材料创新一直是半导体产业中重要的一环。过去，最重要的是极介电质。现在，则是钴成为在半导体中段制程触点中替代钨的重要元素。

2004年发现的石墨烯，是迄今最轻薄但最强大的材料。它是碳的一个原子层，它比钢更强劲200倍，同时也是人类已知最轻薄的材料每平方公尺的重量约0.77毫克。它同时也是室温下的理想导电和导热体。

由于石墨烯是一个原子层，因此既柔软且透明。它还能在可见光与近红外线频谱范围展现均匀吸收光的能力，而且适用于自旋电子元件。

针对即将出现的新半导体制程节点，石墨烯将在其先进封装与互连材料方面发挥重要作用。

在3DIC封装中，石墨烯可作为散热片，用于降低整体热阻，或作为屏蔽，以降低串扰。

主动式石墨烯元件层可经由低温转换制程彼此堆叠，实现支援近记忆体运算的高密度异质元件。这是目前美国国防部先进计划署目前正积极研究的一个领域，同时也是其15亿美元电子振兴计划的一部份。

离子布植技术发展之初，半导体产业当时的主流观点并不看好这种技术实际可行，就算它能起什么作用，也只是略微提高现有产品的制造产量。

从核子物理研究转移离子轰击技术到半导体生产并不明显。

后来，英国物理学家罗斯主导的公司打造了一种新的先进离子布植工具，美国德州制造商已经用它制造出具有竞争优势。双方的成功合作是离子布植发展成为主要的半导体制程之转折点。

同样地，石墨烯产业也必须与半导体产业密切合作，共同开发足以克服石墨烯挑战的工具和技术。唯有如此，我们才能完全实现包含这种2D材料的未来。

石墨烯的挑战包括在大面积上生长具有良好均匀性的材料。此外，如何以CMOS相容方式转移石墨烯以及实现高吞吐量等方面也存在需要解决的问题。