在科技迅猛发展的今天，芯片已经成为现代电子设备不可或缺的组成部分。它们不仅仅是微小的电路板，而是现代技术和创新的一种体现。然而，当我们提到“芯片是什么材料”时，我们往往只想到硅，这是一种半导体材料，能够承担电子信号传输、存储和处理等多种功能。但随着技术不断进步，以及对更高性能要求的增长，科学家们开始寻找新的非硅基材质，以满足未来的计算需求。
首先，让我们来回顾一下硅作为芯片材料的地位。硅晶圆是集成电路生产中的核心原料，它能够在低温下形成单晶结构，这对于制造高效率、高可靠性的集成电路至关重要。然而，随着集成度的提高和功耗要求的降低，设计师们发现传统的固态晶体（Si-SiO2）栈已经不能满足新的需求。此外，由于全球对稀土资源尤其是钽资源日益紧张，也促使人们寻找替代方案。
因此，在新一代计算机系统中，比如量子计算机、神经网络处理器以及其他需要极端条件下的高速运算设备中，就出现了对更为特殊性质和特定应用场合所需的新型非硅基材质的大量需求。
其中，最引人注目的是基于二维材料制备出的纳米级别复杂结构。在这方面，有几个候选者值得特别注意。一类是石墨烯及其衍生物，它们具有极高的人口速度、强大的热稳定性以及独特的一维物理性质，使得它们非常适合构建快速且能耗较低的小规模逻辑门或者大规模存储解决方案。这类二维物质可以通过化学方法直接将原子层堆叠起来，从而避免了传统半导体工艺过程中的诸多局限，如扩散问题、接触障碍等。
另一个有前景的地方是在研究与开发一种名为“黑磷”的新型半导体材料。这是一种全素化三元化合物，其具有比Si/SiO2体系更好的绝缘性，并且它可以通过化学沉积法直接生长，可以实现大面积、高质量控制，因此它被认为是一个潜在替代品。
此外，还有其他一些实验室正在研究利用金属氧化物（MOx）或者碳酸盐（CaCO3）的改良形式作为基础进行构建，这些都有着不同的优点，比如耐热性能好或易于制备等，但目前还处于早期研发阶段，不确定是否能广泛应用到实际产品中去。
总之，在探讨芯片使用何种材质时，我们必须考虑到这些不同类型之间各自优势与挑战，同时也要看待他们如何融入现有的工业生产流程及成本考量。在未来几年里，我们很可能会看到更多关于这些新型非硅基材质在实际应用中的报道，并最终决定哪些才真正准备好取代现在主导市场的情形，即那些既提供出色的性能，又兼具经济实用的硬件解决方案。
