Da quando l’elettronica sia civile che militare è diventata irrinunciabile, chi detiene le materie prime detta legge

di Marco Arezio

La nostra vita è dominata dall’elettronica, anche per le operazioni più banali che facciamo attraverso un telefonino, come inviare e ricevere documenti, pagare, mostrare titoli come biglietti o ricevute, prenotare vacanze, beni o servizi.

Argomenti trattati nell’articolo:

- Come si costruiscono i microchips

- Quali sono le principali materie prime utilizzate

- Cosa sono il Gallio e il Germanio

- Produzione Mondiale di Gallio e Germanio

Puoi accendere o spegnere il riscaldamento, l’aria condizionata, l’irrigazione del giardino, rinfrescare o scaldare la macchina, controllare dove l’hai parcheggiata, vedere il tempo ecc..

Ma tutta questa tecnologia, quella che possiamo vedere e quella che non conosciamo nel dettaglio, essendo parte di un prodotto, ha bisogno di materiali per poter vivere e, alcuni di questi, sono decisamente rari, costosi e non disponibili a tutti.

Ci siamo accorti ancora di più, dallo scoppio della guerra Russo-Ucraina, che molta, se non tutta, della tecnologia militare fa largo uso dei semiconduttori, sia per la guerra attiva che per quella di controllo ed intercettazione.

Missili e droni che colpiscono i bersagli, bombe teleguidate, guerra di disturbo elettronico, sono solo una parte dell’uso che gli eserciti fanno nel campo militare.

Come si costruiscono i microchips

La costruzione di un microchip, anche chiamato circuito integrato, è un processo complesso che coinvolge diverse fasi di fabbricazione.

La prima fase, quella di progettazione, parte dall'ideazione e dalla progettazione del microchip. Gli ingegneri definiscono la funzionalità e la disposizione dei componenti all'interno del chip utilizzando software specializzati.

Si passa poi alla fabbricazione dei wafer, realizzati utilizzando il silicio come materiale di base. Un wafer di silicio viene prodotto mediante un processo chiamato "crescita del cristallo".

In questo processo, il silicio fuso viene fatto crescere su un seme di silicio fino a formare un grande cilindro di cristallo. Successivamente, il cilindro viene tagliato in sottili fette chiamate wafer.

Successivamente i wafer di silicio vengono sottoposti a un processo di pulizia per rimuovere eventuali impurità superficiali e garantire la massima purezza del materiale.

A questo punto avviene la creazione del circuito, attraverso l'utilizzo di una serie di maschere fotolitografiche per "stampare" il modello del circuito sul wafer.

Le maschere sono realizzate con un materiale fotosensibile e vengono esposte a una luce ultravioletta attraverso il wafer. Questo processo trasferisce il modello del circuito sullo strato fotosensibile del wafer.

Dopo la fotolitografia, il wafer viene sottoposto a un processo di incisione chimica o al plasma per rimuovere lo strato fotosensibile e i materiali non desiderati, lasciando solo le regioni desiderate del circuito.

Vengono quindi aggiunti strati sottili di materiali, come metalli (solitamente alluminio o rame), ossidi e nitriti, mediante tecniche di deposizione chimica in fase di vapore (CVD) o sputtering. Questi strati servono a formare i contatti e isolare le varie parti del circuito.

Un altro processo di fotolitografia viene eseguito per definire e incidere i dettagli delle strutture dei componenti sul chip, come transistor, condensatori e linee di interconnessione.

Dopo la seconda fotolitografia, si depositano degli strati di metalli conduttivi e successivamente incisi per creare le linee di interconnessione che collegano i vari componenti sul chip.

Dopo la fabbricazione del wafer, i chips vengono testati per assicurarsi che funzionino correttamente. Quindi, i chip funzionanti vengono tagliati dal wafer e vengono confezionati in involucri protettivi, spesso in plastica o ceramica, con piedini di contatto per collegarli ai circuiti esterni.

