Spruce Pine alberga la mina de cuarzo más pura del mundo y Sibelco es la empresa que refina el mejor cuarzo para la industria de los semiconductores.
Apalaches y abetos: esta tierra no es un lugar rico, el centro de la ciudad solo tiene una estación de tren, unas cuantas casas de ladrillo de dos pisos y un cine cerrado hace mucho tiempo. Sin embargo, las montañas circundantes son ricas en una variedad de minerales deseables, algunos de los cuales son valiosos para uso industrial, especialmente el cuarzo.
Sin embargo, a diferencia de cualquier otro cuarzo de la Tierra, Spruce Pine tiene el cuarzo natural más puro. La deposición extremadamente superior de estas partículas de dióxido de silicio juega un papel vital en la producción de silicio utilizado para fabricar chips semiconductores.
Glover, un geólogo jubilado que pasó décadas buscando minerales valiosos en las laderas y valles de los Apalaches y las montañas Spruce Pine, evaluó: "Es una industria multimillonaria aquí", dijo Glover a Wired con una risa cordial. "No lo sabrías al pasar por aquí y probablemente nunca lo sabrás".
Complejo de plantas de Sibelco en Spruce Pine. Foto: Sibelco
En el siglo XXI, la arena ha adquirido más importancia que nunca, especialmente en el campo de los semiconductores. La mayor parte de la arena del mundo está compuesta de cuarzo, una forma de dióxido de silicio, también conocido como sílice. Las partículas de dióxido de silicio de alta pureza son una materia prima esencial para fabricar chips de computadora, cables de fibra óptica y otro hardware de alta tecnología. La cantidad de cuarzo utilizada para estos productos es minúscula en comparación con las montañas de cuarzo que se utilizan para mejorar el hormigón o el suelo. Pero su impacto es inmensurable en la era digital.
Refinar cuarzo puro es difícil, pero Spruce Pine tiene la suerte de contar con un enorme depósito de cuarzo que se considera el más puro del mundo. Es el resultado de una historia geológica única, cuando hace unos 380 millones de años, movimientos geológicos entre el continente africano al chocar con el americano crearon fricción con temperaturas superiores a los 2.000 grados centígrados, provocando que capas de roca, llamadas pegmatitas, se derritieran. 100 años después, esta roca fundida enterrada profundamente bajo tierra se enfría y recristaliza. A través de actividades geológicas, comenzaron a subir a la superficie.
Durante muchos años, la gente local extraía pegmatitas, las trituraba con herramientas manuales o maquinaria rudimentaria y separaba el feldespato y la mica para su uso, mientras que el cuarzo se consideraba "basura", apto únicamente para hacer arena de construcción o se desechaba. Sin embargo, a mediados de la década de 1950, a miles de kilómetros de distancia, en Carolina del Norte, un grupo de ingenieros de California comenzó a investigar el cuarzo puro para semiconductores.
En aquel momento, el mercado de semiconductores estaba en pleno auge. Texas Instruments, Motorola y otras empresas iniciaron una carrera para crear transistores más pequeños y eficientes para su uso en computadoras. Uno de los materiales utilizados en los transistores es el germanio y el silicio.
Sibelco extrae mineral de cuarzo en Spruce Pine. Foto: Sibelco
El gran avance se produjo en 1959, cuando Robert Noyce y sus colegas de Fairchild Semiconductor descubrieron cómo meter varios transistores en un trozo de silicio de alta pureza del tamaño de una uña. La NASA seleccionó los microchips de Fairchild para utilizarlos en sus programas de exploración espacial, y las ventas de chips de la compañía crecieron rápidamente a partir de allí.
Crear esos chips es un proceso increíblemente complejo. Básicamente requieren silicio puro, porque con la más mínima impureza, todo se arruina. Encontrar silicio es fácil porque es uno de los elementos más abundantes en la Tierra. Sin embargo, requieren muchos pasos de extracción. El uso de cuarzo puro reducirá significativamente el tiempo y el costo.
Normalmente, la arena se calienta en un horno eléctrico a altas temperaturas para crear una reacción química que separa la mayor parte del oxígeno, dejando un 99% de silicio puro. Pero eso no es suficiente. El silicio para paneles solares debe tener una pureza del 99,999999%, mientras que los chips de ordenador son aún más exigentes: 99,9999999999%. Pero con el cuarzo de pino abeto, la pureza puede alcanzar el 99,998%, incluso el 99,9992%, un factor que reduce significativamente el coste de separación de impurezas.
Cuarzo después de ser refinado. Foto: Sibelco
Pero incluso con cuarzo puro, no todo el mundo puede refinar silicio puro. “La economía moderna está ubicada en una sola calle en Spruce Pine, que conduce a las instalaciones de Sibelco North America, una empresa que extrae y refina cuarzo de altísima pureza”, dijo a Tom’s Hardware el profesor Ethan Mollick, experto en IA y semiconductores de la Escuela de Negocios Wharton de la Universidad de Pensilvania.
En su sitio web, Sibelco también afirma ser "el único proveedor de cuarzo para la purificación de obleas de silicio en la fabricación de chips". Sin embargo, la existencia de la empresa no es tan conocida como la de TSMC, Intel, ASML o Samsung en el campo de los semiconductores.
Algunos expertos afirman que la singularidad de Sibelco queda demostrada por el hecho de que el cuarzo fundido que produce ofrece propiedades ópticas, mecánicas y térmicas "excelentes" para la fabricación de semiconductores, células fotovoltaicas en paneles solares y fibras ópticas en cables de telecomunicaciones.
Según Mollick, la importancia de Sibelco en particular y de Spruce Pine en general es enorme. Tomando como referencia el libro de Conway, The Material World, y publicado en X el 24 de marzo, sostiene que "la fabricación de chips de ordenador" se produciría si algo malo ocurriera en Spruce Pine o en el cielo sobre ella.
“Independientemente del motivo, cualquier cierre o interrupción repentina de las operaciones de extracción de cuarzo en Spruce Pine podría provocar un incidente ‘bastante catastrófico’ que podría retrasar la fabricación de chips durante años”, añadió Mollick.
Bao Lam
Enlace de origen
Kommentar (0)