Pământul își schimbă forma. Polii se ridică, în timp ce Ecuatorul se scufundă într-un ritm fără precedent
Publicat acum 2 ore si 31 minute
Un mic oraș din Carolina de Nord, cu doar 2.200 de locuitori, joacă un rol important în producția mondială de cipuri. Din minele aflate în apropierea localității Spruce Pine provine cea mai mare parte a cuarțului de o puritate extrem de ridicată folosit pentru fabricarea creuzetelor în care este topit siliciul destinat semiconductorilor.
Spruce Pine are doar aproximativ 2.200 de locuitori, însă cuarțul extras aici este atât de pur încât este dificil de înlocuit. Astfel, o verigă esențială din industria mondială a semiconductorilor depinde de un oraș mic despre care puțini oameni au auzit, scrie Space Daily.
De ce este nevoie de un creuzet din cuarț
Pentru fabricarea unui cip este nevoie de siliciu. Acesta este obținut din cuarț, adică dioxid de siliciu, un material foarte răspândit în natură și prezent inclusiv în nisipul obișnuit.
Problema este că siliciul folosit în industria semiconductorilor trebuie să fie extrem de pur. Polisiliciul este topit și transformat într-un singur cristal, numit lingou. Acesta este apoi tăiat în plachete subțiri, din care sunt fabricate cipurile.
Procesul are loc într-un creuzet din cuarț topit, care intră direct în contact cu siliciul aflat la temperaturi foarte ridicate. De aceea, puritatea cuarțului este esențială. Chiar și cantități foarte mici de aluminiu, sodiu, fier, titan, bor sau litiu pot ajunge din creuzet în siliciul topit. Aceste impurități pot afecta cristalul și, în final, pot compromite cipurile.
Cuarțul obișnuit, chiar dacă pare curat, conține impurități la nivel microscopic. Foarte puține zăcăminte din lume oferă un material suficient de pur pentru această utilizare.
De ce este atât de important Spruce Pine
Cuarțul din zona Spruce Pine are o puritate neobișnuit de mare datorită unui fenomen geologic care a avut loc în urmă cu aproape 400 de milioane de ani.
În perioada în care masele de uscat care aveau să formeze Africa și America de Nord s-au ciocnit și au contribuit la formarea Munților Apalași, rocile topite s-au răcit lent, la mare adâncime, în condiții de temperatură și presiune foarte ridicate. Un factor important a fost lipsa aproape totală a apei. Apa transportă impurități care pot ajunge în cristalele de cuarț în timpul formării lor.
În aceste condiții, cristalele din zona Spruce Pine au rămas neobișnuit de pure. Cuarțul de aici este considerat unul dintre cele mai pure tipuri de cuarț natural descoperite până acum.
În prezent, două companii exploatează și prelucrează zăcămintele din zonă, adică Sibelco, un mare producător belgian de minerale, și The Quartz Corp. Cea mai pură categorie de cuarț, comercializată sub denumirea Iota, poate ajunge la aproximativ 99,9992% dioxid de siliciu.
Diferența de valoare este uriașă. Nisipul pentru construcții se vinde cu câțiva dolari pe tonă, în timp ce cuarțul de cea mai înaltă puritate din Spruce Pine a fost evaluat la aproximativ 10.000 de dolari pe tonă.
Potrivit unor estimări, între 70% și 90% din cuarțul de înaltă puritate folosit la fabricarea creuzetelor din întreaga lume provine din această zonă.
Spruce Pine nu este singura sursă
Uneori se afirmă că Spruce Pine este singurul loc din lume de unde industria semiconductorilor poate obține acest tip de cuarț. Realitatea este mai nuanțată.
Există și alte surse de cuarț de înaltă puritate, inclusiv în Rusia, Norvegia și China. Compania chineză Jiangsu Pacific Quartz a primit recent certificarea pentru a furniza anumite materiale destinate echipamentelor folosite în industria semiconductorilor.
Totuși, când vine vorba despre cuarțul extrem de pur necesar pentru fabricarea creuzetelor în care sunt produse lingourile de siliciu, Spruce Pine rămâne sursa dominantă. Pentru cantități mari, alternativele disponibile în prezent nu pot înlocui cu ușurință producția din această zonă.
Există și cuarț sintetic, care poate fi produs în fabrică, dar costurile sunt mai mari, iar producția nu este suficient de mare pentru a înlocui rapid cuarțul extras din minele din Carolina de Nord.
Dependența de Spruce Pine nu este doar teoretică. În 2008, un incendiu izbucnit la una dintre fabricile din zonă a afectat temporar o mare parte din aprovizionarea mondială cu cuarț de înaltă puritate.
În 2024, uraganul Helene a provocat inundații în regiune și a dus la oprirea temporară a ambelor mine. Evenimentul a atras atenția industriei tehnologice asupra unei probleme mai puțin cunoscute: o mare parte din această materie primă esențială provine din aceeași zonă.
Povestea Spruce Pine arată cât de multe lucruri depind de materiale despre care se vorbește foarte puțin. Telefoanele, laptopurile, centrele de date, panourile solare și numeroase alte tehnologii moderne au nevoie de cipuri, iar fabricarea acestora presupune, la un moment dat, folosirea unui cuarț extrem de pur.