半導體材料可以分為元素半導體和化合物半導體兩大類，元素半導體指矽、鍺單一元素形成的半導體，化合物指砷化鎵、磷化銦等化合物形成的半導體。砷化鎵的電子遷移速率比矽高5.7倍，非常適合用於高頻電路。
砷化鎵組件在高頻、高功率、高效率、低噪聲指數的電氣特性均遠超過矽組件，空乏型砷化鎵場效電晶體（MESFET）或高電子遷移率電晶體（HEMT/PHEMT），在3V電壓操作下可以有80%的功率增加效率（PAE:poweraddedefficiency），非常的適用於高層（hightier）的無線通訊中長距離、長通信時間的需求。
砷化鎵元件因電子遷移率比矽高很多，因此採用特殊的工藝，早期為MESFET金屬半導體場效應電晶體，後演變為HEMT（高速電子遷移率電晶體），pHEMT（介面應變式高電子遷移電晶體）目前則為HBT（異質接面雙載子電晶體）。異質雙極電晶體（HBT）是無需負電源的砷化鎵組件，其功率密度（powerdensity）、電流推動能力（currentdrivecapability）與線性度（linearity）均超過FET，適合設計高功率、高效率、高線性度的微波放大器，HBT為最佳組件的選擇。
而HBT組件在相位噪聲，高gm、高功率密度、崩潰電壓與線性度上佔優勢，另外它可以單電源操作，因而簡化電路設計及次系統實現的難度，十分適合於射頻及中頻收發模塊的研製，特別是微波信號源與高線性放大器等電路。
砷化鎵生產方式和傳統的矽晶圓生產方式大不相同，砷化鎵需要採用磊晶技術製造，這種磊晶圓的直徑通常為4-6英寸，比矽晶圓的12英寸要小得多。磊晶圓需要特殊的機臺，同時砷化鎵原材料成本高出矽很多，最終導致砷化鎵成品IC成本比較高。磊晶目前有兩種，一種是化學的MOCVD，一種是物理的MBE。
SiGe
1980年代IBM為改進Si材料而加入Ge，以便增加電子流的速度，減少耗能及改進功能，卻意外成功的結合了Si與Ge。而自98年IBM宣布SiGe邁入量產化階段後，近兩、三年來，SiGe已成了最被重視的無線通信IC製程技術之一。
依材料特性來看，SiGe高頻特性良好，材料安全性佳，導熱性好，而且製程成熟、整合度高，具成本較低之優勢，換言之，SiGe不但可以直接利用半導體現有200mm晶圓製程，達到高集成度，據以創造經濟規模，還有媲美GaAs的高速特性。隨著近來IDM大廠的投入，SiGe技術已逐步在截止頻率（fT）與擊穿電壓（Breakdownvoltage）過低等問題獲得改善而日趨實用。
目前，這項由IBM所開發出來的製程技術已整合了高效能的SiGeHBT（Heterojunction Bipolar Transistor）3.3V及0.5μm的CMOS技術，可以利用主動或被動組件，從事模擬、RF及混合信號方面的配置應用。
SiGe既擁有矽工藝的集成度、良率和成本優勢，又具備第3到第5類半導體（如砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP））在速度方面的優點。只要增加金屬和介質疊層來降低寄生電容和電感，就可以採用SiGe半導體技術集成高質量無源部件。此外，通過控制鍺摻雜還可設計器件隨溫度的行為變化。SiGeBiCMOS工藝技術幾乎與矽半導體超大規模集成電路（VLSI）行業中的所有新技術兼容，包括絕緣體矽（SOI）技術和溝道隔離技術。
不過矽鍺要想取代砷化鎵的地位還需要繼續在擊穿電壓、截止頻率、功率消耗方面努力。
RF CMOS
RF CMOS工藝可分為兩大類：體矽工藝和SOI（絕緣體上矽）工藝。由於體矽CMOS在源和漏至襯底間存在二極體效應，造成種種弊端，多數專家認為採用這種工藝不可能製作高功率高線性度開關。與體矽不同，採用SOI工藝製作的RF開關，可將多個FET串聯來對付高電壓，就象GAAS開關一樣。
儘管純矽的CMOS製程被認為僅適用於數字功能需求較多的設計，而不適用於以模擬電路為主的射頻IC設計，不過歷經十幾年的努力後，隨著CMOS性能的提升、晶圓代工廠在0.25mm以下製程技術的配合、以及無線通信晶片整合趨勢的引領下，RFCMOS製程不僅是學界研究的熱門課題，也引起了業界的關注。採用RFCMOS製程最大的好處，當然是可以將射頻、基頻與存儲器等組件合而為一的高整合度，並同時降低組件成本。但是癥結點仍在於RFCMOS是否能解決高噪聲、低絕緣度與Q值、與降低改善性能所增加製程成本等問題，才能滿足無線通信射頻電路嚴格的要求。
目前已採用RFCMOS製作射頻IC的產品多以對射頻規格要求較為寬鬆的Bluetooth與WLAN射頻IC，例如CSR、Oki、Broadcom等Bluetooth晶片廠商皆已推出使用CMOS製造的Bluetooth傳送器；英特爾公司宣布已開發出能夠支持當前所有Wi-Fi標準（802.11a、b和g）並符合802.11n預期要求的全CMOS工藝直接轉換雙頻無線收發信機原型，包括了5GHz的PA，並輕鬆實現了發送器與接收器功能的分離。而Atheros、Envara等WLAN晶片廠商也在最近推出全CMOS製程的多模WLAN（.11b/g/a）射頻晶片組。
手機用射頻IC規格非常嚴格，但是堅冰已經被打破。SiliconLabs最先以數位技術來強化低中頻至基頻濾波器及數字頻道選擇濾波器功能，以降低CMOS噪聲過高的問題所生產的Aero低中頻GSM/GPRS晶片組，英飛凌立刻跟進，也大量推出RFCMOS工藝的產品，而高通在收購Berkana後，也大力採用RFCMOS工藝，一批新進射頻廠家無一例外都採用RFCMOS工藝，甚至是最先進的65納米RFCMOS工藝。老牌的飛利浦、FREESCALE、意法半導體和瑞薩仍然堅持用傳統工藝，主要是SiGeBiCMOS工藝，諾基亞仍然大量使用意法半導體的射頻收發器。而歐美廠家對新產品一向保守，對RFCMOS缺乏信任，但是韓國大廠三星和LG還有中國廠家夏新和聯想，在成本壓力下，大量採用RFCMOS工藝的收發器。目前來看，缺點可能是故障率稍高和耗電稍大，並且需要多塊晶片，增加設計複雜程度。但仍在可忍受的範圍內。
其他應用領域還包括汽車的安全雷達系統，包括用於探測盲區的24GHz雷達以及用於提供碰撞警告或先進巡航控制的77GHz雷達；IBM在此領域具備領導地位，2005年推出的第四代SIGE線寬有0.13微米。