去年五月，美国商务部工业与安全局（BIS）发布规定，要求所有使用了美方技术或设备的芯片生产厂商，不得向华为提供芯片代工生产。然而，半导体芯片对我国产业升级，推动经济发展和科学进步起到至关重要的作用。
美方的打压是空前的，使得华为在短短数月，由全球手机市场份额的14%降到4% ，再者华为手机受到谷歌GMS使用限制，几乎失去了辛勤耕耘数十年的海外手机市场份额。实际上这也暴露了我国在高端光刻机自主化的短板。
2002年，上海微电子装备集团去国外考察，一名国外工程师傲慢向考察团介绍到，“就算把图纸给你们，中国也造不出光刻机”。
实际上就在5年后的2007年，上海微电子就造出了90nm工艺水平的光刻机，而据上海微发布的消息今年也就是2021年，也将会交付28nn光刻机，实在是令人兴奋。
首先在芯片制造这一块，非常复杂大概可以分为下面几个重要步骤。 硅片的制备、外延工艺热氧化、扩散掺杂、离子注入、薄膜制备、光刻、刻蚀、工艺集成等。
其中光刻就是其非常重要的一部分，这一部分就离不开光刻机，通过光刻机把掩膜版上的几何图形，转移到涂抹在晶圆上的光刻胶上，之后再经过多次曝光、显影以后，就在晶圆上显示出我们设计的电路图形。
光刻机最早可以追溯到19世纪，一名法国人，把一个带有印痕的油纸，平铺在一块涂抹在带有沥青的玻璃上，然后通过长时间的光照，透光部分沥青变硬，不透光部分依旧是软的，然后通过松香植物油混合液洗掉松软的部分。再通过强酸刻蚀最终得到了印痕的复制品。
在二战期间，光刻显然具备可更大的作用，用来制作印制电路板。
在1961年，科学家开始使用光刻在晶片上制造晶体管。
随着芯片技术的进步， 社会 发展的需要，大规模，超大规模的继承电路应运而生。比如，我们手机处理器芯片麒麟990为例，其内部不仅仅包含了ALU（算术逻辑运算单元）还包括，GPU、NPU、还有巴龙5G模组等等。已经远远超乎80386处理器的所提供功能。这就意味着需要更加精细的集成工艺，据统计麒麟990内部的晶体管数目达到了惊人的103亿颗。
而当前台积电量产的最高工艺5nm芯片，内部晶体管数目达到了惊人的150亿颗。
只有一个原因，扼制中国发展。如今我国无论是经济还是 科技 都是在高速发展，中国国务院在2015年5月印发了《中国制造2025》，也就是我们下一个目标就是智能化时代。按照工业革命划分来看，此刻正是第四次工业革命前夜。
第四次工业革命有哪些期待呢？比如，人工智能，无人驾驶 汽车 ，增强现实AR与虚拟现实技术VR，基因编程，智能穿戴等等。在这里我是很期待的，考驾照应该应该不用辛苦大半年了吧！大家怎么看呢？
但是这种从信息化到智能化的产业变革，半导体技术无疑扮演着极其重要的角色。美国通过限制中国拥有高端光刻机，限制相关半导体制备的出口，拖慢了我国产业变革的进程。所以，打压华为只是表面，其实打压的是以华为为代表的中国高 科技 企业，是为了禁止我国产业升级。著名国际问题专家，中国人民大学国际关系学院副院长金灿荣教授曾说，在美国政客眼中
这完全是霸道逻辑，是零和思维。他们就觉得我们中国人应该呆在低端的生产链。现在中国做5G，做盾构机、出口高铁，这对美国来说是对美国 科技 霸权的挑衅，对美国全球秩序冲击。
第一，上海微电子宣布将在2021年，下线28nm制程的光刻机。虽然比ASML光刻机制程要落后，但在民用，军用领域大多数场景足够了。龙芯总设计师胡伟武在接受采访中谈道
所以，要相信我们的国家，我们虽然在某些领域还有些差距，但是假以时日，我们一定可以成为 科技 强国。
第二，发展碳基芯片绕过光刻机，进入另一个赛道。而这种芯片对光刻机依赖并没有那么大。日前北京大学彭练矛教授团队已经研究出比硅基芯片电子学表现更优异的碳纳米管制备技术。理论上，碳基芯片比硅基芯片有高出10倍左右的性能优势，这意味着技术一旦成熟，国外光刻机要卖出“白菜价了”。
上个世纪五六十年代，美帝国主义对中国进行核讹诈核威胁，我们国家在一穷二白的境地，依旧在1964年10月16日炸响了中国第一颗原子d。
