第一阶段（代表材料：Si，Ge）：20 世纪 50 年代开始，以硅（Si）、锗（Ge）为代表的第一代半导体材料制成的二极管和晶体管取代了电子管，引发以集成电路为核心的微电子产业的迅速发展，主要应用于低压、低频、低功率的部分功率器件、集成电路中。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。 第二阶段（代表材料：GaAs，InP）：20 世纪 90 年代开始，随着半导体产业的发展，硅材料的物理瓶颈日益突出，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、锑化铟（InSb）、部分三元化合物半导体等为代表的第二代化合物半导体材料崭露头角。砷化镓材料的电子迁移率约是硅的 6 倍，具有直接带隙，故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，因此被广泛应用于光电子和微电子领域，是制作半导体发光二极管和通信器件的关键衬底材料。 第三阶段（代表材料：SiC、GaN）：近年来，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度大于 2.2eV）第三代半导体材料逐渐兴起，其介电常数、导热率及最高工作温度等等关键参数方面具有显著优势，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，从而成为半导体材料领域最具前景的材料之一。目前，5G 通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步开始使用第三代半导体，待成本下降后，第三代半导体有望实现对硅基材料的全面替代。