简述集成电路的发明与变革

从发明集成电路（IC）到应用的过程，是指经过特种电路设计，利用半导体加工工艺，集成于一小块半导体（如硅、锗等）晶片上的一组微型电子电路。

1947年底第一块晶体管问世，同为主动元件，相对于之前使用的真空管，晶体管具有体积小、能耗低，性能优越的特点，并且克服了真空管易碎的缺点，使其很快就成为了新兴产业。

但在实际运用中，由于晶体管需要逐一单个生产，由其构成的分立电路亦十分复杂且体积庞大，造成了大量使用上的不便，于是1952年英国人Dummer就提出集成电路的想法，取得突破的是德州仪器的Kilby，在1958年基于锗晶体研制出世界第一块IC，但Kilby使用极细的金属丝作为连接线，这种情况下难以大规模生产IC。

于是1959年初，仙童公司Noyce用光刻技术在硅基质上制作金属铝连线，使得整个IC都可以用平面工艺制作，在此基础上工业大规模生产IC成为可能，两人也因此被认为是集成电路的共同发明者。

此时的晶体管，还处于技术发展的早期，集成电路受技术规模的局限，单个芯片往往只能承载数个晶体管。

不同时间段芯片集成度

随着越来越多的需求，集成电路一次次升级换代，其发展至今的历程可以总结为3次变革：

第一次变革——电脑元件的标准化。

1960年至1970年，系统厂商包办了所有的设计和制造，随着电脑的功能要求越来越多，整个设计过程耗时较长，使得部分系统厂商产品推出时便已落伍，因此，有许多厂商开始将使用的硬件标准化，1970年左右，微处理器、存储器和其他小型IC元件逐渐标准化，也由此开始区分系统公司与专业集成电路制造公司。

第二次变革——ASIC（特殊应用集成电路）技术的诞生。

虽然有部分集成电路标准化，但在整个电脑系统中仍有不少独立IC，过多的IC使得运行效率不如预期，ASIC技术应运而生，同时系统工程师可以直接利用逻辑门元件资料库设计IC，不必了解晶体管线路设计的细节部分，设计观念上的改变使得专职设计的Fabless公司出现，专业晶圆代工厂Foundry的出现填补了Fabless公司需要的产能。

第三次变革——IP（集成电路设计知识产权模块）的兴起。

由于半导体制程的持续收缩，使得单一晶片上的集成度提高，如此一来，只是用ASIC技术，很难适时推出产品，此时IP概念兴起，IP即将具有某种特定功能的电路固定化，当芯片设计需要用到这项功能时，可以直接使用这部分电路，随之而来的是专业的IP与设计服务公司的出现。

伴随着科技的进步，数十亿的晶体管得以被臵于一块芯片之上，现如今应用范围更是渗透到了生活和科技的方方面面。

审核编辑：汤梓红