Quali sono le principali materie prime utilizzate per produrre i semiconduttori

I microchips contengono diversi materiali, inclusi alcuni che possono essere considerati "materie prime rare". I maggiori componenti utilizzati sono i seguenti:

Il silicio è il materiale di base predominante utilizzato per la fabbricazione dei microchip. È abbondante nella crosta terrestre ed è ampiamente disponibile.

L'oro viene utilizzato per i contatti e le interconnessioni all'interno dei microchip a causa della sua eccellente conducibilità e resistenza alla corrosione.

Il rame viene impiegato nelle interconnessioni e nei circuiti stampati all'interno del microchip per la sua elevata conducibilità elettrica. Il rame è un materiale abbondante e ampiamente utilizzato in molti settori.

L'alluminio viene spesso utilizzato per i contatti e gli strati di conduttori all'interno dei microchip. Ha una buona conducibilità elettrica ed è ampiamente disponibile.

Il germanio è meno comune rispetto al silicio ma può essere utilizzato in alcune applicazioni specializzate come i transistor ad alta velocità.

L'indio viene utilizzato per la produzione di transistor ad alta frequenza e display a cristalli liquidi (LCD). È un materiale relativamente raro e costoso.

Il gallio viene utilizzato in alcuni dispositivi a semiconduttore ad alte prestazioni. È un materiale raro e costoso.

Cosa sono il Gallio e il Germanio

Il gallio è un elemento chimico che ha il simbolo Ga nella tavola periodica. È un metallo tenero, di colore argento chiaro e viene utilizzato in diverse applicazioni tecnologiche, inclusi i semiconduttori.

Viene spesso impiegato per la produzione di dispositivi a semiconduttore ad alte prestazioni come transistor ad alta frequenza, LED, laser e celle solari a film sottile.

Il gallio è relativamente abbondante nella crosta terrestre, ma di solito viene estratto come sottoprodotto dalla lavorazione del minerale di alluminio.

Il germanio è un elemento chimico con il simbolo Ge nella tavola periodica. È un semimetallo grigio-argento ed è ampiamente utilizzato nella produzione di semiconduttori.

Il germanio è stato uno dei primi materiali utilizzati per produrre transistor e diodi, ed è ancora utilizzato in dispositivi a semiconduttore ad alte prestazioni. È anche impiegato in fibre ottiche e lenti per la spettroscopia infrarossa.

Il germanio si trova principalmente nel minerale di zinco, nella sfalerite e nell'argirodite, ed è estratto principalmente da miniere di zinco, rame e carbone.

Produzione Mondiale di Gallio e Germanio

Per quanto tutti conosciamo il valore dell’oro e la sua provenienza geografica, è bene ricordare da dove vengono estratti il gallio e il germanio e chi ne detiene il mercato.

Vediamo chi sono i maggiori produttori di gallio aggiornati al 2021:

La Cina è il principale produttore mondiale di gallio, con una quota significativa della produzione globale.

Il Giappone è un altro importante produttore di gallio, con diverse aziende che si occupano della produzione di questo elemento.

Gli Stati Uniti hanno anche una produzione significativa di gallio, con diverse società impegnate nella sua estrazione e produzione.

La Russia è un produttore notevole di gallio, con diverse miniere e impianti di produzione.

La Germania ha una produzione modesta di gallio.

Maggiori produttori di Germanio aggiornati al 2021:

La Cina è il principale produttore mondiale di germanio, con una quota significativa della produzione globale.

La Russia è un importante produttore di germanio, con diverse miniere e impianti di lavorazione.

Gli Stati Uniti hanno anche una produzione significativa di germanio, con miniere attive e aziende che si occupano della sua estrazione.

Il Canada è un altro paese che contribuisce alla produzione mondiale di germanio.

Il Belgio ospita alcune aziende che si occupano della lavorazione e produzione di germanio.

Nell’ottica di uno spostamento degli assi politici-militari mondiali e la nascita di nuove coalizioni internazionali, la disponibilità delle materie prime e delle terre rare per le necessità civili ed industriali, diventa un’arma politica, un ricatto economico, un vantaggio strategico.

Traduzione automatica. Ci scusiamo per eventuali inesattezze. Articolo originale in Italiano.