硅基半导体
在今天，硅是制造集成电路（IC）的主要材料。它具有稳定性强、成本低廉以及能够形成高质量晶体结构等优点，这使得它成为工业上最常用的半导体材料之一。然而，纯净度极高的单晶硅不足以满足现代电子产品对性能和速度的需求，因此通常会加入少量杂质，如磷或硼，以实现控制其电荷输运特性的目的。这一点对于提高芯片效率至关重要。
氧化物封层
随着集成电路尺寸不断缩小，传统的金属线变得越来越难以控制信号传输，同时也容易出现短路问题。为了解决这一问题，开发者们开始使用氧化物作为封层材料，它可以提供更好的绝缘性能。此外，由于氧化物具有良好的热稳定性，可以有效减少因温度变化而引起的问题。在微处理器中，这种技术被称为“矩阵互连”，通过精细加工形成复杂网状结构，使得信息能更加安全、高效地进行传递。
金属合金连接
在芯片内部，一些关键区域需要通过金属线进行信号传输，而这些线必须有足够的小直径才能保持设备可靠运行。因此，大多数现代芯片采用铝或铜及其合金作为导线，因为它们既具有良好的导电性，又相对较轻且成本较低。不过，在某些应用中，比如超大规模集成电路（LSI）和系统级设计（SoC），还会使用其他金属如钽、锡或镍来进一步提升性能和耐用性。
二维制程技术
随着摩尔定律逐渐接近物理极限，大型制造商正在探索新的生产方法，以继续缩小晶圆上的元件尺寸并提高密度。一种名为二维制程技术（2D-Process）的方法涉及将不同功能组件堆叠起来，从而实现更大的计算能力同时降低能耗。这一技术依赖于先进光刻工艺和新型覆盖剂，以确保每个层次之间能够精准贴合，并且不会产生不必要的热量或者损害其他部件。
新兴替代品研究
虽然目前市场上主流的是基于硅和相关化学品制作出的芯片，但未来可能会有一系列替代品出现以应对持续增长的能源需求以及环境保护压力。例如，碳纳米管已经显示出潜在的大容量存储空间与高速数据传输能力，因此有望成为未来的电子设备核心构建块。此外，还有关于利用生物分子自组装原理创建逻辑门等概念正在研究中，这一领域尚处于实验阶段，但如果成功，将带来革命性的改变，对整个半导体行业都产生深远影响。
