積體電路(Integrated Circuit/IC)是將電晶體・二極體・電阻・電容等多種電子電路元件,以微細加工技術整合在單一矽(或化合物半導體)晶片上的元件。1958年由 Jack Kilby(德州儀器)與 Robert Noyce(快捷半導體,Fairchild)各自獨立發明,奠定了現代電子產業的基礎。
積體電路依功能・用途有多種分類。邏輯 IC(CPU・GPU・FPGA・ASIC)負責運算處理,記憶體 IC(DRAM・NAND Flash・SRAM)負責資料儲存。此外,類比 IC(運算放大器・ADC/DAC・電源管理 IC)、混合訊號 IC(RF 收發電路)、功率 IC(馬達驅動器・IGBT 驅動器)等也被廣泛使用。
整合度依循摩爾定律,約每2年電晶體數量增加約2倍。1971年的 Intel 4004 約有2,300個電晶體,到了2023年的 Apple M2 Ultra 已達約1,340億個(3nm製程)。這種整合度的提升,同時實現了運算效能提升與成本降低。
現代最先進的 IC 以 SoC(System on Chip)形式為主流,將 CPU 核心・GPU 核心・記憶體控制器・AI 運算單元・通訊電路等整合在1顆晶片上。此外,將 HBM(High Bandwidth Memory)在 SoC 旁進行3D 堆疊的小晶片技術,以及在晶圓上直接構裝(CoW:Chip on Wafer)等封裝層級的高整合化也快速推進。
IC 設計使用 EDA 工具(新思科技(Synopsys)、益華電腦(Cadence)、Siemens EDA)進行 RTL 描述・邏輯合成・佈局繞線,製造則委託台積電・三星・英特爾等晶圓代工廠(無晶圓廠模式)。從設計到製造・測試・封裝,由龐大的供應鏈支撐。