毛主席教导我们：“人类社会的生产活动，是一步又一步地由低级向高级发展，因此，人们的认识，不论对于自然界方面，对于社会方面，也都是一步又一步地由低级向高级发展，即由浅入深，由片面到更多的方面。”几十年来，电子元件的生产和应用，也是经历了从电子管到晶体管再到集成电路这样一步一步的发展过程。随着生产斗争和科学实验的发展，电子技术在国民经济各部门得到越来越广泛的应用。电子计算机、宇宙飞行的迅速发展，迫切要求减轻电子及设备的重量、缩小体积，提高可靠性，这就成为生产上迫切需要解决的任务。无数应用上提出的迫切要求，汇成了发展电子工业的巨大动力。开始是把晶体管小型化，制作成芝麻管、把两个推挽管封装在一个管壳里。以后又将一个一个小型元件配置在一定规格的基板上，并彼此重叠进行立体布线，出现了微模组件结构。但是这种小型化的方法仍然沿用原有的电路概念，电阻、电容和半导体器件都是分立的，只是它们的尺寸减小而已。后来，在平面晶体管技术的基础上，将晶体管、电阻、电容和电感等都做在一小块半导体材料上，代替了传统的分立式元件，组成了一个不可分割的整体，这就出现了集成电路，现在它已经广泛应用到收音机、电视机、电子仪器、电子计算机和各种自动控制系统中。
集成电路的种类
根据结构的不同，我们可以将集成电路分为三个大类：半导体集成电路、混合集成电路和电子管集成电路。
半导体集成电路就是利用平面晶体管技术在硅片（或锗片）上形成晶体二极管、三极管、电阻、电容、电感等元器件，并以不可分状态结合成超小型电路结构，元件间的连接大部分是采用蒸发铝布线。图1就是一种半导体集成电路的元件结构示意图。
半导体集成电路有双极性和单极性两种。双极性是利用电子和空穴两种电荷进行电传导的器件，通常的晶体二极管和三极管就属于这一类，利用通常的二极管和三极管作为有源元件制成的半导体集成电路就叫做双极性半导体集成电路。单极性是利用电子或空穴中的一种电荷进行电传导的器件，金属—氧化物—半导体场效应晶体管就属于这一类。利用场效应晶体管作为有源元件制成的集成电路就叫做单极性半导体集成电路，或者称为MOS集成电路。
混合集成电路又可分为簿膜集成电路和厚膜集成电路两种，它是利用薄膜（膜厚不超过一微米）、厚膜（膜厚在一微米到数十微米）技术在二氧化硅或陶瓷片的绝缘衬底上，按电路图形制成导体、电阻、电容等无源元件，然后用铝条将这些元件与利用半导体集成电路技术制作的晶体二、三极管，按电路要求连接起来。薄膜集成电路是用真空蒸发方法或溅射方法将各种物质的膜（导体用金属膜，电阻用金属或其它氧化膜、介质膜）蒸发在绝缘片上。厚膜集成电路则是利用印刷技术将各种材料制成的浆料作为印刻制成电路图。
电子管集成电路是最近两、三年才研制成功的一种新的集成电路，它是利用电子管的原理和半导体集成电路的某些技术制作出来的，利用溅射技术和光刻技术将大量的电子管等元器件作在单块蓝宝石上，用氧化钨作热发射阴极，用钛作板极和栅极。
集成电路的特点
上面讲的几种集成电路的一般特点，可概括为可靠性高，体积小，重量轻，价格低。但具体到每一种集成电路，又各有特点。下面主要谈谈半导体集成电路的特点。
1．可靠性高，寿命长。与普通电子管和晶体管相比，半导体集成电路的可靠性有了非常大的提高，可以用各种电子计算机的可靠性的情况来说明。根据一些不完全的统计，1960年真空管电子计算机的故障间隔平均时间（或失效间隔平均时间）为8.65小时，1964年的晶体管电子计算机为73小时，1964年的半导体集成电路电子计算机则为4650小时，到1970年时达到了12400小时，当其完全大规模集成化之后，将会达到更高的可靠性水平。
2．高密度，小型化。电子电路的尺寸，从1950年到现在，已经缩小了一万多倍。十多年前，一个6.45平方毫米的硅片只能容纳10个晶体管以及一些电阻器、二极管等。现在，在同样大小的硅片上，单是晶体管就超过了四千个。目前，大规模集成电路的每片电路数已达千个的水平。
3．高速度，低功耗。目前，锗半导体集成电路的开关速度已经达到0.15毫微秒的水平。一般的硅超高速半导体集成电路（TTL型）已达到1毫微秒。（1毫微秒=10\(^{-}\)9秒，即十万万分之一秒）。
