集成电路离不开材料及其制造工艺的创新。晶体管是集成电路的核心器件，其性能依赖于锗或硅的纯度。1948年，肖克利在制作结型晶体管时，物理化学家蒂尔(Gordon Teal)和工程师利特尔(John B. Little)曾帮助他制成了第一台拉晶机，从熔晶中制成了PN结，并用掺入杂质的方法制成NPN结单晶体。正如后来的研究者评价所说：“肖克利无论设计出什么种类的放大器，也只能是一些供自己消遣的草图而已。”也就是说，没有半导体材料的提纯和生长单晶以及掺入杂质的技术，高性能的晶体管就不可能诞生。
同样，没有硅氧化物掩膜、电路图印刷、蚀刻和扩散技术，平面式晶体管和集成电路也不可能实现，微电子技术的发展更无从谈起。1957年，人们发现了硅表面的二氧化硅具有阻止杂质向硅内扩散的作用，直接导致硅平面工艺技术的出现。所谓平面工艺，就是制作平面晶体管时的每一道工序都是在半导体晶体片表面很浅的平面层内进行的，氧化、光刻、扩散、离子注入是其重要的工序环节。1960年，卢尔(H. H. Loar)和克里斯坦森(H. Christensen)发明了外延工艺。1970年，斯皮勒(E. Spiller)和卡斯泰拉尼(E. Castellani)发明了光刻工艺。光刻机是芯片制作的核心设备，原理与古老印刷业中的照相制版相同。在摩尔定律的驱动下，光刻工艺曝光方式经历了20世纪60年代的接触式光刻机/接近式光刻机、70年代的投影式光刻机、80年代的步进式光刻机/步进式扫描光刻机/浸入式光刻机及现在的EUV光刻机的变革，技术上跨越了1微米、0.5微米、0.18微米、90纳米、65纳米、45纳米等节点。光刻技术的不断创新推动着集成电路技术的发展。
超大规模集成电路成为现代工业的根基
自集成电路问世，无线电电子设备就掀起了“集成化”运动。从电子计算机到各种电子仪器，从航空航天的复杂电子设备到工业自动化控制装备，以及如今的云计算、物联网、大数据等新兴产业，集成电路按照摩尔定律速度不断发展。
大规模集成电路的出现
集成电路按照集成度的高低可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。一般认为，单块芯片上包含数十个元件为小规模，100个以上至1000个为中规模，1000个以上为大规模，10万个以上为超大规模。集成电路的快速发展是技术、经济发展的必然结果。提高集成电路的集成度符合人们的直观想象，整个线路系统、整个无线电设备统统放在单块芯片上不仅能大大节约劳动成本，而且大规模集成电路和少量元件的简单集成电路工艺过程并无多大的不同。另外，20世纪60年代电子计算机已日益深入到国民经济、科学研究和国防等各个部门，用小规模集成电路组装无论是成本还是技术都无法令人满意。MOS晶体管因结构简单、所占芯片面积小以及多个管子集成时无须增加“隔离”措施等优点，所以1967年美国贝尔实验室制成了第一块大规模集成电路，并很快被推进到工业生产和实际应用中，占据了重要地位。
半导体存储器一直被看作集成度增长的代表性产品，从存储容量的字节数1千位扩大到4千位、16千位、64千位、256千位和1兆位。20世纪70年代末，美国英特尔公司提出随机逻辑大规模集成电路，发明计算机中央处理单元(CPU)集成电路，为计算机的微型化创造了条件。1977年，一个芯片上约有15万个管子的超大规模集成电路面世。1988年，16MB的动态随机存取存储器(DRAM)问世，一个芯片上集成了3500万个管子，标志着集成电路进入特大规模集成时代。
集成电路的产业发展
集成电路产业的发展源于人们对信息数量和质量的需求以及集成电路技术的进步，已渗透到国计民生的每个角落，成为社会发展的重要支撑。集成电路产业结构经历了三次大的变革。20世纪70年代是以加工制造为主导的集成电路产业的形成期，其主要产品是微处理器、存储器以及标准通用逻辑电路，集成电路设计只是一个附属部门。80年代是以集成电路设计主导的集成电路产业的成长期，其主要产品是微处理器、微控制器及专用集成电路。在这个时期，无晶圆集成电路设计公司或设计部门纷纷成立，代工工厂开始崛起。90年代，随着互联网的兴起，集成电路产业结构形成了设计、制造、封装和测试独立成行的专业化格局，设计业成为产业的“龙头”。
集成电路产业主要分布在美国、日本、欧洲、韩国和中国台湾，形成了各具特色的集成电路产业。美国是集成电路技术的发源地，拥有英特尔、德州仪器、美光以及高通、博通无晶圆设计公司等大型企业，居世界领先地位。日本在1964年研制集成电路，成为世界上第二个拥有集成电路技术的国家。韩国的集成电路产业始于20世纪70年代，以存储器为主，在全球市场占据了多数份额，形成垄断局面。中国台湾地区则起步于80年代，形成了完备的产业结构。我国集成电路产业在1956—1978年间取得了不小的成就。例如，1956年有了第一只晶体管，1965年制成了DTL型逻辑电路，1972年研制出第一块PMOS型LSI电路，1976年自主研制了1000万次的大型电子计算机。在1979—2000年间，从技术引进到重点支持，我国集成电路企业技术上有了积累，产业上有了发展，但不顺利。2000年以后，在中央和地方各项政策的支持和鼓舞下，中国集成电路产业迅速发展，并取得了一批具有自主知识产权的“中国芯”，但与国际先进水平相比核心技术还存在着较大差距。
