常盼飞
逻辑电路对于高速元件的迫切需求，使得半导体制造工业不断以微缩、增加密度以及时钟速度的方式来取得更好的性能表现，但是在摩尔定律遭遇困境的当下，这种作法留给半导体技术的空间似乎已经不多
这是因为芯片微缩、增加密度以及时钟速度，会导致一个关键问题，那就是功耗，加上先进工艺之下，闸极的缩小会导致芯片内部的漏电流越来越难以抑制，漏电流则是会产生一个最大的问题，那就是发热。
也因此，目前整个产业都在处心积虑的找出能够替代目前主流硅材料的新一代半导体材料，但这并不是那么简单的事情，一来你要考虑到与现有工艺的兼容性，二来要能在技术上实现可控成本下的量产，最后，材料本身又不能太难取得。
也因为这三种原因的限制，目前硅还是难以被取代，毕竟硅是地球上最容易取得的材料，易于提炼，且又具备能和其他材料配合调制改变其电气特性的特征，使其应用极为广泛，硅可以用来算，可以用来发光，也可以用来”看”，目前来看，还真的没有一种材料能够取代硅的地位。
至于锗材料，其实在目前的半导体业界是个很普遍应用的材料，世界上最早的晶体管就是使用锗材料制作的。
除了在在半导体领域，其在航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用。
虽然理论上锗拥有很多优秀的特性，比如说电子迁移率是硅的两倍，电洞迁移率更超越被誉为最有机会取代硅的明日之星材料，也就是像砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)等常见三五族半导体材料，且因为和硅之间的晶格差异(Lattice mismatch)相对更小，能够被整合在现有的硅工艺，因此与三五族同样被视为未来半导体材料的明日之星。
但是要使用纯锗来做CPU？这个可以很明白的说了，真要做不是不可能，但做出来基本上就是又贵又慢的产品，完全不实用。锗虽然在电气特性上有其优点，但缺点也同样不小，比如说因为难以取得，所以成本极高，材质的物理特性非常软脆这点同样远不如硅，使其加工非常困难，而做为”半导体”，锗的氧化物和硅的氧化物在绝缘稳定性上也有很大的不同。
如果要善用锗的特性，就必须以参杂的技术，结合其他材料的优势来弥补其缺点，比如说在基于硅的基板上去生长锗的薄膜，结合二者的优点，可以大幅强化目前半导体架构的计算能力。
以半导体的发展历程来看，锗算是最早的第一代半导体材料，目前虽然活跃在许多领域，但基本上已经离计算应用有段距离，若用来制造计算核心，其实还有许多困难需要突破。
因为其在电气特性上的优势，锗有机会和最新的三五族材料共同在半导体技术发展的道路上发光发热，其应用发展空间还很广，以单一应用面向来评论这个材料其实并不公平。
DeepTech深科技
作为第一代半导体材料，锗(Ge)是最早被研究和开发应用的半导体材料，曾经两次身披诺贝尔物理学奖的荣耀，第一个是transistor (晶体管)，第二个是lC(集成电路)。
锗不适合作集成电路衬底材料原因很多，主要原因是锗与硅的晶体结构、原子的键合性质、能带结构都不同，硅材料的优点更多一些；其次，相对于硅材料的器件，锗材料的器件工艺制造的技术难度要比硅大的多；最后，锗在地壳中含量不少，但是分布是最分散的一种，几乎所有的物质中都有锗的存在，包括泥土，沙子、各种矿石等，只是含量很低在10%或以下(迄今世界上少有发现锗矿石的)，长期以来也没有大规模的工业开发，我国是世界上最大的锗提供者，能占到全球市场份额的71%。
从原子结构看，锗与硅外围电子数都是4个电子，但是：①锗的原子序数比硅大，共价键的极性弱，价电子的束缚小，禁带宽度窄(在常温K=300，硅的电离能Eg=1.1eV，锗的电离能Eg=0.72eV)直接做集成电路器件的衬底不合适；②在生产工艺中又必须先通过GeOI(绝缘体上锗)技术难度太大；③锗属于较为活波的材料，和介电材料的界面容易发生氧化还原反应生成GeO ，产生较多缺陷，影响材料的性能；④锗的禁带宽度小，只适合低电压器件；而且受温度影响很大，温度每升高10度，电阻率降低1/2。一个CPU中含有数十亿个晶体管(英特尔的主流CPU拥有20亿个晶体管，在某些高端产品中晶体管数量高达60亿个)。晶体管在做模拟信号的相互转换时会根据CPU主频的高低产生动态功耗，因而CPU的主频越高，发热量就越大，锗材料的热稳定性，远远不如硅好。