上个世纪90年代，为了打破对美国GPS的依赖，我们老一代科学家，艰苦奋斗在国外技术封锁的情况下，研制出我们自己的北斗导航系统，如今北斗已经开启民用，服务全世界。
上个世纪，美国为首的一些西方国家建造了国际空间站，而对中国拒之门外。如今，我们已经发射了两次空间站试验仓，在今年5月份也将发射我们自己的空间站—中国空间站。
而今，嫦娥五号已经完成月球取土，天问一号火星探测器，正在亿万公里得火星轨道上随时待命，着陆火星。
也许，我们国家有不少让你不满意的地方，那我们就去建设它。但在你最无助的时候，在海外儿女国外受难时，接你回家的，在乎你的还是我们的祖国。在疫情期间，我们国家从没提提过钱的事情，祖国关心的是，老百姓能不能吃上新鲜的鱼，物价有没有涨…
雷神山、火神山以及援助武汉医疗队，让我们看到了中华儿女众志成城、不怕牺牲的英雄气概，感染了无数国人还有国外网友。
赫伯特·克勒默1928年出生在德国（当时处于魏玛共和国时期，但国号依旧为德意志帝国）魏玛，父亲是公务员，母亲是家庭主妇，都来自技术工家庭，父母虽然没有受过高等教育，但是希望赫伯特·克勒默能获得最好的教育，他们并没有为儿子制订具体的学术方向，赫伯特·克勒默自己选择了数学、物理和化学。1947年中学毕业后，他在耶拿大学学习物理学，曾听过德国物理学家弗里德里希·洪德（Friedrich Hund）的课。
他在柏林实习时，利用“空中桥梁”逃往了西德，并在格丁根大学完成了关于晶体管中热电子效应的理论物理学研究和博士论文赫伯特-克勒默简介，导师是德国物理学家里夏德·贝克（RichardBecker），1952年获得博士头衔。此后他将职业定位在物理学和半导体技术研究上。
克勒默先是在德国联邦邮政中央通讯实验室的一个半导体研究小组工作，并自称为是一个“应用理论学者”。1954年他前往美国，工作于普林斯顿大学和帕罗奥图的多家研究机构，1968年至1976年任博尔德科罗拉多大学（UniversityofColoradoatBoulder，科罗拉多州博尔德县）物理学教授。1976年，克勒默说服圣塔芭芭拉加利福尼亚大学的电子和计算机工程系，将有限的项目资金用于刚刚形成的化合物半导体技术，而不是投资发展主流的硅技术，这一决定使得圣塔芭芭拉加利福尼亚大学占据了这一领域的领导地位。
克勒默来到圣塔芭芭拉加利福尼亚大学后，将研究重心从理论转移到了实验领域，1970年代末成为分子射线取向附生研究领域的先驱。他先是制造和研究了新的合成材料，如磷化镓（GaP）和硅基层上的砷化镓，1985年后又将注意力集中到合成材料砷化铟（InAs），锑化镓（GaSb）和锑化铝（AlSb），并将基础研究和未来元件开放相结合，其中一项重要的研究课题是超导半导体混合结构，砷化铟-锑化铝材料由超导铌电极连结，可以促使半导体内的超导。另一个研究方向是强电场下半导体内电子的传输赫伯特-克勒默简介，电子在偏能带中振荡，这种结构适合于做振荡器，通常称为Bloch振荡器，可以达到太赫兹（THz）级的频率。
他和查尔斯·基泰尔（CharlesKittel）合著的统计力学教科书ThermalPhysics（ISBN0716710889）在1980年出版至今仍广为全球许多大学使用。
赫伯特·克勒默
克勒默的研究领域在当时都不是热门的，但却在几年后显现出其重要性 。他在1950年代中期指出使用半导体异质结构能够大大提高各种半导体元件的性能，并提出了可以实现秭赫（GHz）级频率的异质结二极管的概念。1963年又提出了双异质结构激光的概念，这是半导体激光的基础和核心技术。这两个概念远远超出了当时的研究水平，直至1980年代取向附生技术发展后才得以大量应用，并成为主流。克勒默2000年所获得的诺贝尔物理学奖可以追溯到这些早期的论文，它们使得1980年代成为了“异质结构的时代”，异质结构继续主导着化合物半导体，这不仅仅包括激光和发光二极管，还包括集成电路，并且威胁到了硅制集成电路技术的主流地位。
