技术定义
把多个晶体管、电阻、电容和互连制造在一块半导体基片上的电子电路。
它是什么
集成电路把多个有源和无源元件以及它们的互连做在同一片半导体上，再封装为一个可替换器件。它可以是一个逻辑门，也可以逐步扩展为存储器或处理器。
为什么出现、解决了什么问题
晶体管计算机虽然比真空管小，但每个器件仍需封装和单独布线，互连数量成为主要瓶颈。集成电路把制造和互连统一到晶圆上，减少体积、寄生延迟和装配故障。
为什么重要、推动了什么
集成电路使“提高单芯片器件数量”成为明确的工程路线。TTL 先提供高速数字逻辑，MOS 随后凭借密度和功耗优势扩展到存储器与大规模集成，最终把 CPU 压缩到单个微处理器芯片。
原理与影响
解决的问题
- 减少离散元件的封装数量、焊点和板级互连。
- 在更小体积内实现完整逻辑功能并提高一致性。
核心原理
- 器件在同一晶圆上形成，绝缘层和金属层定义彼此连接。
- 光刻、掺杂、氧化和沉积按工艺序列制造可复制的电路图形。
相对前代的改进
- 单位功能的体积、重量和互连长度降低。
- 批量制造使每个逻辑功能的成本随产量下降。
技术意义
- 把电子系统从板级装配推进到芯片级集成。
- 为 TTL、MOS、存储器、LSI 和微处理器提供共同载体。
历史与应用
人物
Jack Kilby、Robert Noyce、Jean Hoerni
组织
Texas Instruments、Fairchild Semiconductor
事件
1958 年 Kilby 演示固体电路、1960 年 Fairchild 平面单片集成电路
典型应用
逻辑门和触发器、航空航天计算机、存储器和处理器
留下的局限
- 早期工艺的良率、封装和互连可靠性仍限制规模。
- 芯片内部错误难以维修，只能通过工艺和测试提高良率。
上下游关系
上游
证据：Fairchild's Approach: The Planar ProcessInvention of the Planar Integrated Circuit & Other Stories from the Fairchild Notebooks
下游
证据：The Silicon Engine: A Timeline of Semiconductors in ComputersThe Silicon Engine Timeline