啥叫集成电路？（IC）

集成电路（integrated circuit）是微型电子器件或部件。采用一定的工艺，将电路中所需的晶体管、电阻、电容、电感元件和布线连接在一小块或几小块半导体晶片或介质基板上，然后包装在管壳内，成为所需电路功能的微结构；所有元件都形成了一个整体，使电子元件向小型化、低功耗、智能化、高可靠性迈出了一大步。它在电路中使用字母IC”表示。集成电路的发明者杰克·基尔比(以锗为基础（Ge）集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅（Si）集成电路)。目前，基于硅的集成电路广泛应用于半导体行业。

英语为集成电路Integrated Circuit，缩写为IC；顾名思义，它是一种具有特定功能的电路，通过半导体工艺集成一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连接。是20世纪50年代末至60年代发展起来的一种新型半导体器件。它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。包装外壳有圆壳、扁平或双列直插。集成电路技术包括芯片制造技术和设计技术，主要体现在加工设备、加工工艺、包装试验、批量生产和设计创新的能力上。

为什么会产生集成电路？我们知道任何发明创造背后都是有驱动力的，而驱动力往往来源于问题。那么集成电路产生前的问题是什么呢？让我们来看看1946年诞生于美国的世界上第一台电子计算机。它是一个庞然大物，占地150平方米，重达30吨。电路采用17468根电子管、7200根电阻、1万个电容器和50万条线，耗电150千瓦[1]。显然，占用面积大、无法移动是其最直观、最突出的问题；在一小块载体上集成这些电子元件和连接有多好！我们相信，有很多人思考过这个问题，也提出过各种想法。例如，英国雷达研究所的科学家达默在1952年的一次会议上提出，电子线路中的分立元件可以集中在一个半导体晶片上，一个小晶片是一个完整的电路。这样，电子线路的体积可以大大降低，可靠性可以大大提高。这就是早期集成电路的概念。晶体管的发明使这一概念成为可能。1947年，第一个晶体管在贝尔实验室制造。在此之前，电流放大功能只能依靠体积大、功耗大、结构脆弱的电子管。晶体管具有电子管的主要功能，克服了电子管的上述缺点。因此，晶体管发明后，基于半导体的集成电路的概念很快出现，集成电路也很快发明。杰克·基尔比（Jack Kilby）和罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）在1958~锗集成电路和硅集成电路分别在1959年发明。

集成电路是现代信息社会的基石，在各行各业中发挥着非常重要的作用。集成电路的含义已经远远超出了它诞生时的定义范围，但它的核心部分仍然没有改变，即集成。衍生出来的学科大多围绕什么是集成、如何集成、如何处理集成带来的利弊三个问题展开。硅集成电路是主流，即在硅片上放置实现某一功能所需的各种元件，形成的整体称为集成电路。对于一体化，想象一下我们住的房子可能更容易理解：很多人小时候住在农村房子里，房子的主体可能是三两间平房，发挥卧室的功能，小院子的门，作为客厅，旁边有一个烟雾小屋，是厨房，厕所的独特功能，需要有一定的隔离，可能在房子后面，走十多米……后来，在城市或农村城市化中，每个人都住在建筑或套房里。套房里有客厅、卧室、厨房、浴室和阳台。也许只有几十平方米，但它具有占地数百平方米的农村房屋的各种功能。这就是整合。

当然，今天的集成电路的集成程度远远超出了套房的可比性。也许它可以更好地与现代建筑进行比较：地面上有商店、办公室、食堂和酒店公寓，地下有几层停车场，停车场下有基础——这是集成电路的布局。模拟电路与数字电路分开，处理小信号的敏感电路与频繁翻转的控制逻辑分开，电源分开放置在一个角落。每层的房间布局不同，走廊也不同，有回字形、工字形、几字形——这是集成电路设备设计，低噪声电路可以使用折叠形状或叉结构的晶体管来减少结面积和网格电阻。每层都有高速电梯可以直接到达。为了隔离效率和功能，可能有多部电梯。每个电梯可以到达不同的楼层——这是集成电路的布线，电源线和地线分开布线，负载大的线也很宽；时钟与信号分开；每层之间垂直布线，避免干扰；CPU与存储的高速总线相当于电梯，各层之间的通孔相当于电梯间……

集成电路或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。

上述在半导体芯片表面制造电路的集成电路也为薄膜（thin-film）集成电路。另一种厚膜（thick-film）混合集成电路（hybrid integrated circuit）它是一种小型电路，由独立的半导体设备和被动元件集成到衬底或电路板上。

本文是关于单片的（monolithic）集成电路，即薄膜集成电路。

集成电路具有体积小、重量轻、引线焊点少、使用寿命长、可靠性高、性能好等优点，成本低，便于大规模生产。它不仅广泛应用于工业和民用电子设备，如收录机、电视机和计算机，还广泛应用于军事、通信和遥控。电子设备的装配密度可以比晶体管高几十倍到几千倍，设备的稳定工作时间也可以大大提高。