電子組件進入納米等級后，在材料方面也開始遭遇到一些瓶頸，因為原來使用的材料性能已不能滿足要求。最簡單的一個例子，是所謂的閘極介電層材料；這層材料的基本要求是要能絕緣，不讓電流通過。使用的是由硅基材氧化而成的
二氧化硅，在一般狀況下這是一個非常好的
絕緣材料。
但因組件的微縮，使得這層材料需要越做越薄。在納米尺度時，如果繼續使用這個材料，這層薄膜只能有約 1 納米的厚度，也就是 3 ~ 4 層分子的厚度。但是在這種厚度下，任何絕緣材料都會因為
量子穿隧效應而導通電流，造成組件漏電，以致失去應有的功能，因此只能改用其它新材料。但二氧化硅已經沿用了三十多年，幾乎是集各種優點于一身，這也是使硅能夠在所有的半導體中脫穎而出的關鍵，要找到比它功能更好的材料與更合適的制作方式，實在難如登天。
而且，材料是組件或 IC 的基礎，一旦改變，所有相關的設備與后續的流程都要跟著改變，真的是牽一發而動全身，所以半導體產業還在堅持，不到最后一刻絕對不去改變它。這也是為什么 CPU 會越來越燙，消耗的電力越來越多的原因。因為CPU 中，晶體管數量甚多，運作又快速，而每一個晶體管都會「漏電」所造成。這種情形對桌上型計算機可能影響不大，但在可攜式的產品如筆記型計算機或手機，就會出現待機或可用時間無法很長的缺點。
也因為這樣，許多學者相繼提出各種新穎的結構或材料，例如利用自組裝技術制作納米碳管晶體管，想利用納米碳管的優異特性改善其功能或把組件做得更小。但整個產業要做這么大的更動，在實務上是不可行的，頂多只能在特殊的應用上，如特殊感測組件，找到新的出路。
