隨著硅基電力電子器件逐漸接近其物理極限值，新型半導體材料以更大的禁帶寬度、電子飽和漂移速度更快為特點，制造出的半導體器件具有優異的光電性能、高速、高頻、大功率、耐高溫和高輻射等特征，在光電器件、微波器件和電力電子器件具有先天優勢。

Gartner每年發布的技術成熟度曲線已經成為科技和投資界一場盛事。Gartner長期致力于通過技術成熟度曲線研究，對不同領域的技術和趨勢做出評估，指導政府、科研企業、投資界在最佳時間采用這些技術或者切入該市場。該曲線按照技術觸發期、期望膨脹期、幻覺破滅谷底期、復蘇期、成熟期分為五個階段。并同時按照距離主流應用的時間分組為“少于2年”，“2-5年”，“5-10年”和“10年以上”分為4個級別。并用這5個階段和4個級別完成一個優先權矩陣，用于評估投資該市場的風險。

2016技術成熟度曲線

新型半導體材料主要是以砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為代表的化合物半導體材料和以石墨烯為代表的碳基材料。了解每種新型材料及其應用在技術成熟度曲線的位置，對我們研發、投資切入有著極其重要的意義。

作為第二代半導體材料的代表，GaAs和傳統Si相比，有直接帶隙、光電特性優越的特點，是良好的光電器件和射頻器件的材料。GaAs器件也曾被認為是計算機CPU芯片的理想材料，上世紀末一些公司曾有深入的研究并取得一些成果，但未能被市場充分應用。后來隨著半導體照明和3G手機的普及，GaAs作為發光器件和功率器件越來越多的被應用，并于本世紀出步入成熟期。

GaAS器件技術發展 

作為第三代半導體材料的代表，寬禁帶材料SiC和GaN相對于前兩代半導體材料具有可見光波段的發光特性、高擊穿場強、更好的大功率特性、更加抗高溫和高輻射等優勢，可以應用于光電器件、微波通信器件和電力電子器件。經過多年的發展和政府推廣，GaN基的LED已經發展成熟，但作為微波通信器件和電力電子器件，還遠遠沒有廣泛被應用。GaN基的微波通信器件具有優于GaAs的高頻特性和微波特性，目前主要用于軍用領域，隨著未來5G的大面積鋪開，GaAS將不能滿足這種高頻特性需求，GaN的將會大規模部署于民用領域。作為電力電子器件，GaN相對于SiC具有相對低的成本優勢，適合于高端的低電壓如白色家電、電動汽車等領域，但由于目前技術尚未成熟，成本導致了大規模應用尚需時日；而SiC功率器件經過多年的發展，SiC基SBD器件技術已經成熟，MOSFET性能突出，SiC的IGBT已經有多家公司發布高性能樣品，混合或全SiC功率模塊已實現商業化，但大規模商用尚需時日。但在高端的如高速列車、風力發電以及智能電網已經部分的開始使用SiC產品。GaN和SiC產品作為功率器件和高頻器件，在逐步步入成熟期；但在其他領域，如固態紫外器件、激光探測等領域，還有更長的路要走。

GaN的技術成熟度 

SiC的技術成熟度 

碳基材料中的石墨烯具有比金屬還高的電子遷移率，所以導電性和導熱性都非常優越，加之具有六邊形網狀的化學結構，其強度非常高，并且具有高比表面積和高透光性，可應用于工程復合材料、鋰離子電池電極、透明電極、觸摸屏、傳感器、半導體器件等。石墨烯產業化仍處于發展初期，產業鏈劃分仍不明確。目前石墨烯在半導體領域的應用還處于實驗室階段，很多國家和大公司都在布局石墨烯的研究；但在裝備及產業化應用技術方面已經較為成熟，例如作為涂料添加劑。石墨烯在不同的應有領域也有不同的成熟度，但整體而言，石墨烯產業距離成熟和大規模商用仍有很長一段距離。

石墨烯技術應用成熟度曲線 

Gartner每年除了技術成熟度曲線外，還會發布一個優先權矩陣，用于比較候選技術的相對收益和成熟度，可用于確定新興技術的優先次序以及投資回報和風險。

Gartner 的優先權矩陣

作為下一代半導體材料，該領域吸引了許多國家研究機構和有實力的大公司投入。歐盟主導的的“石墨烯旗艦計劃（the Graphene Flagship）”不僅致力于石墨烯材料的研發，而且在融入“地平線2020發展計劃框架”后，進一步推動石墨烯及相關材料走出實驗室，實現在社會中的應用。新材料在《《中國制造2025》重點領域技術路線圖》中是十大重點領域之一，其中先進半導體材料和石墨烯材料分別被納入關鍵戰略材料和前沿新材料兩個發展重點。在逐漸步入成熟期的門口，下一代半導體材料也逐漸吸引了很多中小公司進入，市場也逐漸活躍起來。但根據技術成熟度曲線和公司自身技術、資源儲備，評估合適的風險切入該市場，仍不失為理性的做法。