按照发展历程及材料禁带（Eg）值的大小，人们常把半导体材料分为三代，即以硅、锗为代表的元素半导体材料为第一代半导体；以砷化镓、磷化铟为代表的化合物半导体材料为第二代半导体；以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料为第三代半导体。近年来，又有一些新型半导体材料受到人们的重视，得到较快发展，主要包括氮化铝（AlN）和金刚石等超宽禁带半导体材料、石墨烯和二硫化钼（MoS2）等二维纳米材料、有机半导体材料及稀磁半导体材料等。
半导体材料分类
半导体材料体系表硅半导体材料
硅在当前的应用相当广泛，它不仅是半导体集成电路，半导体器件和硅太阳能电池的基础材料，而且用半导体制作的电子器件和产品已经大范围的进入到人们的生活，人们的家用电器中所用到的电子器件80%以上都离不开硅材料。
半导体分立器件及集成电路用硅材料方面，我国直径6英寸及以下硅单晶材料已基本满足产业发展需要。直径8英寸硅单晶材料已具备了产业化的基础条件，浙江金瑞泓、有研半导体、中环领先等企业生产的8英寸硅片已批量进入国内外市场。上海新昇已实现12英寸大硅片量产，其中正片销售超过9万片，12英寸硅片已在国内长江储存、武汉新芯、中芯国际、华虹宏力等12英寸晶圆批量供应，产品满足28nm工艺节点逻辑产品的集成电路制程，正研发14nm技术节点的逻辑产品硅片，并且其存储器用的19nmDRAM产品样片正在客户验证中。尽管我国已经具备12英寸硅片的生产能力，但目前与市场需求相比，国产化供给率不足1%。
从年起，国内宣布或计划建设的集成电路8英寸、12英寸生产线合计超过35条。除中芯国际、长江存储等第一梯队厂商外，还有众多二、三线城市地方政府与企业合资项目，如合肥晶合、厦门联电、福建晋华、淮安德科玛、淮安时代全芯、重庆万国半导体（AOS）、大连宇宙半导体等。当前国内12英寸晶圆厂产能约67万片/月，预计年底将超过万片/月。
多晶硅是半导体硅单晶和光伏用硅单晶、铸锭多晶的基础原材料。国内电子级多晶硅主要依赖进口，来源于德国瓦克、美国Hemlock、日本德山、三菱等国外多晶硅企业。国内电子级多晶硅研究生产企业有青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司、江苏鑫华半导体材料科技有限公司、陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司等。
第二代半导体材料
随着以光通信为基础的信息高速公路的崛起和社会信息化的发展，以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体材料崭露头角，并显示其巨大的优越性。砷化镓和磷化铟半导体激光器成为光通信系统中的关键器件，同时砷化镓高速器件也开拓了光纤及移动通信的新产业。
砷化镓生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同，砷化镓需要采用磊晶技术制造，这种磊晶圆的直径通常为4-6英寸，比硅晶圆的12英寸要小得多。磊晶圆需要特殊的机台，同时砷化镓原材料成本高出硅很多，最终导致砷化镓成品IC成本比较高。
磷化铟是继硅和砷化镓之后又一重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，磷化铟(InP)作为一种新型半绝缘晶片，它的出现对于改善和提高InP基微电子器件的性能具有重要的意义。这种通过高温退火工艺所制备的半绝缘晶片既保持了传统原生掺铁衬底的高阻特性，同时铁浓度大幅降低，电学性质、均匀性和一致性显著提高。磷化铟晶片常用于制造高频、高速、大功率微波器件和电路以及卫星和外层空间用的太阳能电池等。
据Yole统计，未来几年，砷化镓单晶衬底将保持4%的复合年增长率，到年砷化镓衬底需求量将接近万片。目前国际上6英寸的砷化镓衬底已逐渐成为主流，8英寸砷化镓材料的产业化步伐也在加快。砷化镓抛光片的生产技术主要掌握在日本住友电工、德国费里伯格、美国AXT三个公司手中，占据市场份额90%以上。目前国内砷化镓衬底研制单位主要包括北京通美、云南锗业、大庆佳昌、广东先导、中电科半导体材料公司、中科晶电、江西德仪、有研光电等。国内企业仅3-4英寸砷化镓衬底产品实现稳定供货，年工程配套突破1万片，6英寸尚处于研发阶段。
Yole预测年磷化铟材料的市场增长率超过14%，市场规模达到2亿美元。日本住友占据着全球60%左右的InP材料市场，美国通美约占15%，英法公司各约占10%和5%，合计90%。4-6英寸的磷化铟晶片正在逐渐取代2英寸的晶片。在国内从事InP材料研制的主要有中国电科13所、北京通美、广州先导和云南锗业等。在大尺寸晶体质量、成品率等方面与国际先进水平尚有差距，国内InP单晶材料主要依赖进口。
第三代半导体材料
GaN属于第三代半导体材料（又称为宽禁带半导体材料）。GaN的禁带宽度、电子饱和迁移速度、击穿场强和工作温度远远大于Si和GaAs，具有作为电力电子器件和射频器件的先天优势。目前第三代半导体材料以SiC和GaN为主。相较于SiC，GaN材料的优势主要是成本低，易于大规模产业化。尽管耐压能力低于SiC器件，但优势在于开关速度快。同时，GaN如果配合SiC衬底，器件可同时适用高功率和高频率。
目前采用氮化镓的微波射频器件主要用于军事领域、4G/5G通讯基站等，由于涉及军事安全，国外对高性能氮化镓器件实行对华禁运。因此，发展自主氮化镓射频功放产业，有助于打破国外垄断，实现自主可控。得益于GaN可处理更高频率和更高能效的电源，相比硅组件，GaN可以在尺寸和能耗减半的条件下输送同等的功率，从而提高功率密度，帮助客户在不增大设计空间的同时满足更高的功率要求。而大范围的5G网络覆盖要求运营商部署更高功率和运行频率的设备，GaN的功率密度优势可以满足他们的需求。
国际上6英寸碳化硅衬底已成为主流产品，美国Cree公司作为碳化硅材料领域绝对的领头羊，占据50%以上市场份额，处于垄断地位，产品主要为4-6英寸，另外Cree公司所投资的8英寸碳化硅晶片生产线，在年年底已经完成封顶，有望在年底实现量产。此外国际上碳化硅材料主要生产企业还有DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日铁、Norstel等公司。我国碳化硅单晶材料研制单位主要有山东天岳、中电科材料公司、天科合达、河北同光等，近两年我国碳化硅材料取得了实质性的突破，成为继美国之后，第二个实现碳化硅单晶材料工程应用的国家，在年突破了4英寸高纯半绝缘SiC衬底产业化技术，实现了批量供货，出货量突破8万片，同比增长近80%。
根据IHS的数据预估，年SiC市场总额将会达到万美元，主要受5G通讯、新能源汽车、充电桩、特高压等新兴领域需求拉动影响，其中电力电子器件对4英寸低阻碳化硅衬底需求在10万片，6英寸需求将超过8万片；高亮SiC-LED对SiC衬底需求量在10万片以上（折合6英寸）；GaN射频器件对高纯半绝缘SiC衬底需求超过10万片。未来10-15年，碳化硅单晶材料年复合增长率将超过15%。