随着小型化的进展和逻辑电平的降低，单元电路的功耗已达几十微瓦的水平。晶体管的功耗最小的也需几十毫瓦。而集成化之后，一个单元电路的功耗才几十微瓦，这相当于一个晶体管功耗的千分之一。随着微小型化的进展和其它新技术的采用，功耗将会进一步降低。
速度与功耗的乘积就是开关能量，也就是每进行一次逻辑运算所需的能量。一般的半导体集成电路的每次逻辑运算所需的能量为10微微焦耳左右。近来，由于新技术的采用，使得每次逻辑运算所需的能量达到了1微微焦耳的水平。
毛主席教导我们：“一切事物中包含的矛盾方面的相互依赖和相互斗争，决定一切事物的生命，推动一切事物的发展。”半导体集成电路也是在矛盾斗争中不断发展的。半导体集成电路的集成度提高之后，部分地解决了重量、体积和可靠性的矛盾，但由于半导体集成电路中的电阻、电容等元件不容易作得很精确，而且数值范围也受到限制，仍然不能满足某些电路的要求，这就促进了混合集成电路的发展。混合集成电路与半导体集成电路相比，它具有半导体集成电路所不能取代的优点：（1）它能用大范围、高精度、高速度的无源和有源元件；（2）元件间的隔离容易，因而频率特性好；（3）电路设计的自由度大；（4）元件稳定性高。但在集成度、可靠性、大量生产方面确又不如半导体集成电路。
电子管集成电路的主要特点是耐高温、耐辐射，制造过程比较简单，因而生产过程能完全自动化。
集成电路的功能
根据集成电路的功能，可以把集成电路分为线性集成电路和数字集成电路两大类。
线性电路实际上就是放大电路。普通收音机中的高频、中频和低频放大器都是线性电路。一般的线性电路都有一个输入端和一个输出端，输出端的信号随着输入端的信号作线性变化。即输出的电信号波形和输入的电信号波形在形状上是基本一样的，只不过输出的电信号比输入的电信号放大了许多倍。
数字电路也有输入端和输出端，不过它的输入端往往不是一个，而是四、五个。数字电路所完成的功能虽然复杂，但输入、输出信号却是简单的，主要有两种状态：高电平或低电平。输入和输出的关系并不是放大关系，而是满足一定的逻辑关系，所以这种电路又叫做逻辑电路。半导体集成电路的基本分类如右上表所示。
1．直接耦合晶体管逻辑电路（DCTL电路）。这种电路如图2所示。这种逻辑电路的特点是晶体管的集电极输出端直接与次级晶体管基极相连接。这种电路比较简单，但由于T\(_{1}\)、T2、T\(_{3}\)管的输入特性不一致而引起电流的错乱（这就是在同样的基极电压下，由于输入特性的微小偏差将导致各基极电流间的巨大偏差），以及微弱的噪声信号也影响基极电流等缺点，因而很少采用。
2．电阻—晶体管逻辑电路（RTL电路）。图3就是这种电路。为了消除直接耦合晶体管逻辑电路产生电流错乱的缺点，在输入基极上串一个电阻，并使这个电阻远大于晶体管的正向输入电阻，从而使输入电流大致与晶体管的特性无关。同时也由于有了这个大电阻，信号幅度也增大，使得干扰噪声的影响削弱。但是这个大电阻使开关速度降低。这种电路比较简单，功耗小，成品率高，因此在一些要求不高的地方还是常用的。
3．三极管—晶体管逻辑电路（DTL电路）。这是一种利用输入二极管门来实际逻辑动作，并用晶体管进行放大反转输出的电路型式。这种电路目前仍在大量生产。图4就是这种电路。
4．晶体管—晶体管逻辑电路（TTL电路）。这种电路如图5所示。这是一种利用多发射极三极管来执行二极管的功能，而三极管的放大作用可用来克服元件的误差。在工艺上，制作三极管并不比制作二极管难，因此这种电路是广泛应用的一种典型电路。
5．电流型逻辑电路（CML电路）。这是一种为实现超高速工作而设计的电路，如图6所示。这种电路的晶体管都是在非饱和状态下工作（即晶体管工作于放大区域。前面所讲的电阻—晶体管电路、二极管—晶体管电路和晶体管—晶体管电路中的晶体管都是在饱和状态下工作的），所以电荷的积累基本上可以忽略，因此对提高速度有利。同时还考虑尽量降低信号幅度，输入信号可以很小，因而抗干扰能力弱。这种电路的速度已达0.5毫微秒的超高速水平。
这些逻辑电路是构成电子计算机最基本的电路，在一台电子计算机中要用成千上万个这样的电路。这些电路不是一个一个地制造的，而是在一块硅片上同时制作几百个电路。把几个、几十个、几百个或几千个这样的基本逻辑电路进行必要的内部连接之后封装在一起，这就是通常所说的小规模、中规模、大规模集成电路。（东光）