中国科学院半导体研究所于2023年11月30日，以原半导体超晶格国家重点实验室为主，整合集成光电子学国家重点实验室、中科院半导体材料科学重点实验室、半导体照明联合创新国家重点实验室、中科院半导体光电器件工程实验室等5个研究单元中的半导体物理优势力量，形成合力，整合组建“半导体物理实验室”。本实验室的使命定位是：通过半导体物理源头和底层进行理论创新，解决摩尔定律物理极限瓶颈，为后摩尔时代半导体芯片技术提供共性理论和前沿技术体系，布局下一代芯片的底层技术核心专利池形成反制，抢占半导体芯片物理的科技制高点，助力实现半导体科技高水平自立自强。实验室重点布局方向有三个：半导体缺陷与掺杂物理、低维半导体物理和变革性半导体技术物理

半导体物理实验室贯彻院党组“先定事、后定人”重组精神，积极从海外引进高层次人才，加强青年人才培养。自2021年重组工作以来，从伯克利国家实验室、芝加哥大学、苏黎世理工等世界知名研究机构全职引进21位高水平人才，包括青千（海外优青）12人，百人择优12人次；另外，实验室培育杰青1名、万人2名、优青2名、院青年科学家奖1名。