半导体材料主要用硅、锗、砷化镓这些元素，还有碳化硅、氮化镓。硅最常用，占90%，因为纯度高，成本低，产业链成熟，全球90%的芯片用硅基材料。锗和砷化镓用在特殊领域，比如高频和红外线。碳化硅和氮化镓适合高温高压环境，比如新能源汽车和5G基站。

为什么选这些元素呢？首先硅是地壳最丰富的元素，提纯容易，成本低。2019年全球半导体产业报告显示，硅基芯片市场规模达4400亿美元，占全行业92%。锗虽然产量少，但导热性好，用于光电子器件，比如激光二极管。砷化镓在毫米波通信里表现强，美国军规标准里常用。碳化硅的禁带宽度是硅的两倍，能承受更高电压，特斯拉Model 3电池管理系统用了碳化硅模块。氮化镓效率比硅高30%，华为5G基站用的氮化镓射频芯片，实测功率密度提升50%。这些材料特性跟应用场景强相关，比如高温选宽禁带材料，高频选能带结构特殊的元素。