En septiembre de 2024, el estado de Carolina del Norte fue destruido por el huracán Helene. Según las estimaciones del gobierno estatal, más de cien personas perdieron la vida, y decenas de miles de casas fueron dañadas. Esto no fue solo devastador para los lugareños, también envió alarmas a toda velocidad en la industria mundial de semiconductores. Las inundaciones generalizadas, los enganches de comunicación, el apagón y el daño de la infraestructura maltrataron una pequeña ciudad minera llamada Spruce Pine, la ubicación que suministra el 80-90% del cuarzo del mundo.
De hecho, Spruce Pine es el hogar del cuarzo más puro del mundo. Y no puede hacer semiconductores sin silicio, un materials que se extrae del cuarzo. Los teléfonos inteligentes, computadoras, equipos médicos, automóviles, máquinas industriales y cualquier otro tipo de sistema electrónico moderno dependen de semiconductores para operar. “Dentro de casi todos los teléfonos celulares y chip de computadora, encontrará cuarzo de Spruce Pine”, dijo Rolf Pippert, ejecutivo de Quartz Corp, un proveedor establecido de cuarzo de alta pureza, BBC. En forma en polvo, el silicio se derrite y se corta en obleas, y luego los circuitos se imprimen en ellos. Estos circuitos alimentan las industrias móviles, de juegos, automotriz, criptomonedas e IA. Ganar la carrera de IA es una prioridad para el gobierno de los Estados Unidos, que ha respaldado los proyectos para hacer que la infraestructura de IA del país sea la más grande del mundo.
¿Por qué es tan valioso el cuarzo de Carolina del Norte?
La regla basic en la industria de los semiconductores es que cuanto mayor sea la pureza, mejor será el producto. Eso se aplica a todo, desde el proceso de impresión de chips extremadamente controlado y esterilizado en los laboratorios hasta el materials obtenido para imprimir las obleas. El cuarzo procedente de Spruce Pine se mantiene en alta estima cuando se trata de pureza. Según Sibelco, una compañía world de materiales que ha estado operando en el área desde la década de 1970, Spruce Pine es el hogar de la cuarzo de la más alta calidad del mundo.
Según los geólogos, los depósitos de cuarzo se formaron hace unos 380 millones de años, debido al intenso calor y fricción causados por los cambios tectónicos. “La pureza del cuarzo de Spruce Pine es gracias a la falta de agua donde ocurrió toda la fricción, evitando la introducción de múltiples impurezas”, cube la compañía. El cuarzo,, técnicamente conocido como cuarzo de alta pureza (HPQ), se utiliza para hacer crisoles y silicio semiconductores. Es deseable una mayor pureza porque permite que la oblea sobreviva a las temperaturas extremadamente altas durante el procesamiento.
Pero no es solo la pureza del cuarzo extraído de Spruce Pine lo que lo hace especial, sino también la gran cantidad de la misma. “Ningún otro lugar en la tierra tiene tanto o tan minable cuarzo puro como el pino de abeto”, cube un informe publicado en The New York Times. Rolf Pippert de Quartz Corp le dijo al BBC“Tenemos décadas de materials. La industria probablemente cambiará antes de que nos quedemos sin cuarzo”.
Por qué el cuarzo native es la clave para un objetivo world
El cuarzo, después de ser extraído, está en polvo en area, que luego se refina para obtener metallic de sílice puro derritiéndolo en un horno y creando lingotes. Estos se cortan en obleas delgadas del papel. El crisol donde ocurre el proceso debe estar hecho de cuarzo puro. “Solo el cuarzo de la más alta calidad es aceptable para la fabricación de crisol para evitar la contaminación al derretimiento de silicio”, explica Quartz Corp.
El mecanismo de separar el silicio del oxígeno se conoce como el proceso Czochralski, después del científico polaco que inventó la técnica en 1916. Cualquier impureza en el materials interrumpe la estructura cristalina y las propiedades eléctricas, lo que lleva a chips defectuosos. La concentración de impurezas metálicas debe ser inferior a una parte por billón. La pureza es importante porque los contaminantes pueden interrumpir el flujo controlado de electrones en el semiconductor, lo que dificultaría los cálculos complejos realizados por componentes esenciales, como los procesadores de teléfonos inteligentes más potentes.
Estos estándares exigentes en la pureza subrayan el papel basic que juega cuarzo en la cadena de suministro de semiconductores globales. Pero nada de eso sería posible sin la materia prima extremadamente pura suministrada por una pequeña ciudad en Carolina del Norte. Es por eso que las interrupciones causadas por el huracán Helene pusieron nervioso a toda la industria mundial. Anteriormente, un incidente de incendio en 2008 en una refinería de cuarzo en la ciudad hizo que el mercado sintiera el calor. Y a medida que la carrera de IA se calienta, el cuarzo de Spruce Pines será una carta clave en el juego de semiconductores.