目前第二代和第三代半导体材料备受关注。第二代(砷化镓GaAs、锑化铟InSb、GaAsAI等，非晶态半导体、玻璃态氧化物半导体、有机半导体等)主要指【化合物半导体材料】。第三代指具有【禁带宽度宽(EG＞2.2eV)以上的高温半导体材料】，(以碳化硅SiC、氮化镓NaN、氧化锌ZnO、氮化铝AIN、金刚石为代表的)，高的反向击穿电压，高的热导率，高的电子饱和速率，高的抗辐射能力，随着技术的发展，未来有望取代第一代、第二代半导体材料。
我国在半导体材料领域，起步比较晚，相对国外的技术水平低，面对的困难比较多。
姐姐虞美人
不用谈太多的半导体技术细节，锗在75℃以上就不能工作了，就这一条就把用锗做CPU的可能性排除掉。
现在主流的CPU在全速工作的时候核心温度至少可以达到70℃，如果是在夏天、运行复杂3D游戏或者是CPU风扇年数长了散热不少，CPU核心温度超过90℃甚至超过100℃都是很常见的。对于硅CPU来说，温度的耐受可以到120℃，但是换成锗基本就没戏了。
事实上，世界上第一只三极管采用就是锗材料，那是在1947年的时候。而直到20世纪50年代末、60年代初以前的十几年间，锗都是制造晶体管的主要材料。
在那个时候摩托罗拉还是一家车载收音机的制造商，其中的关键部件就是锗做的晶体管。但很快
摩托罗拉就收到了了大量用户投诉，因为摩托罗拉的车载收音机在午后的阳光下曝晒一个下午后，就不再工作了。
除了不能在高温下工作以外，锗在地球中的含量大约只是硅的15万分之一，所以上世纪60年代之后硅逐渐取代了锗，成为了历史的选择。
高挺观点
没有对比就没有伤害，锗是不行的。
硅用来做CPU，是因为它的优点太多，而缺点都是可克服的。
锗虽然也有优点，但它的几个缺点是很难克服的。
成本因素。硅直接用沙子就能提取出来，虽然工艺稍微复杂，但是原料成本接近于0。但是锗在地壳中分布非常分散，提取难度很大，即使是成品锗的价格就已经超越了白银，更不用说要达到半导体材料级别的锗。
从硅和锗本身特性来说，锗的氧化物不稳定，作为材料其实并不好用。但是二氧化硅是致密的绝缘体，力学电学化学性质都很稳定，不溶于水，封闭性很好；氧化锗没那么致密，并且还是溶于水的。
从制取工艺上来说，锗器件在稍高的温度下表现不良的问题，而硅有着和钻石一样棒的晶体结构，这赋予了硅极好的稳定性和强度。比如晶体再经过切片处理变成晶圆，然后在经过蚀刻等等多项工艺流程最终制成芯片。由于结构稳定，硅晶圆可以很大个，8寸，12寸，未来的18寸，晶圆厂都可以拉出来，锗晶体由于重，而且质地脆，本身比硅软，要得到大晶圆很难。
但是锗在光电学方面有非常大的优势，太阳能电池，光传感器，红外LED，锗激光器等等，因为硅不可以应用于激光，锗又能比较容易地在硅上生长出来，因此理想情况是将用锗做成的光学器件，和硅做成的电子器件整合在一张硅片上，实现性能最大化。
欧界测评
CPU的原材料是什么？我相信很多人都可以轻松说出当然是硅片。你为什么不用其他材料制作CPU？硅作为CPU的原材料有什么优点和好处呢？
首先，选择硅作为CPU原材料具有很大的成本优势。硅可以直接用砂和砾石提取。虽然这个过程比较复杂，但砂岩等原材料广泛分布在地壳中，成本很低，所以用硅材料来加工cpu的话当让是企业首选，当让不排除以后会用其他材料代替。
同时，硅材料在纯化方面可以很容易地纯化到99％，这是其它材料无法比拟的。此外，在将硅制成晶片后，可以容易地切割和拉伸单晶柱。
硅材料仍然具有其他材料在氧化，绝缘，掺杂，蚀刻等方面不具备的特性。硅具有低成本和高塑性，是CPU原材料的最佳选择。所以大家明白没为什么CPU只用硅做，而不用能耗更低的锗做
