Un monde construit sur le sable

Material World d'Ed Conway montre que malgré nos vies numériques, ce sont les roches et les minéraux qui alimentent l'économie mondiale.

Par Will Dunn

À l’extérieur de la petite ville de Spruce Pine, dans les Appalaches de Caroline du Nord, se trouve un ensemble de bâtiments blancs entourés de clôtures à deux étages et de gardes de sécurité. Sous ces bâtiments se trouve une formation géologique créée il y a 380 millions d'années lorsque deux paléocontinents, Laurasia et Gondwana, ont traversé le grand océan Rhxeic et se sont écrasés (ce n'est pas un terme technique) l'un dans l'autre, créant une seule immense masse continentale : la Pangée.

À plusieurs kilomètres sous la surface, alors que les plaques tectoniques s'entrechoquaient, les minéraux étaient chauffés et mélangés dans un creuset souterrain qui, grâce à l'absence d'eau, était exceptionnellement exempt d'impuretés. Il a fallu des millions d’années pour que la roche se refroidisse et se solidifie, mais elle a alors formé une masse de pegmatite – des cristaux de quartz, de feldspath et de mica – qui semble unique par sa pureté. Si un quartz aussi pur existe ailleurs sur Terre, il reste encore à découvrir.

[Voir aussi : Comment les germes façonnent l’histoire]

Le quartz des mines Spruce Pine est depuis longtemps un secret bien gardé. Dans une mine, les techniciens avaient les yeux bandés à leur arrivée et étaient conduits vers et depuis les machines qu'ils entretenaient, sans jamais voir le fonctionnement de la mine elle-même. La raison de ce secret est que le quartz de pin épicéa est utilisé pour fabriquer un type de bol très particulier : un creuset exempt d'impuretés, dans lequel du silicium ultra-raffiné (dans lequel d'autres éléments représentent moins d'un atome sur dix milliards) peut être fondu et filé en un seul cristal parfait selon un processus connu sous le nom de technique Czochralski. La pureté exceptionnelle du matériau résultant signifie qu'il peut être découpé et gravé à l'échelle atomique, créant ainsi des circuits électroniques aux détails infinitésimaux : une puce semi-conductrice finie, combinant de nombreuses couches de cette plaquette de silicium, peut contenir 100 millions de commutateurs dans un millimètre carré.

En rapport

Il n’existe qu’une seule mine qui produit du quartz suffisamment pur pour le procédé Czochralski et une seule usine (la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, ou TSMC) capable de transformer ces cristaux en grands volumes de puces les plus avancées. De plus, l’usine abrite des machines spécialisées qui coûtent des centaines de millions de dollars. Ils gravent le silicium en utilisant la lumière générée en chauffant de minuscules gouttelettes d'étain à un million de degrés, puis réfléchissent et focalisent cette lumière à l'aide de miroirs qui constituent les surfaces les plus lisses de l'univers connu. Fabriquer de telles machines est assez difficile, c'est pourquoi elles dépendent elles aussi d'une seule usine, située dans la banlieue de Berlin.

En janvier 2022, un incendie s'est déclaré dans cette usine qui appartient à une société néerlandaise appelée ASML Holding. Pendant quelques jours, les entreprises du monde entier ont attendu de savoir si l'approvisionnement en semi-conducteurs (TSMC représente 60 % de la production mondiale et 90 % des puces les plus avancées) serait interrompu, ce qui entraînerait un ralentissement mondial de la production. des smartphones, des voitures, des avions, des réfrigérateurs, des cartes de crédit, des panneaux solaires, des téléviseurs et tout ce qui en dépend (c'est-à-dire à peu près tout ce qui a un câble ou une batterie).

Heureusement, l'incendie n'a pas affecté la production des magnifiques machines d'ASML, et la chaîne d'approvisionnement en semi-conducteurs – déjà perturbée par la pandémie, qui avait interrompu la fabrication et faussé la demande de biens – s'est poursuivie. Si ce n'était pas le cas, une pénurie mondiale se serait développée, avec de graves conséquences sur l'offre de biens – et donc sur l'inflation – dans le monde entier.

[Voir aussi : Comment le Trésor dirige tranquillement la Grande-Bretagne]

Comme l’explique Ed Conway dans Material World, son exploration magistrale des matériaux qui sous-tendent la civilisation, notre monde est construit sur le sable, au sens propre comme au figuré. Les éléments les plus fondamentaux de nos maisons et de nos lieux de travail sont constitués de sable, depuis les plaques de verre et le béton qui ont permis la création de villes modernes, jusqu'aux fibres de verre sur lesquelles Internet est transporté et aux puces de silicium, que Conway suit d'un poing. roches de grande taille extraites du sol dans le nord de l'Espagne jusqu'à leur gravure dans les salles blanches de Taiwan. L’humanité a pris le matériau le plus basique et le plus largement disponible et l’a raffiné pour en faire des gratte-ciels jusqu’à des composants plus petits que la longueur d’onde de la lumière visible.