**집적 회로** 또는 모놀리식 집적 회로, IC칩, 컴퓨터 칩, 마이크로칩, IC는 반도체로 만든 전자회로의 집합을 말한다. 집적 회로는 여러 독립된 요소를 집적해서 하나의 칩으로 만든 것인데 각각의 트랜지스터 칩을 이용해서 회로로 만들 때보다 훨씬 작게 만들 수 있다. 집적 회로는 손톱 수준의 크기에 수십억 개의 트랜지스터나 다른 전자부품이 들어갈 수 있을 정도로 조밀하게 만들 수 있다. 기술이 발전할수록 회로선폭은 점점 더 세밀해진다. 2008년에는 100나노미터 미만으로 떨어졌고.

반도체 소자가 진공관처럼 증폭기 및 스위치 역할을 할 수 있다는 것이 밝혀지고, 반도체 제작 기술이 발달하면서 집적 회로를 만들 수 있게 되었다. 매우 많은 수의 작은 트랜지스터를 작은 칩에 합치는 것은 전자 부품을 이용하여 손으로 회로를 조립하는 것을 넘어서는 굉장한 발전이었다. 집적 회로의 대량생산 능력, 신뢰성, 회로 설계에 대한 빌딩블록 방식 접근은 이산 트랜지스터를 이용하던 산업이 빠르게 집적 회로를 적용할 수 있도록 하였다.

집적 회로는 이산회로에 비교해서 비용과 성능이라는 두 가지 주요한 장점이 있다. 한 번에 하나의 트랜지스터를 조립하는 방식과는 달리 사진석판술을 이용하여 모든 부품을 한꺼번에 찍어내기 때문에 비용이 낮아진다. 또한 크기가 작고 부품들이 조밀하게 설계되어 동작 속도가 빨라지고, 전력 소모는 줄어들게 된다. 2012년에 전형적인 집적 회로의 크기는 수 제곱 밀리미터에서 약 450㎟였고, 제곱 밀리미터당 약 900만 개의 트랜지스터가 들어있었다.

집적 회로는 전자공학에 혁명을 일으켰고 오늘날 거의 모든 전자장비에 사용된다. 현대사회에서 필수불가결한 컴퓨터, 휴대폰 그리고 다른 모든 가전기기들은 싼 가격의 집적 회로 덕분에 가능한 것들이다.

## 정의
집적 회로는 다음과 같이 정의된다:

이 정의를 만족하는 회로들은 박막 트랜지스터, 박막기술, 하이브리드 집적 회로 등이 있다.

## 발명
초기 집적 회로의 개발은 독일의 공학자인 베르너 야코비(Werner Jacobi)을 얻은 1949년으로 거슬러 올라간다. 특허권을 얻은 반도체 증폭기는 공통기판 위에 5개의 트랜지스터를 포함했고 3단 증폭기 배열로 구성되어 있었다. 베르너 야코비는 그의 특허를 응용하는 예로 작고 싼 보청기를 제시했다. 그의 특허에 대한 직접적인 상업적 사용은 알려진 바가 없다.

집적 회로의 아이디어는 영국 국방성의 왕립 레이다 시설에서 일하고 있던 레이다 과학자인 제프리 더머(1909-2002)가 생각해냈다. 더머는 1952년 5월 7일 워싱턴주에서 열린 한 심포지엄에서 그 아이디어를 발표했다.. 그는 많은 심포지엄에서 그의 아이디어를 알렸지만 1956년 회로를 실제로 구현하려는 그의 시도는 실패했다.

1958년에 제안된 집적 회로에 다가가는 선구적인 아이디어는 각각 별개의 축소시킨 소자를 포함한 작은 세라믹판, 또는 웨이퍼를 만드는 것이었다. 소자들은 그 후에 2차원이나 3차원 적인 압축된 그리드에 통합되고 선으로 연결된다. 당시엔 매우 유망해보였던 이 아이디어는 잭 킬비가 미 육군에게 제안한 것이었고, 미 육군의 초소형 전자제품 개발 계획인 마이크로모듈 프로그램으로 이어졌다. 하지만 프로젝트를 진행하던 중 킬비는 새롭고 혁신적인 집적 회로를 생각해냈다. 콘덴서와 저항기를 트랜지스터 제조에 사용된 것과 동일한 반도체 물질로 된 기판위에다 제조, 집적시키는 것이었다.

