Le silicium est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre, après l'oxygène. À température ambiante, c'est un solide gris noir d'aspect métalloïde, de masse volumique voisine de 2,329 g/cm³ et de point de fusion de 1414 °C ; il est la pierre angulaire des industries modernes des semi-conducteurs et du photovoltaïque. Son usage le plus important et le plus observé concerne les tranches semi-conductrices : le sable de quartz est réduit par voie carbothermique en silicium de qualité métallurgique, purifié davantage en polysilicium de qualité électronique par le procédé Siemens ou en lit fluidisé, puis tiré en lingots monocristallins, tranché et poli pour devenir le substrat de tout, des processeurs de smartphones et des CPU d'ordinateurs aux composants de puissance automobiles et aux puces d'intelligence artificielle. Les cellules solaires constituent un autre marché majeur ; les panneaux photovoltaïques en silicium polycristallin et monocristallin convertissent directement la lumière du soleil en électricité et figurent parmi les technologies énergétiques à la croissance la plus rapide de la dernière décennie.
En métallurgie traditionnelle, le silicium est le désoxydant et l'élément d'alliage le plus important de l'élaboration de l'acier et de la fonte : la tôle d'acier au silicium (acier électrique), qui contient quelques pour cent de silicium, présente une perméabilité magnétique élevée et de faibles pertes dans le fer ; c'est le matériau magnétique doux irremplaçable des noyaux de transformateurs et de moteurs, qui détermine directement l'efficacité énergétique des réseaux et des appareils ménagers. Dans les matériaux de construction, le ciment Portland, le verre et la céramique utilisent le dioxyde de silicium comme matière première principale, soutenant l'industrie mondiale du bâtiment. Le silicium entre aussi dans la vie quotidienne sous forme de silanes, d'huiles de silicone, de caoutchouc de silicone et de résines de silicone, présents dans les cosmétiques, les revêtements hydrofuges, les tétines de biberon, les cathéters médicaux et les joints haute température : c'est un élément qui traverse la métallurgie, l'électronique, l'énergie et les biens de consommation.
Le dioxyde de silicium (SiO2) se présente sous forme de sable de quartz, de quartzite et de cristal de roche ; c'est la matière première de base du verre, du ciment, de la céramique et de la production de silicium de haute pureté, ainsi que le matériau central des fibres optiques, des lentilles et des creusets de quartz. Le carbure de silicium (SiC), appelé carborundum, est dur, résistant aux hautes températures et à l'oxydation ; il sert d'abrasif, de matériau réfractaire et de substrat semi-conducteur à large bande interdite de troisième génération pour les chargeurs de véhicules électriques, les onduleurs des énergies renouvelables et les modules de traction à grande vitesse. Le silicate de sodium (Na2SiO3), couramment appelé verre soluble ou verre liquide, est un produit chimique très utilisé comme liant de sables de fonderie, adjuvant de détergence, couchage du papier et injection de coulis dans les tunnels. Le silane (SiH4) est le gaz précurseur employé dans l'électronique pour déposer des films de silicium ultra-pur, du nitrure de silicium et des couches épitaxiées ; c'est un gaz source clé pour les cellules solaires et les revêtements d'écrans.
