在短短的近三十多年里，经过人类的不懈努力，半导体集成电路技术获得了巨大的进展，集成度不断提高，微细加工技术不断进步。五十年代——锗、硅晶体管时代，微细加工的最小线宽为40微米至20微米；六十年代——中小规模集成电路时代，微细加工的最小线宽为20至15微米，集成度为（10～100）个晶体管／cm\(^{2}\)；七十年代——大规模集成电路时代，微细加工的最小线宽为15微米至3微米，集成度为（100～10万）个晶体管／cm2；八十年代——超大规模集成电路，微细加工的最小线宽为3微米至0.05微米，集成度已达到（10万～几千万）个晶体管／cm\(^{2}\)的水平。
在芯片上，每平方厘米面积集成着10万～10亿个以上晶体管的集成电路被称为超大规模集成电路（VLSI）。又把它分为三个阶段：第一阶段为（10万～50万）个晶体管／cm\(^{2}\)；第二阶段为（50万～几千万）个晶体管／cm2；第三阶段为（几千万～10亿）个晶体管／cm\(^{2}\)。目前，世界超大规模集成电路的发展已进入第二阶段。
整个集成电路设计可分为线路设计、版图设计和工艺设计三部分组成。集成电路的制造核心部分是晶体管，基本工艺仍是平面工艺。经过多次光刻、扩散、离子注入、外延和蒸发等工艺过程，便可制成各种晶体管、二极管和电阻、电容等元件，并将它们连成完整的电路。最后，通过晶片测验、切成小块、内部引线的压焊、封装、成品检测、包装，最后成为产品出厂。
目前，超大规模集成电路的生产和研制都采用了新技术、新工艺及新材料。例如，曝光技术已从利用常规的紫外线光束发展到利用电子束、X射线的阶段，因此实现了亚微米的微细加工。为了保证光刻的基本尺寸要求，采用了一种最新的缩小曝光的关键装置——分节器。
光刻技术中，也有利用准分子激光光刻新技术替代紫外线光刻技术的。这种准分子激光是惰性气体与氢原子等卤素原子结合后，产生受激发射形成的光束。利用准分子激光光刻，硅片上的最小线宽可以达到0.35微米，因而可以制作出64MD RAM的超精细结构集成电路。而且，这种装置比电子束和X射线要成本低。
由于制版和光刻水平的提高，干法刻蚀已逐步取代了湿法刻蚀，开始了离子铣的研究。1986年世界微细加工的最小线宽，工业水平已实现0.05微米，研究水平为0.015微米。因此提高集成度的关键在于微细加工技术的进步。同时，在工艺上也有很大进展。硅单晶的直径已达150毫米，单个芯片尺寸已达75mm\(^{2}\)。集成度的提高与晶体管等元件形成工艺的进步是分不开的。
为了提高此微体世界的“超大”能力，现已实现了多层结构式的所谓三次元超大规模集成电路。多层布线充分利用了芯片的垂直空间。三层金属布线的集成度比单层布线的集成度提高了四倍。
现在，日本的NEC、日立、东芝、富士通、松下，美国的莫特洛拉、德州仪器、英特尔、全国半导体，荷兰的飞利浦等半导体公司都具有大批量制造超大规模集成电路的能力。
据美国加州超大规模集成电路研究公司的调查，在未来10～15年内，超大规模集成电路的硅芯片将被砷化镓芯片所取代。砷化镓芯片的生产手段和设备也将更新。日本通产省已批准日本6家厂商利用联邦德国的D\(_{2}\)太空实验室开展超纯砷化镓等复合半导体材料的研制工作。这项计划将于1988年开始实行。最近，日本又计划研制一个无人太空实验室，用于生产只能在无重力环境下制造的半导体和新材料。这项研究将耗资二亿美元，预计在1992年发射。美国GTE研究所也将在太空进行砷化镓生长实验，希望通过在太空中研究失重对砷化镓生长的影响，能提高在地球上制造砷化镓晶片的成品率。
日本的日立、NEC等十三个有关电子技术厂家共同出资，联合开发光电子集成电路。已在东京新桥成立了“光电子集成电路开发公司”，同时设立了中央研究所。把超高速元件和发光元件等近20种产品的开发题目分为13组，分别由各企业负责研究。他们将用10年时间研究光电子计算机等核心部件和光电子集成电路，使其接近实用化。以美国电话电报公司（ATT）贝尔研究所为中心组成的企业集团已经投入开发使用新型半导体材料砷化钾和采用光处理技术的超 级光计算机。预计用三年的时间完成世界上第一台光电子计算机的一号样机。该机种将使用砷化钾元件的超晶格结构的超大规模集成电路，把光变为电信息，实现超高速运算。
微细加工将向毫微米加工和原子级加工技术发展。国际上已进入毫微米器件和材料的研究。人们还提出了用光外延技术和原子层外延技术实现埃精度或原子精度的超薄膜生长。对于毫微米器件中量子效应和电子运动过程的研究，包括半导体中的尺寸效应、超导体中的尺寸效应、超薄膜制作技术、光的耦合和转换、毫微米器件的分析、估价和极限等等，这些研究和毫微米加工技术的结合，将会发现新的物理效应和新的器件结构，把超大规模集成电路（VLSI）推向更新的阶段。
最近，还有人提出了实现分子电子器件超大规模集成电路的设想，用分子级金属有机材料取代硅、砷化镓等半导体材料。并宣称，分子电子器件超大规模集成电路将可形成每毫升10\(^{15}\)的存贮密度，把存贮器装在每边长为1000埃的立方体内。
总之，超大规模集成电路的未来，在材料、元器件，电路及加工技术等方面的研究，都会有新的突破。(陈鸿黔)