekanik ve termal özellikler sunmasından kaynaklandığını söylüyor.

Mollick'e göre, özellikle Sibelco'nun ve genel olarak Spruce Pine'ın önemi çok büyük. Conway'in 24 Mart'ta X'te yayınlanan "The Material World" adlı kitabından alıntı yapan Mollick, Spruce Pine'da veya üzerindeki gökyüzünde kötü bir şey olursa "bilgisayar çipi üretiminin sonu" geleceğini savunuyor.

Mollick, "Sebebi ne olursa olsun, Spruce Pine'daki kuvars madenciliği faaliyetlerinde meydana gelebilecek herhangi bir ani kapanma veya aksama, çip üretimini yıllarca geriye atabilecek 'oldukça felaketli' bir olaya yol açabilir" diye ekledi.

Bao Lam

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