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尽管被视为全球半导体行业标准的摩尔定律的发展面临瓶颈挑战，但目前半导体行业仍在积极开发新材料，加快工艺小型化的步伐。国家研究院国家纳米元件实验室表示，三角形锗鳍晶体管技术可以克服硅基板上锗沟道的缺陷，使半导体技术进入10纳米工艺。

半导体行业的工艺演变越来越快。英特尔的22nm制程即将进入量产，台积电的制程技术也正在进入28nm，DRAM的制程将在年底进入30nm，2012年进入20nm代，而NAND Flash的制程则将在2011年进入26nm和27nm，2012年分别进入20nm和19nm。半导体制造商预计在未来两三年内进入14纳米制程。

半导体制造商表示，工艺技术越是萎缩，特别是当半导体工艺技术进入10纳米工艺时，新机器和新材料将是半导体制造商面临的两大挑战。以新的机器和设备为例，紫外光刻（EUV）价格昂贵，这对半导体制造商来说是一个相当头疼的问题。平均而言，一台EUV机器和设备的成本为1亿美元，相当于30亿新台币，这对晶圆厂来说是一笔非常昂贵的投资。

台积电研发高级副总裁蒋尚义曾表示，台积电尚未决定在14nm工艺中使用哪种设备，EUV机的效率使得晶圆产量低于预期。未来半导体工艺技术会使用EUV技术还是多功率？L束显微摄影（MEB）是半导体设备方面的一个大问题，需要加强。

在半导体材料方面，研究院国家纳米元件实验室表示，纯锗晶体管的工作速度可以比硅基板提高2-4倍，而三角形锗鳍晶体管技术可以克服硅基板上锗沟道的缺陷，实现10纳米晶体管器件。此外，银金属垂直线技术采用自下而上的方法，在小型化时突破了传统钨金属插塞结构的工艺瓶颈。

根据国家纳米元件实验室的分析，银是目前电阻最低的金属，可以满足10nm代金属线的工艺要求。

此外，通过在硅芯片上制造绿色环保的双面光入射高效太阳能电池，并结合铜铟镓硒薄膜晶体管技术，可以开发出具有自供电电路模块的硅基太阳能元件，包括与集成电路后端布线兼容的一些关键技术，包括低温（~400℃）铜铟镓硒酸薄膜共蒸发技术、无钠无镉绿色制造技术和高集光率的表面粗糙化技术，这些技术可以与半导体产业和技术紧密结合。