理論上所有半導體都可以作為晶片材料，但是矽的性質穩定、容易提純、儲存量巨大等等性質，是所有半導體材料中，最適合做晶片的。

在電晶體（二極體、三極體等等）未發明之前，初期電子計算機使用的是電子管，但是電子管體積巨大、功耗高、壽命短；人類第一臺電子計算機使用18000個電子管，重30噸，佔地150平方米，耗電功率高達150千瓦，但是其運算能力遠遠趕不上如今的一臺掌上計算機。

後來科學家發明了電晶體，電晶體功耗低、體積小且壽命長，最早的電晶體是使用半導體材料鍺來製作的，從此微電子出現在人們視野當中。

電晶體可以簡單地理解為一種微型的開關，根據不同的組合設計，具有整流、放大、開關、穩壓等等功能；製作電晶體的關鍵就是半導體材料，因為半導體材料一般具有特殊性質，比如矽摻入磷元素可以形成N型半導體，摻入硼元素可以形成P型半導體。

我們把N型半導體和P型半導體進行組合，可以形成PN接面，這是電子晶片當中的重要結構，我們把各種結構進行組合，就可以完成特定的邏輯運算（比如與門、或門、非門等等）。

理論上，所有的半導體材料都可以作為晶片材料，但是晶片對材料的要求極高，所以真正適合做晶片的半導體材料並不多，比如矽、鍺、碳化矽、氮化鎵等等。

其中矽因為擁有眾多優良特性，使得矽成為晶片的主要材料：

（1）矽元素的含量巨大，地球元素中僅次於氧元素（地球元素含量排行：氧>矽>鋁>鐵>鈣>鈉>鉀……）。

（2）矽元素提純技術成熟，製作成本低，最初電晶體使用鍺作為晶片材料，是因為當初矽元素的提純技術不成熟，如今矽的提純可以達到99.999999999%。

（3）矽元素的性質穩定，包括化學性質和物質性質，比如鍺做成電晶體，當溫度達到75℃以上時，其導電率有較大變化，而且做成PN接面後鍺的反向漏電流比矽大，這對晶片的穩定性非常不利。

（4）矽本身是無毒無害的物質，我們常見的很多石頭都含有二氧化矽（SiO2）。

電子管到電晶體。電晶體的前身是電子管，電子管的主要問題是：能耗高、體積大。歷史上第一臺電子計算機有1.8萬個電子管，佔用150平方米，足足有30噸重，功率約為150千瓦，而且使用壽命較短。電晶體應運而生，電晶體功耗低、體積小、壽命長，淘汰電子管是大勢所趨。電晶體的材料。電晶體成敗關鍵在於半導體材料，半導體材料關鍵要素就是電阻。導體電阻低、易導電，絕緣體電阻高、不導電。電晶體來回開關控制，電阻必須介於導體和絕緣體之間。所有半導體材料理論都可以作為晶片材料，矽不是效能最好的，但是綜合優勢最強。第一，儲量豐富，輕鬆易得，處理工藝較為成熟，工藝成本較低。第二，性質穩定，比較百搭，矽加入磷元素就是N型半導體，加入硼元素就是P型半導體。 第三，無毒無害。矽在摩爾定律中的危機。“摩爾定律”意味著晶片的電晶體數量每逢18到24個月，就會增加1倍。現在晶片工藝已經到奈米級，矽晶片中的矽電晶體會放不下遇到使用瓶頸。氮化鎵、碳化矽、砷化鎵磊晶、石墨烯等新材料還在不斷嘗試中，尋求改變。歡迎關注，批評指正。