Spruce Pine alberga la mina de cuarzo más puro del mundo y Sibelco es la empresa que refina el mejor cuarzo para la industria de los semiconductores.
Apalaches y pinos pícea: esta tierra no es fértil; el centro solo cuenta con una estación de tren, unas pocas casas de ladrillo de dos pisos y un cine cerrado hace tiempo. Sin embargo, las montañas circundantes son ricas en minerales valiosos, algunos de los cuales son valiosos para uso industrial, especialmente el cuarzo.
Sin embargo, a diferencia de cualquier otro cuarzo del planeta, el de pino abeto contiene el cuarzo natural más puro. Esta deposición de partículas de dióxido de silicio, de una calidad excepcional, desempeña un papel fundamental en la producción del silicio utilizado para fabricar chips semiconductores.
Glover, un geólogo jubilado que dedicó décadas a la búsqueda de minerales valiosos en las laderas y valles de los Apalaches y las montañas Spruce Pine, comentó: «Aquí es una industria multimillonaria», declaró Glover a Wired entre risas. «Nadie lo notaría conduciendo por aquí, y probablemente nunca lo sabrá».
Complejo de plantas de Sibelco en Spruce Pine. Foto: Sibelco
En el siglo XXI, la arena ha cobrado mayor importancia que nunca, especialmente en la industria de los semiconductores. La mayor parte de la arena del mundo está compuesta de cuarzo, un tipo de dióxido de silicio, también conocido como sílice. Las partículas de dióxido de silicio de alta pureza son una materia prima esencial para la fabricación de chips de computadora, cables de fibra óptica y otros equipos 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 inconmensurable en la era digital.
Refinar cuarzo puro es difícil, pero Spruce Pine cuenta con un enorme yacimiento de cuarzo, considerado el más puro del mundo. Es el resultado de una historia geológica única, cuando hace unos 380 millones de años, los movimientos geológicos entre el continente africano y América generaron fricción con temperaturas superiores a los 2000 grados Celsius, lo que provocó la fusión de capas de roca, llamadas pegmatitas. Cien años después, esta roca fundida, enterrada a gran profundidad, se enfrió y recristalizó. Gracias a la actividad geológica, comenzó a ascender a la superficie.
Durante años, los lugareños extraían pegmatitas, las trituraban con herramientas manuales o maquinaria rudimentaria y separaban el feldespato y la mica para su uso, mientras que el cuarzo se consideraba "basura", apto solo para arena de construcción o desechado. Pero a mediados de la década de 1950, a miles de kilómetros de distancia, en Carolina del Norte, un grupo de ingenieros en California comenzó a investigar el cuarzo puro para semiconductores.
En aquella época, el mercado de transistores estaba en pleno auge. Texas Instruments, Motorola y otras empresas se apresuraron a crear transistores más pequeños y eficientes para su uso en computadoras. Entre los materiales utilizados en los transistores se encontraban el germanio y el silicio.
Sibelco extrae mineral de cuarzo en Spruce Pine. Foto: Sibelco
El gran avance llegó en 1959, cuando Robert Noyce y sus colegas de Fairchild Semiconductor descubrieron cómo integrar múltiples transistores en una pieza de silicio altamente purificado del tamaño de una uña. La NASA eligió los microchips de Fairchild para su programa espacial, y las ventas de chips de la compañía despegaron.
Fabricar estos chips es un proceso muy complejo. Requieren esencialmente silicio puro, ya que la más mínima impureza puede arruinarlo todo. El silicio es fácil de encontrar porque es uno de los elementos más abundantes en la Tierra. Sin embargo, requiere mucha extracción. Usar cuarzo puro ahorraría tiempo y dinero.
Normalmente, la arena se cuece en un horno eléctrico a altas temperaturas para provocar una reacción química que separa la mayor parte del oxígeno, dejando un silicio con una pureza del 99 %. Pero esto no es suficiente. El silicio para paneles solares debe tener una pureza del 99,999999 %, mientras que los chips de computadora son aún más exigentes, con un 99,99999999999 %. 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 separar las impurezas.
Cuarzo después de su refinación. Foto: Sibelco
Pero incluso con cuarzo puro, no todos pueden refinar silicio puro. «La economía moderna se basa 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», declaró a Tom’s Hardware Ethan Mollick, profesor de IA y semiconductores en la Escuela de Negocios Wharton de la Universidad de Pensilvania.
En su sitio web, Sibelco también afirma ser el único proveedor de cuarzo para el refinado de obleas de silicio en la fabricación de chips. Sin embargo, su existencia no es tan conocida como la de TSMC, Intel, ASML o Samsung en el sector 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.
Mollick afirmó que la importancia de Sibelco en particular y de Spruce Pine en general es enorme. Citando el libro de Conway, The Material World, publicado en X el 24 de marzo, argumentó que «el fin de la fabricación de chips de computadora» sería «el fin de la fabricación de chips de computadora» 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 catastrófico que podría retrasar la fabricación de chips durante años”, añadió Mollick.
Bao Lam
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