킬비는 1958년 텍사스 인스트루먼트에 입사한 뒤 그해 7월에 집적 회로에 관한 그의 첫 아이디어를 기록으로 남겼고, 1958년 12월 12일에 그의 상사에게 처음으로 작동할 수 있는 집적 회로를 보여줄 수 있었다. 1959년 2월 6일, 그의 특허 신청서에서 킬비는 그의 새로운 기기를 "몸체는 반도체이고...모든 소자들은 전자회로 안에 완벽히 집적되어있다"라고 묘사했다.

킬비는 집적 회로의 발명에 대한 공로로 1982년에는 미국 발명가 명예의 전당에 오르고 2000년에는 노벨 물리학상을 받았다

킬비가 집적 회로를 생각해내고 반년 뒤, 페어차일드 반도체의 로버트 노이스는 킬비가 풀지 못한 많은 실용적 문제들을 푼 집적회로 아이디어를 생각해냈다. 노이스가 생각해낸 집적 회로는 게르마늄으로 이루어진 킬비의 집적 회로와는 달리 실리콘으로 이루어져 있었다. 노이스는 p-n 접합 절연의 아이디어를 스프라그 일렉트릭의 커트 레호벡에게서 얻었다고 밝혔는데, 이 절연 덕분에 한 실리콘 위에 있는 트랜지스터가 독립적으로 동작할 수 있게 되었다.

페어차일드 반도체는 또한 현대의 모든 CMOS 컴퓨터 칩의 기본이 되는, 셀프 얼라인 게이트를 이용한 첫 번째 실리콘 게이트 집적 회로가 만들어진 곳이다. 그 기술은 1968년 이탈리아의 물리학자인 페데리코 파긴에 의해 개발되었고, 그는 후에 첫 번째 단일 칩인 CPU(인텔4004)를 개발하기 위해 인텔에 합류했다. 그 공로로 그는 2010년 전미 기술메달을 받았다.

## 세대
초기 집적 회로는 트랜지스터 몇 개만 포함되었고, 설계 과정도 상대적으로 단순했다. 제조 분야 또한 오늘날의 기준으로는 꽤 미흡했다. 기술이 발달하면서 수십억 개의.

### SSI, MSI, LSI
처음 개발된 집적 회로는 트랜지스터 몇 개만 들어가 있었다. 소규모 집적이라는 뜻의 SSI(small-scale integration)라고 불리는 디지털 회로는 수십 개의 트랜지스터만을 포함할 수 있었고 소수의 논리게이트를 구현했다. 예를 들어 초기 리니어 IC는 2개의 트랜지스터밖에 없었다. 대규모 집적이라는 말은 IBM의 연구원인 롤프 란다우어가 이론적인 개념을 설명할 때 처음 사용했고 그것에서 SSI나 MSI, VLSI, ULSI가 유래했다.

집적 회로의 다음 단계의 발전은 1960년대 후반, 중간 규모의 집적이라는 뜻의 MSI(Middle Scale Integration)라고 불리는 한 칩에 수백 개의 트랜지스터를 포함하는 기기가 소개되면서 일어났다. MSI는 100~1000개의 트랜지스터를 포함하고, 좀더 복잡한 기능을 수행하는 인코더(encoder), 디코더(decoder), 카운터(counter), 레지스터(register), 멀티플렉서(multiplexer) 및 디멀티플렉서(demultiplexer), 소형 기억 장치 등의 기능을 포함하는 부류다. MSI소자는 SSI소자보다 생산하는데 비용이 조금 더 들지만, 작은 회로기판과 적은 조립 작업으로 더 복잡한 시스템을 구현할 수 있기 때문에 경제적으로 매력적이었다.