克勒默来到圣塔芭芭拉加利福尼亚大学后，将研究重心从理论转移到了实验领域，1970年代末成为分子射线取向附生研究领域的先驱。他先是制造和研究了新的合成材料，如磷化镓（GaP）和硅基层上的砷化镓，1985年后又将注意力集中到合成材料砷化铟（InAs）, 锑化镓（GaSb）和锑化铝（AlSb），并将基础研究和未来元件开放相结合，其中一项重要的研究课题是超导半导体混合结构，砷化铟-锑化铝材料由超导铌电极连结，可以促使半导体内的超导。另一个研究方向是强电场下半导体内电子的传输，电子在偏能带中振荡，这种结构适合于做振荡器，通常称为Bloch振荡器，可以达到涧赫（THz）级的频率。
1990年代末起，克勒默又转向纯理论工作，继续早期的研究，也开创了一些新的研究领域，如光子晶体中的电磁波传播，纳米结构物理学等。
赫伯特·克勒默和若雷斯·阿尔费罗夫因将半导体异质结构发展应用于高速光电子元件中，与发明集成电路的杰克·基尔比分享了2000年诺贝尔物理学奖。
赫伯特·克勒默
1973年，电气电子工程师协会（IEEE），J.J.埃贝斯奖（J.J. Ebers Award）
1982年，国际砷化镓及相关化合物研讨会，海因里希-韦尔克-奖章（Heinrich-Welker-Medaille）
1983年，电气电子工程师协会电子器件学会，国家讲师奖（National Lecturer）
1986年，电气电子工程师协会，杰克·默尔敦奖（Jack Morton Award）
1994年，亚历山大-冯-洪堡研究奖（Alexander-von-Humboldt-Forschungspreis）
2000年，诺贝尔物理学奖
赫伯特·克勒默
1963年，他提出了双异质结构激光的概念，是这一领域的先驱之一 ，他所提出的概念远远超出了当时在半导体领域的研究水平。八十年代时，这种理念和相应的技术才被大量应用开来。在到美国加利福尼亚大学从事实验研究之后，他研究出多种实用半导体技术，涵盖了高性能设备、材料研究、固态物理等诸多新兴领域。出色的研究成果曾为他赢得了多项国内外大奖。
瑞典皇家科学院10日宣布，俄罗斯科学家泽罗斯·阿尔费罗夫、美国科学家赫伯特·克勒默和杰克·基尔比，因在“信息技术方面的基础性工作”而获2000年诺贝尔物理学奖。
瑞典皇家科学院发布的新闻公报说，三位科学家“通过发明快速晶体管、激光二极管和集成电路”，为现代信息技术奠定了坚实基础。其中，阿尔费罗夫和克勒默将分享2000年一半的诺贝尔物理学奖奖金，以表彰他们在半导体异质结构研究方面的开创性工作。基尔比则因在发明集成电路中所作的贡献，而获得了总额为900万瑞典克朗（约合100万美元）的奖金的另一半。
现代信息技术近几十年深刻改变了人类社会，它的发展必须具备两个简单但又是基本的先决条件：一是快速，即短时间里传输大量信息；二是体积小，携带起来方便，在任何场合都能使用。三位科学家的成果满足了这两个要求。
阿尔费罗夫与克勒默为满足上述第一个先决条件作出了重要贡献。他们发明的半导体异质结构技术，已广泛应用于制造高速光电子和微电子元件。所谓异质结构半导体，主要由很多不同带隙的薄层组成。通信卫星和移动电话基站等都采用了异质结构技术制造的快速晶体管。利用异质结构技术制造的激光二极管，也使光纤电缆传输因特网信息得以实现。半导体异质结构技术还可用于制造发光二极管，汽车刹车灯和交通灯等都用到发光二极管，常用的电灯在未来也有可能被发光二极管取而代之。