南波外影音
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虽然以硅为材料的晶圆很贵，但是对比锗真的是便宜到不像话。
而且锗很难获取，硅的原料比较简单容易获取——沙子。
贵，难以获取
锗是优良半导体，可作高频率电流的检波和交流电的整流用，此外，可用于红外光材料、精密仪器、催化剂。锗的化合物可用以制造荧光板和各种折射率高的玻璃。但是问题来了，锗长时期以来没有被工业规模的开采。这并不是由于锗在地壳中的含量少，而是因为它是地壳中最分散的元素之一，含锗的矿石是很少的。
坦白点说，你就是在很多地方去挖，去提炼才能获取到一丁点的锗。大家都知道，如果不能大规模的提取的话，那就是意味着成本；而且大量材料才能提炼出来，会对其他资源造成很多的浪费。铜矿、铁矿、硫化矿以至岩石，泥土和泉水中都含有微量的锗。锗在地壳中的含量为一百万分之七，比之于氧、硅等常见元素简直是罕见。
不稳定
沙子做成的硅，稳定得不得了。氧化速度慢，还相当坚固。现实中的CPU如果你不是把它的脚针弄坏，基本上很难损坏（暴力开盖的除外）。
除了稳定之外，高频运行的也是相当稳定，我们看到英特尔、AMD的CPU能够超频到5G，但是CPU也是相当稳定的。
锗的物理材质相对较软，容易损坏。当然，锗本身的致密性也不好啊。
在使用的过程中，反向击穿电压低能力就不说，频率高一点就不稳定，高一点就容易崩溃。
行业问题
以硅为材料的半导体行业已经非常成熟了，现在换过来换成锗的话，整个行业都面临这巨变。没有大规模的技术变革，基本上很难推动又贵又不稳定的锗替代硅呢。
太平洋电脑网
锗半导体材料制作的晶体二极管和三极管是世界上最先发明出来的，优点是半导体正向电流结压降小，只有0.1～0.3V，而硅材料半导体正向电流结压降0.6～0.7V，说明锗半导体材料自身功耗很小，可以制作成低功耗低电压的晶体管。
但锗材料之所以未能获得大规模发展应用，是因为锗材料优点之外的缺点也是显而易见，甚至是不可克服的。例如：1.反向结击穿电压太低，因此反向漏电流太大，反向开关特性不好。2.锗材料温度稳定性极差，随着温度升高结开关特性变差，非常容易产生结崩溃，即热击穿现象。3.高频特性很差，因此锗材料晶体管一般都工作在短波频率之下的中波段或者音频频段。上述致命缺点限制了锗半导体材料的大规模应用和发展。硅材料除了半导体正向结压降大自身功耗大之外，其它特性均优于锗材料。尤其是反向击穿电压可以做到几千伏特，超高频率特性可以做到极高G赫兹频段，恶劣环境跨度高低温度状态的稳定性非常好。
永远的灵芝
锗能耗更低这个结论不知道你是怎么得出的…锗本征导电率太高，更耗电，同样做成纳米级别的mos锗管可能都无法关断，所以没办法像硅半导体一样容易减小线宽。而且锗微溶于水。大功率器件可以用锗来做，一般超大规模，低功耗集成电路不考虑锗。
GottQ
硅和锗都是在第二次世界大战雷达检波器的研制中进入人们视野的。锗的禁带宽度小，载流子迁移率（理解为速度吧）高，但本征激发高，温度稳定性不好，而硅的禁带宽度大的多，温度稳定性好得多，提纯材料也容易制备，但载流子迁移率低于锗。以上是两者的区别，但这都不是最关键的。最关键的原因是在硅上可以很容易的制备一层致密的氧化层（二氧化硅），而锗的氧化物是不稳定的。这层氧化层对集成电路的平面工艺来说是最为关键的要素。 总结一下：1.硅有天然的氧化层，锗没有。2.早期硅有很多工业用途，研究得早制备技术也较为成熟。3.作为半导体材料硅的特性比较均衡，不偏科。 不过现在先进工艺里面早不用二氧化硅作为绝缘介质了用的是Hi-K或Low-K材料，GeSi异质结材料也进入主流工艺，但理解硅平面工艺是理解整个集成电路工艺的出发点。
波恩_
稍懂电子常识的人，都知道为什么。
硅材料半导体比锗材料，有更低的漏电，更适合大功率场合应用。
再说了，除了提炼困难，硅材料可能是地球上最丰富的材料之一，所有的石头沙子中的主要成份就是——硅。
