集成电路问世已经很久，以至于通晓电子技术的人对此并不以为然。然而，在计算机中使用的集成电路不过只是电阻 - 晶体管逻辑电路（RTL）和集成运放电路的状况确实依然记忆犹新。从第一只集成电路问世至今的二十多年间，集成电路技术已经走过不短的道路，但是尚未达到它的峰巅状态。现在让我们回顾一下它所经过的历程。

贝尔实验室1947年发明点触式晶体管十年以后，得克萨斯仪器公司的杰克 · 基尔比（Jack Kilby）致力于搞由半导体分立元件组装出整体的电子电路，他的目的在于表明这样干的优越性是可以用一块“固态”的半导体材料制作出整个电路来。1959年初，这样的“固体电路”在美国无线电工程师协会公诸于世。这个电路是个触发器，其电阻、电容和晶体管全部由单块的锗制成。大约与此同时，后来成为仙童公司研究与开发部经理的罗伯特 · 诺依斯（Robert Noyce）也决定把他的设想转而制成实际的器件。他的设想是采用扩散或淀积的电阻器，用反偏p-n结隔离芯片上的器件，而晶片表面蒸发上金属，通过二氧化硅层中的窗口互连电路元件。

今天，人们已经把集成电路的发明归功于基尔比和诺依斯。尽管当时半导体工业界已经认识到研制集成电路是大势所趋。工艺的进步使半导体器件在1960年充斥市场，但是却有个问题依然存在：随着使用这些分立器件组装的电子产品复杂性的提高，元件间相互连线的数量亦日益增多，而且已经达到如此程度：使用此时一切行之有效的器件已经难以足够快速地组装起产品来。在半导体产品丰足的此时还有何需要呢？需要快速生产成品的手段，集成电路就是对此所作出的合乎逻辑的回答。

市售第一批单片集成电路是由仙童公司于1961年上市的四只晶体管的电阻——晶体管逻辑触发器。那年年底，集成电路的产量只由仙童半导体公司和得克萨斯仪器公司两家来计。还有早期某些批量生产集成电路的合同是与军方（德克萨斯公司提供“哨兵”导弹研究计划用的专用电路）、国家航空与航天局（与仙童公司）签订。

用于耦合晶体管各级所采用的早期方法有不足之处，所以晶体管——晶体管逻辑电路（TTL）出现了。二极管耦合和直接耦合的方式并不理想，这是因为当时集成电路工艺稳定性差以及阻容耦合速度显慢。1961年，詹姆斯 · 布依（James Buie），太平洋半导体公司（现为TRW公司的子公司）的集成电路设计师，设想了一种新的耦合方式，他采用耦合晶体管来隔离各级晶体管。这个方法后来表明相对来说与工艺稳定与否关系不大。布依的努力逐渐发展成为今天的TTL集成电路。

六十年代中期，仙童公司转而搞线性集成电路。后来成为该公司设计师的罗伯特 · 魏德拉（Robert Widlar）负责搞出第一个实用的集成运算放大器电路，型号是μA709。这位设计师还曾设计出高阻抗运算放大器μA702，第一个集成比较器电路μA710，第一个补偿式集成运算放大器电路μA741。由于魏德拉采用晶体管代替像电阻一类的电路元件，所以他的设计思想在当时看来带有根本性的意义。

双极型集成电路工艺发展的同时，某些设计人员倾注全力搞场效应晶体管（FET）及其应用。在这个研究领域内，美国无线电公司（RCA）尤其活跃。1957年，该公司的约翰 · 魏玛克（John Wallmark）获得场效应管的一项专利。他看出这种管子不仅是种分立器件，而且还可以互连在一起作为器件的集合体，构成计算机使用的逻辑阵列。他的这个称之谓“集成逻辑网络”的概念不仅在几年之后导致实际器件的问世，而且后来成为置于他人管理下的产品。

1959年，斯泰文 · 霍夫斯坦（Steven Hofstein）和另一位青年工程师弗里德瑞克 · 海曼（Frederic Heiman）全力于实现另一个特殊的目标，他们希望能制出硅绝缘栅场效应管，可用于由成千上万只晶体管构成的电路。1962年，他们获得成功。霍夫斯坦和海曼公布了他们共同研制的金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。1962年底，在2500平方密尔（1密尔为千分之一英寸）的集成电路芯片上可以容纳十六只MOSFET，了1963年，RCA制成了包容几百只这种器件的芯片。虽然MOSFET集成电路与双极型集成电路比较，工艺简单，功耗低，集成度高，可是仍然有尚待解决的难题，比如氧化和对静电敏感的弊端，还有工作速度较慢和要求不同工作电压的缺点。这些难题以及其他原因使得MOSFET技术较长阶段停滞不前。在六十年代的大部分年份里，实际上只有两家生产（MOS）集成电路的厂商，这就是1963年创办的通用微电子公司和通用仪器公司。曾经做过有关MOS器件大量开拓性工作的美国无线电公司此时也把主要精力转移到更为有利可图的双极型器件上来。但是工业界注视着MOS技术，期待着新的发展。这种期待正如我们后来看到的那样并非是漫长的过程。

第一只只读存贮器（ROM）于1967年初问世，由仙童公司生产。这只ROM是个64位MOS器件。同年稍迟，飞歌 - 福特公司推出了1024位ROM。随着ROM集成度的提高，“固件”（指ROM的“软件”）这个词很快便流行起来。

