1.缘起
始于近代，中华民族命运多舛。因为战争，在上世纪前半叶，除了尊严，这个民族几乎失去所有能够失去的东西。上世纪的后半叶，这个民族奔波于果腹与温饱之间。千禧年后，在我们有机会重回世界之巅时，爆发了中美 。上世纪欠下的债，终要这个世纪来还。在这一次战争中，使用的武器不再是枪炮，而是不足一握的半导体芯片。
半导体是一种特殊的材料，这种材料有时表现为导体，有时表现为绝缘体。地球蕴含许多半导体材料，最常见的是石块。与传统的木匠活相似，将这些石块加工成半导体芯片，需要使用许多设备，经过多个步骤。木匠活三分看手艺，七分看家什儿，芯片的制作也是如此。
芯片制作的第一个环节是设计，等同于木匠活里的手艺。在设计环节结束后，工程师需要向半导体工厂提供刻在芯片上的图形文件。今天的半导体芯片集成了几十亿个晶体管，使用手工绘制这个图形并不现实。工程师需要书写程序，然后借助EDA(ElectronicsDesignAutomation)工具，将程序转换为图形文件。
EDA工具的提供商经过多年的优胜劣汰后，Synopsys、Cadence与Mentor三家瓜分了绝大部分市场，这三家本质上都是美国公司。EDA厂商除了提供工具之外，还为工程师提供了许多组成模块。在今天的半导体芯片内，包含了几亿到几十亿个晶体管，工程师们不可能再从一颗颗晶体管开始搭建，会使用许多已经实现好的组成模块。
有些模块可以从EDA或者其他厂商处购买；有些模块需要自己实现；还有一些模块即便是自己实现，依然需要给他人支付专利费用。高通在通信领域中的一些算法，只要你使用了就要付费，高通不需要为此提供任何技术支持，仅需要派出几名律师。诸如此类的条款，在半导体设计领域随处可见，只是没有高通这样霸道，这样引入注意。
工程师完成设计工作后，将图形文件提交给半导体工厂，半导体工厂需要备齐各类原材料与制造设备，制作出一颗颗芯片。半导体芯片分为两类，一类是分立器件，一类是集成电路。由一个独立的二极管或者晶体管构成的芯片，被称为分立器件；集成电路是将多个晶体管、二极管、电阻和电容等元件互连在同一个晶片上，所构成的芯片。
年，JohnBardeen，WalterBrattain和WilliamShockley所发明的第一个晶体管，可视为分立器件；随后Intel的RobertNoyce和TI的JackKilby，将多个晶体管组合在同一个半导体晶圆上，发明了集成电路。集成电路是半导体产业发展的重要里程碑，在其后诞生了摩尔定律。
摩尔定律的持续正确，推进了整个产业的发展，也逐步提高了半导体制造的门槛。Noyce时代的集成电路并不难做，使用木匠活的墨斗加斧刨锯凿加工即可。而后集成电路由摩尔定律指引，每两年在同样大小的半导体芯片上集成的晶体管数目增加一倍，使芯片的制作愈发艰难。
摩尔定律推动了集成电路的进步，也使得半导体设备所需提供的精度，从毫米开始，过渡到微米，最后步入到纳米世界。在纳米世界中，半导体材料的通行法则不是传统的经典物理，而是在上世纪初兴起的量子力学。没有量子力学的突破，半导体无法到达今日的高度。
现代智能手机中的处理器，已经集成了几十亿个晶体管，设计复杂度不亚于一座北京城。但是这个北京城需要在指甲见方处搭建，这对设备精度提出了近乎无限的追求。这使得激光，这个至今为止，人类所能控制的，最准的尺与最快的刀，参与半导体制造成为必然。
光刻相当于传统木匠活中的墨斗，主要用来打线测量；加工半导体晶圆的是蚀刻、研磨、切割、打孔这些设备，相当于木匠活中的斧刨锯凿。半导体制作的第一步，是使用激光将准备好的设计图案印在晶圆上，这个过程也被称为光刻，之后斧刨锯凿协力，制作出一颗颗芯片。
在现代半导体晶圆制作中，光刻占据了大约40~50%的时间，其他制作步骤紧密围绕着光刻进行。因此半导体产业的所有制造设备可以简约为两类，光刻与辅助光刻的设备；硅这个主材料之外，剩余的材料也可以简约为两类，光刻与辅助光刻的材料。
半导体设备与材料的进步是摩尔定律持续向前的源动力。摩尔定律的持续正确，使人类获得了更强的计算能力；计算能力的提高进一步促进了设备与材料的发展；设备与材料的持续进步，捍卫着摩尔定律的持续正确。这使得摩尔定律在相当长的一段时间成为真理。整个半导体产业，在这个自身能够驱动自身发展的良性循环中，奋而向前。
在半导体产业中，设计与制造紧密相关，材料与设备耦合在一起。设备与材料的前进步伐缓慢，研制周期漫长。这使得貌似可以通过良性循环，而无限上升的产业总会遭遇波折，使这个产业呈现出一定的周期。从半导体产业诞生之日起，形成这个周期已经成为必然。
源自于贝尔实验室的晶体管诞生后，引发了欧美日所有巨头的