1970년대 중반, 한 칩에 수만 개의 트랜지스터를 포함하는 LSI가 MSI와 같은 이유로 개발되었다. LSI는 메모리 등과 같이 하나의 칩에 1,000~10,000개에 이르는 등가 게이트를 포함하는 부류이다.

1Kb 램이나 계산기 칩, 세계 최초의 마이크로프로세서 같은 1970년대 꽤 많이 생산되었던 집적 회로들은 4천개 이하의 트랜지스터를 포함했다. 만개에 가까운 트랜지스터를 포함한 LSI회로는 1974년쯤에 컴퓨터의 메인메모리와 2세대 마이크로프로세서에 쓰이기 위해 생산되기 시작했다.

### VLSI
발전과정의 마지막단계는 1980년대 시작해서 지금까지 이어지고 있는 것으로, VLSI(Very Large Scale Integration)이다. VLSI는 10,000~1,000,000개의 트랜지스터를 포함하는 대규모 칩이다, 대형 마이크로프로세서, 단일 칩 마이크로프로세서(single-chip microprocessor) 등을 포함한다. 이 발전은 1980년대 초기 수십만 개의 트랜지스터로 시작해서 2009년 수십억 개의 트랜지스터를 넘어서 발전하고 있다.

이 정도로 조밀성을 높이기 위해서는 여러 단계의 발전이 필요하다. 생산 기업들은 수율을 유지하면서 더 많은 트랜지스터를 포함하는 칩을 만들 수 있도록 세밀한 설계와 깨끗한 생산시설을 추구했다. 공정 향상은 ITRS로 요약할 수 있다. 설계 툴은 이런 설계를 합리적인 시간에 끝낼 수 있도록 발전했다. CMOS는 에너지 면에서 더 효율적이기 때문에, 전력소비의 증가를 피하면서 NMOS와 PMOS를 대체했다. 1986년에 백만 개가 넘는 트랜지스터를 포함하는 최초의 1Mb 크기의 랩이 소개되었다. 1989년 마이크로프로세서 칩에는 백만 개가 넘는 트랜지스터가 들어갔고, 2005년에는 십억 개의 트랜지스터가 들어갔다

### ULSI, WSI, SOC, 3D-IC
복잡성이 더욱 커진 것을 반영하는 ULSI(Ultra-Large-Scale Integration)는 백만 개가 넘는 트랜지스터를 포함하는 초대규모 집적을 의미한다. 트랜지스터를 1,000,000개 이상 포함하고, 인텔의 486이나 펜티엄이 ULSI에 해당한다. VLSI와 ULSI를 정확하게 구분하기는 어렵다.

웨이퍼 규모 집적은 한 개의 "슈퍼칩"을 만들기 위해 전체 실리콘 웨이퍼를 사용하는 매우 큰 집적회로를 만드는 것을 의미한다. WSI(Wafer-Scale Integration)는 큰 규모와 줄어든 패키징을 통해 특히 병렬 슈퍼컴퓨터 같은 일부 시스템에서 매우 급격히 비용을 줄였다. WSI라는 이름은 WSI가 개발되었을 때의 기술의 발전 단계인 VLSI에서 유래되었다.

3차원 집적 회로는 한 개의 회로에 수직과 수평으로 집적된 2개 이상의 활성 전자 소자의 층이 있다. 층간의 통신은 한 개의 실리콘에서 일어나는 신호를 이용하며 결과적으로 전력 소모가 분리된 동일한 회로보다 더 적게 든다. 짧은 수직 회로 선을 이용하는 것은 더 빠른 작동을 위해 전체 회로 선의 길이를 상당히 줄일 수 있다.

## 집적 회로에서의 발전
코어나 마이크로프로세서는 컴퓨터나 휴대폰부터 전자레인지까지 모든 것을 통제하는 가장 발전한 집적 회로이다. 디지털 메모리칩과 ASIC는 현대 정보사회에서 중요한 집적 회로의 다른 예이다. 복잡한 집적 회로를 설계하고 개발하는 비용은 꽤 높지만 각각의 집적 회로의 비용은 보통 수백만 개의 제품에 사용되면서 낮아진다. 집적 회로는 작은 크기로 인해 빠른 작동이 가능하게 하는 저 전력 논리회로를 구현 가능하게 하기 때문에 성능이 좋다.