以非晶态半导体材料为主体制成的固态电子器件。非晶态半导体虽然在整体上分子排列无序，但是仍具有单晶体的微观结构，因此具有许多特殊的性质。1975 年，英国W.G.斯皮尔在辉光放电分解硅烷法制备的非晶硅薄膜中掺杂成功，使非晶硅薄膜的电阻率变化10个数量级，促进非晶态半导体器件的开发和应用。同单晶材料相比，非晶态半导体材料制备工艺简单，对衬底结构无特殊要求，易于大面积生长，掺杂后电阻率变化大，可以制成多种器件。非晶硅太阳能电池吸收系数大，转换效率高，面积大，已应用到计算器、电子表等商品中。非晶硅薄膜场效应管阵列可用作大面积液晶平面显示屏的寻址开关。利用某些硫系非晶态半导体材料的结构转变来记录和存储光电信息的器件已应用于计算机或控制系统中。利用非晶态薄膜的电荷存储和光电导特性可制成用于静态图像光电转换的静电复印机感光体和用于动态图像光电转换的电视摄像管的靶面。具有半导体性质的非晶态材料。非晶态半导体是半导体的一个重要部分。50年代B.T.科洛米耶茨等人开始了对硫系玻璃的研究，当时很少有人注意，直到1968年S.R.奥弗申斯基关於用硫系薄膜制作开关器件的专利发表以后，才引起人们对非晶态半导体的兴趣。1975年W.E.斯皮尔等人在硅烷辉光放电分解制备的非晶硅中实现了掺杂效应，使控制电导和制造PN结成为可能，从而为非晶硅材料的应用开辟了广阔的前景。在理论方面，P.W.安德森和莫脱， N.F.建立了非晶态半导体的电子理论，并因而荣获1977年的诺贝尔物理学奖。目前无论在理论方面，还是在应用方面，非晶态半导体的研究正在很快地发展著。
分类 目前主要的非晶态半导体有两大类。
硫系玻璃。含硫族元素的非晶态半导体。例如As-Se、As-S，通常的制备方法是熔体冷却或汽相沉积。
四面体键非晶态半导体。如非晶Si、Ge、GaAs等，此类材料的非晶态不能用熔体冷却的办法来获得，只能用薄膜淀积的办法(如蒸发、溅射、辉光放电或化学汽相淀积等)，只要衬底温度足够低，淀积的薄膜就是非晶态结构。四面体键非晶态半导体材料的性质，与制备的工艺方法和工艺条件密切相关。图1 不同方法制备非晶硅的光吸收系数给出了不同制备工艺的非晶硅光吸收系数谱，其中a、b制备工艺是硅烷辉光放电分解，衬底温度分别为500K和300K，c制备工艺是溅射，d制备工艺为蒸发。非晶硅的导电性质和光电导性质也与制备工艺密切相关。其实，硅烷辉光放电法制备的非晶硅中，含有大量H，有时又称为非晶的硅氢合金；不同工艺条件，氢含量不同，直接影响到材料的性质。与此相反，硫系玻璃的性质与制备方法关系不大。图2 汽相淀积溅射薄膜和熔体急冷成块体AsSeTe的光吸收系数谱给出了一个典型的实例，用熔体冷却和溅射的办法制备的AsSeTe样品，它们的光吸收系数谱具有相同的曲线。
非晶态半导体的电子结构非晶态与晶态半导体具有类似的基本能带结构，也有导带、价带和禁带(见固体的能带)。材料的基本能带结构主要取决於原子附近的状况，可以用化学键模型作定性的解释。以四面体键的非晶Ge、Si为例，Ge、Si中四个价电子经sp杂化，近邻原子的价电子之间形成共价键，其成键态对应於价带；反键态对应於导带。无论是Ge、Si的晶态还是非晶态，基本结合方式是相同的，只是在非晶态中键角和键长有一定程度的畸变，因而它们的基本能带结构是相类似的。然而，非晶态半导体中的电子态与晶态比较也有著本质的区别。晶态半导体的结构是周期有序的，或者说具有平移对称性，电子波函数是布洛赫函数，波矢是与平移对称性相联系的量子数，非晶态半导体不存在有周期性，不再是好的量子数。晶态半导体中电子的运动是比较自由的，电子运动的平均自由程远大於原子间距；非晶态半导体中结构缺陷的畸变使得电子的平均自由程大大减小，当平均自由程接近原子间距的数量级时，在晶态半导体中建立起来的电子漂移运动的概念就变得没有意义了。非晶态半导体能带边态密度的变化不像晶态那样陡，而是拖有不同程度的带尾(如图3 非晶态半导体的态密度与能量的关系所示)。非晶态半导体能带中的电子态分为两类：一类称为扩展态，另一类为局域态。处在扩展态的每个电子，为整个固体所共有，可以在固体整个尺度内找到；它在外场中运动类似於晶体中的电子；处在局域态的每个电子基本局限在某一区域，它的状态波函数只能在围绕某一点的一个不大尺度内显著不为零，它们需要靠声子的协助，进行跳跃式导电。在一个能带中，带中心部分为扩展态，带尾部分为局域态，它们之间有一分界处，如图4 非晶态半导体的扩展态、局域态和迁移率边中的和，这个分界处称为迁移率边。1960年莫脱首先提出了迁移率边的概念。如果把迁移率看成是电子态能量的函数，莫脱认为在分界处和存在有迁移率的突变。局域态中的电子是跳跃式导电的，依靠与点阵振动交换能量，从一个局域态跳到另一个局域态，因而当温度趋向0K时，局域态电子迁移率趋於零。扩展态中电子导电类似於晶体中的电子，当趋於0K时，迁移率趋向有限值。莫脱进一步认为迁移率边对应於电子平均自由程接近於原子间距的情况，并定义这种情况下的电导率为最小金属化电导率。然而，目前围绕著迁移率边和最小金属化电导率仍有争论。
