砂の上に築かれた世界

エド・コンウェイの『マテリアル・ワールド』は、私たちのデジタル生活にもかかわらず、世界経済を動かしているのは岩石と鉱物であることを示しています。

ウィル・ダン著

ノースカロライナ州のアパラチア山脈にあるスプルース・パインという小さな町の郊外に、2階建てのフェンスと警備員に囲まれた一連の白い建物がある。 これらの建物の下には、3 億 8,000 万年前に 2 つの古大陸、ローラシア大陸とゴンドワナ大陸が偉大なレクセス海を越えて互いに衝突し (専門用語ではありません)、単一の巨大な大陸、パンゲアを形成したときに形成された地層があります。

地表から数マイル下では、プレートがお互いに砕け合うにつれて、鉱物が加熱され、水がないおかげで不純物が異常に含まれていない地下のるつぼの中で混合されました。 この岩石が冷えて固まるまでには何百万年もかかりましたが、その際に、その純度において独特と思われるペグマタイト（石英、長石、雲母の結晶）の塊が形成されました。 これほど純粋な水晶が地球上の他の場所に存在するとしても、それはまだ発見されていません。

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スプルース パイン鉱山で産出される水晶は、長い間厳重に守られてきた秘密でした。 ある鉱山では、技術者たちは到着時に目隠しをされ、鉱山自体の仕組みを見ることもなく、メンテナンスしている機械に出入りするよう誘導されていました。 このような秘密の理由は、スプルース パイン クォーツが非常に特別な種類のボウル、つまり超精製されたシリコン (他の元素が 100 億分の 1 個未満の原子を構成する) が得られる不純物のないるつぼを作るのに使用されるためです。チョクラルスキー法として知られるプロセスで、融解され、単一の完全な結晶に紡がれます。 得られる材料の卓越した純度は、原子スケールでスライスおよびエッチングできることを意味し、非常に微細な電子回路を作成できます。このシリコン ウェーハの多くの層を組み合わせて完成した半導体チップは、1 平方ミリメートルに 1 億個のスイッチを収めることができます。

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チョクラルスキープロセスに十分純粋な水晶を生産できる鉱山は 1 つだけであり、これらの結晶を最先端のチップに大量に加工できる工場は 1 つだけ (台湾積体電路製造会社 (TSMC)) です。 それだけでなく、工場内には数億ドルもする特殊な機械が設置されています。 彼らは、錫の小さな液滴を100万度に加熱することによって生成される光を使用してシリコンをエッチングし、既知の宇宙で最も滑らかな表面である鏡を使用してその光を反射し、焦点を合わせます。 このような機械を作るのはかなり難しいため、この機械もベルリン郊外の 1 つの工場に依存しています。

2022年1月、オランダのASMLホールディングという会社が所有するこの工場で火災が発生した。 世界中の企業は数日間、半導体（TSMCは世界生産量の60％、最先端チップの90％を生産している）の供給が中断され、世界的な生産減速につながるかどうかを待っていた。スマートフォン、車、飛行機、冷蔵庫、クレジット カード、ソーラー パネル、テレビ、その他それらに依存するすべてのもの (つまり、ケーブルやバッテリーを必要とするほぼすべてのもの) が含まれます。

幸いなことに、この火災は ASML の素晴らしい機械の生産に影響を及ぼさず、すでにパンデミックによって混乱しており、製造が中断され、商品の需要が歪められていた半導体サプライチェーンは継続しました。 そうでなければ、世界的な不足が生じ、世界中の商品供給、ひいてはインフレに深刻な影響を及ぼしていたでしょう。

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エド・コンウェイが、文明を支える物質の見事な探求『マテリアル・ワールド』で説明しているように、私たちの世界は客観的にも比喩的にも砂の上に構築されています。 私たちの家や職場の最も基本的な部分は、近代都市の創造を可能にした板ガラスやコンクリートから、インターネットを運ぶグラスファイバーやシリコンチップに至るまで、砂でできています。コンウェイはそれを最初から実践しています。スペイン北部の地面から掘り出された大きさの岩から、台湾のクリーンルームでエッチングが行われました。 人類は、最も基本的で広く入手可能な材料を採用し、それを超高層ビルから可視光の波長より小さい部品に至るまであらゆるものに精製してきました。