1969年8月，日本的（Busicom）公司委托美国英特尔公司设计计算器用的集成电路。当时，美国生产的许多MOS集成电路都用于计算器，这些计算器又多在日本生产。Busicom公司希望有一种集成电路可以与通常采用的只读存贮器构成某个计算器系列产品。1969年10月，Busicom公司通过了英特尔公司的设计年6月，英特尔公司制成4004微处理器系列，由现在是齐洛格公司的董事长范得瑞柯 · 法金（Federico Faggin）设计。这只4位的4004就是第一个微处理器，它用P沟道MOS工艺制成，面积为150×110平方密尔。如同分立晶体管电路复杂结构的提高似乎达到要求研制集成电路的需要那样，某些随机逻辑电路日趋复杂，此时也表明需要某种集中化的计算/控制单元部件。英特尔公司并非是唯一生产这种“类计算器”的集成电路的厂家。仙童、美国微系统、得克萨斯仪器、电子阵列、罗克威尔、莫斯泰克等厂家也都承包制造这种产品。MOS集成电路真的大获发展。1970年一年以内这种产品的货运额由150万美元到年底便增至350万美元，总销额超过一亿美元。MOS技术的重要意义终于比大多数工业界人士所预期的还要快地表现出来。

标志当代科技发展水平的集成电路技术的其他成果加速了这项已经膨胀起来的新兴工业的发展。采用电子束制作集成电路光刻工序中使用的掩膜是集成电路生产中发生根本性变化的一个方面，随之淘汰了昂贵而庞大的红宝石刻蚀设备。电路集成度与复杂程度日益增加，生产所需要的洁净车间要求更高。掺杂（向硅材料中添加杂质元素）方法也得到改善。离子注入，利用极高电压加速杂质离子进入硅的离子注入工艺是继热扩散法后的重大改进。最初采用离子注入供制作高集成度存贮器，莫斯泰克公司在其一千位P沟动态随机存取存贮器（RAM）产品中首先使用这种工艺。电路结构越来越复杂，集成电路制造厂家转而更多地使用计算机模拟程序与计算机辅助设计来分析电路结构和设计掩膜。

第一只8位微处理器8008是英特尔公司在1972年初提供样品的，当时价格为每只200美元。这种8008能与标准的存贮器产品接口，具有14位寻址能力，能访问多达16384字节的地址。1973年春，这种面积为125×170平方密尔的器件与内存和外设电路片配套销售。这时国家半导体公司宣布了它的通用控制型微处理器，这只4位的微处理器可以接成多达32位的处理机。罗克威尔公司也有自己的4位并行处理机参加到这场竞争中来。AMI、西格奈蒂克斯、西部数字公司等厂商都在研制微处理器，似乎每个半导体厂家都加入了这场微处理器的竞赛。

英特尔公司的8080是第二代微处理器诞生的前奏。初期的8008，这种n沟道器件具有约为8080四倍的寻址能力和十倍的工作能力。8080的设计者Masatoshi Shima后来离开了英特尔公司而到齐洛格公司工作，在齐洛格公司他设计了280。1974年初，RCA公司宣告它的第一只互补MOS型微处理器，型号1802。得克萨斯公司畅销的4位微处理器TMS1000也问世了。1974年3月，莫托洛拉公司终于推出了它的6800型微处理器。到1975年底，市场上已经有将近40个型号的各种微处理器。

集成电路设计师们更多地把其新产品以系统方式出现，于是研制出单片式微处理器。第一只8位单片式微型计算机是英特尔公司的8048型（尽管得克萨斯仪器公司的Michael Cochran和Gary Boone早在1971年即取得单片微型机的专利）。今天已经有了新一代的微处理器，这些16位的微处理器计有英特尔的8086，齐洛格的Z8000，莫托洛拉的68000与国家半导体公司的16000。

1961年面世的RTL触发器集成电路只包容四只双极型晶体管。今天，典型的16位高性能的微处理器，比如68000型就有六万八千只晶体管！最近出现的64千位RAM标志着集成电路技术开始了超大规模集成（VLSI）的新阶段。超大规模集成基本上仍处于研制状态。1978年，美国国防部开始了超高速集成电路（VHSIC）研制计划，促进侧重于速度方面的超大规模集成的工作。这项为期六年，耗资预计二亿一千万美元的计划已付实施。还有一项由联邦政府资助研制多达包容二十五万个门电路的集成电路计划，线宽采用0.5微米。对比莫托洛拉的68000，只容纳有一万三千个门电路，最小线宽是3.2微米。

如何使超大规模集成技术的利用最优化，这依然未予确定下来。然而，可以肯定这样一点：这项技术将用来制造集成度更高的存贮器芯片，或许是百万位以上的RAM，而存取时间缩短为只有当今速度最快的此类产品的几分之一。有人甚至认为，用少量的集成电路完全可能装成整个计算机的主机。七十年代初，集成电路常见线宽是20微米；七十年代中期，这个尺寸缩减了一半；而七十年代末，线宽2 ~ 4微米的集成电路已经上市。预计八十年代末期，小于1微米线宽的产品将极为普通。

对于集成电路技术未来发展的某些看法，尤其是有关VLSI将来的设想或许是逢年过节说的吉庆话。然而，回顾从第一只集成电路到现在发展之迅速，那么再过二十年又当如何的确令人难以设想。

（Radio-Electronics，1981年8月，52卷8期）