缺陷 非晶态半导体与晶态相比较，其中存在大量的缺陷。这些缺陷在禁带之中引入一系列局域能级，它们对非晶态半导体的电学和光学性质有著重要的影响。四面体键非晶态半导体和硫系玻璃，这两类非晶态半导体的缺陷有著显著的差别。
非晶硅中的缺陷主要是空位、微空洞。硅原子外层有四个价电子，正常情况应与近邻的四个硅原子形成四个共价键。存在有空位和微空洞使得有些硅原子周围四个近邻原子不足，而产生一些悬挂键，在中性悬挂键上有一个未成键的电子。悬挂键还有两种可能的带电状态：释放未成键的电子成为正电中心，这是施主态；接受第二个电子成为负电中心，这是受主态。它们对应的能级在禁带之中，分别称为施主和受主能级。因为受主态表示悬挂键上有两个电子占据的情况，两个电子间的库仑排斥作用，使得受主能级位置高於施主能级，称为正相关能。因此在一般情况下，悬挂键保持只有一个电子占据的中性状态，在实验中观察到悬挂键上未配对电子的自旋共振。1975年斯皮尔等人利用硅烷辉光放电的方法，首先实现非晶硅的掺杂效应，就是因为用这种办法制备的非晶硅中含有大量的氢，氢与悬挂键结合大大减少了缺陷态的数目。这些缺陷同时是有效的复合中心。为了提高非平衡载流子的寿命，也必须降低缺陷态密度。因此，控制非晶硅中的缺陷，成为目前材料制备中的关键问题之一。
硫系玻璃中缺陷的形式不是简单的悬挂键，而是“换价对”。最初，人们发现硫系玻璃与非晶硅不同，观察不到缺陷态上电子的自旋共振，针对这表面上的反常现象，莫脱等人根据安德森的负相关能的设想，提出了MDS模型。当缺陷态上占据两个电子时，会引起点阵的畸变，若由於畸变降低的能量超过电子间库仑排斥作用能，则表现出有负的相关能，这就意味著受主能级位於施主能级之下。用 D、D、D 分别代表缺陷上不占有、占有一个、占有两个电子的状态，负相关能意味著：
2D —→ D+D
是放热的。因而缺陷主要以D、D形式存在，不存在未配对电子，所以没有电子的自旋共振。不少人对D、D、D缺陷的结构作了分析。以非晶态硒为例，硒有六个价电子，可以形成两个共价键，通常呈链状结构，另外有两个未成键的 p电子称为孤对电子。在链的端点处相当於有一个中性悬挂键，这个悬挂键很可能发生畸变，与邻近的孤对电子成键并放出一个电子(形成D)，放出的电子与另一悬挂键结合成一对孤对电子(形成D)，如图 5 硫系玻璃的换价对所示。因此又称这种D、D为换价对。由於库仑吸引作用，使得D、D通常是成对地紧密靠在一起，形成紧密换价对。硫系玻璃中成键方式只要有很小变化就可以形成一组紧密换价对，如图6 换价对的自增强效应所示，它只需很小的能量，有自增强效应，因而这种缺陷的浓度通常是很高的。利用换价对模型可以解释硫属非晶态半导体的光致发光光谱、光致电子自旋共振等一系列实验现象。
应用 非晶态半导体在技术领域中的应用存在著很大的潜力，非晶硫早已广泛应用在复印技术中，由S.R.奥夫辛斯基首创的 As-Te-Ge-Si系玻璃半导体制作的电可改写主读存储器已有商品生产，利用光脉冲使碲微晶薄膜玻璃化这种性质制作的光存储器正在研制之中。对於非晶硅的应用目前研究最多的是太阳能电池。非晶硅比晶体硅制备工艺简单，易於做成大面积，非晶硅对於太阳光的吸收效率高，器件只需大约1微米厚的薄膜材料，因此，可望做成一种廉价的太阳能电池，现已受到能源专家的重视。最近已有人试验把非晶硅场效应晶体管用於液晶显示和集成电路。
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