집적 회로는 한 칩에 더 많은 회로가 내장될 수 있도록 작은 크기를 지향해 왔다. 이것은 비용을 줄이거나 더 많은 기능을 할 수 있도록 집적회로의 용량을 늘려왔다. 무어의 법칙에서는 2년마다 집적 회로에 포함되는 트랜지스터의 개수가 2배씩 늘어난다고 한다. 일반적으로 크기가 줄어들수록 거의 모든 것이 향상된다. 비용과 전력 소모는 줄고 속도는 올라간다. 하지만 나노미터 크기의 집적 회로는 누설전류 같은 문제가 발생한다. 이 문제는 현재 하이-k 유전체로 해결하고 있다. 이런 속도저하와 전력소모가 최종사용자에게는 분명히 느껴지기 때문에 더 정밀한 집적 회로를 생산하기 위한 제조 기업들간의 치열한 경쟁이 있다. 이런 과정과 몇 년 안에 일어날 것으로 예상되는 발전은 ITRS가 묘사하고 있다.

현재의 연구 프로젝트에서 집적 회로는 생체전자공학이나 의학 삽입물에서 센서로 사용될 목적으로 개발되고 있다. 각각의 봉합은 노출된 반도체 물질에 의한 부식이나 분해를 막기 위해 유기물로 이뤄져야 한다NOBUO TAKEDA.
[http://asia.stanford.edu/events/spring01/slides/takedaslides.pdf "MEMS applications of Ball Semiconductor Technology"] .[http://electroiq.com/chipworks_real_chips_blog/2010/09/13/samsungs-eight-stack-flash-shows-up-in-apples-iphone-4/ "Samsung’s Eight-Stack Flash Shows up in Apple’s iPhone 4"] .
2010..
과거에는, 라디오는 마이크로프로세서같은 저비용 공정으로는 생산될 수 없었다.하지만 1998년부터, 많은 수의 라디오 칩들이 CMOS공정을 이용하여 개발되었다. 예를 들어 인텔의 DECT 무선 전화기나 Atheros의 802.11카드가 있다.

이미 인텔과 AMD이 사용중인 멀티코어나 멀티 프로세서패러다임의 뒤를 잇는 발전이 일어날 것으로 보인다. Rapport Inc나 IBM은 2006년 256코어 마이크로프로세서인 KC256을 생산하기 시작했다. 인텔은 2011년 2월에서 8월까지, 판매용은 아니지만, 80코어의 프로토타입을 공개했다. 각각의 코어는 다른 것들과는 독립적으로 작업을 처리할 수 있다. 이 디자인은 칩프로그래밍에 새로운 도전을 부여한다. 오픈소스인 X10같은 병렬 프로그램 언어가 이작업을 돕기위해 설계되었다.

2000년대 초반부터, 모듈레이터, 감지기, 라우팅 같은 CMOS에 기초한 광학 기기를 결합한 집적 광 송수신기에 기초한 실리콘의 성공적인 상용화의 결과로 학문적 연구나 산업 분야에서 광학 기능의 통합이 활발하게 연구되고 있다.

## 실리콘 라벨링과 그래피티
생산 중 식별을 가능하게 하기 위해서, 대부분의 실리콘 칩들은 구석에 시리얼 넘버를 가지고 있다. 제조기업의 로고를 추가하는 것도 흔하다. 집적회로가 개발된 이래로 어떤 칩 설계자들은 실리콘 표면에 은밀하게 아무런 목적 없이 이미지나 단어를 새겨 넣었다. 이것들은 보통 칩 아트, 실리콘 아트, 실리콘 그래피티 또는 실리콘 장난(doodling)이라고 불린다.

## 집적회로의 예
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