集積回路
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集積回路の例(写真中央の黒色の正方形が集積回路のパッケージの外観)集積回路のダイ(回路を形成した半導体ウェハを四角く切り出したもの)。通常はパッケージに封入されていて見えない。これは555 タイマーICのもの。

集積回路(しゅうせきかいろ、: integrated circuit, IC)は、半導体の表面に、微細かつ複雑な電子回路を形成した上でパッケージに封入した電子部品である。

集積回路は、シリコン単結晶などに代表される「半導体チップ」[注釈 1]の表面に、不純物を拡散させることによって、トランジスタコンデンサ抵抗器として動作する構造を形成したり、アルミ蒸着エッチングによって配線を形成したりすることにより電子回路が作り込まれている電子部品である[注釈 2]

多くの場合、複数の端子を持つ比較的小型の[注釈 3]パッケージに封入されており、パッケージ内部で端子からチップに配線され、モールドされた状態で出荷され、半導体部品(電子部品)として流通している。

1940年代末のトランジスタの発明に次いで1950年代に考案され、製造技術、微細化技術の進歩により内蔵される部品数がムーアの法則で増え続け、性能が向上し続けている。(→#歴史

製造工程はフォトリソグラフィという光学技術を利用し、微細な素子や配線をひとつずつ組み立てることなく大量生産できるため(→#製造工程)、現在のコンピュータ電子機器を支える主要な技術の一つとなっている。
歴史
集積回路の誕生

実際に集積回路を考案したのは、レーダー科学者ジェフリー・ダマー(1909年生まれ)であった。彼はイギリス国防省の王立レーダー施設で働き、1952年5月7日ワシントンD.C.でそのアイデアを公表した。しかし、ダマーは1956年、そのような回路を作ることに失敗した。各企業は集積回路の実現を目指して、RCAのマイクロモジュール、ウェスティングハウス・エレクトリックのモレキュラーエレクトロニクス、テキサス・インスツルメンツのソリッドステートサーキットが開発された[1]

初期の集積回路の概念は、モノリシックICというより後のハイブリッドICに近いもので、この概念にしたがって、基板に真空蒸着抵抗素子コンデンサを形成してトランジスタと組み合わせる薄膜集積回路や、現在のプリンテッドエレクトロニクスに相当する印刷技術により抵抗や配線、コンデンサなどを1枚のセラミック基板上に集積した厚膜集積回路が開発されていった[1]

また、1958年にはウェスティングハウスから「Molectronics」という名称の集積回路の概念が発表され[2]、1960年2月にSemiconductor Product誌に掲載された記事に触発されて、電気試験所でも同年12月に、見方次第ではマルチチップ構造のハイブリッドICともいえる、ゲルマニウムのペレット3個を約1cm角の樹脂容器に平行に配列した集積回路の試作に成功した[3][4]

1961年2月には、ウェスティングハウスと技術提携した三菱電機から、11種類のモレクトロンが発表された[1]。日本で最初のモノリシック集積回路は、東京大学日本電気 (NEC) の共同開発とされる[5]

著名な集積回路の特許は、アメリカ合衆国の別々の2つの企業の、2人の研究者による異なった発明にそれぞれ発行された。テキサス・インスツルメンツジャック・キルビーの特許「Miniaturized electronic circuits」は1959年2月に出願され、1964年6月に特許となった (アメリカ合衆国特許第 3,138,743号)。フェアチャイルドセミコンダクターロバート・ノイスの特許「Semiconductor device-and-lead structure」は1959年7月に出願され、1961年4月に特許となった(アメリカ合衆国特許第 2,981,877号)。しかし、「キルビー特許紛争」などと呼ばれるように(ちなみに「キルビー特許」に対し、ノイスの特許は「プレーナー特許」と呼ばれることがある)多くの議論を発生させることとなった。

技術的な内容とはほぼ無関係に、業界の権益争いとして、特許優先権委員会においてどちらの特許が「集積回路の特許として有効であるか」を、法的に認定させる争いが勃発した(技術的な判断が目的なのではなく、あくまで「法的にどちらが有効か」を認めさせることが目的である)。キルビーの特許出願から10年10か月を経て決着し、ノイスの勝利が確定した。しかし、そのような法的勝利は、実際にはほとんど意味がなかった。

ライセンスビジネス的には、1966年にテキサス・インスツルメンツフェアチャイルドセミコンダクターを含む十数社のエレクトロニクス企業が、集積回路のライセンス供与について合意に達していたからであり、技術と法律とビジネスというものについて、教訓的な事例となっている。またさらに日本では、20年の紆余曲折を経て1989年に特許となったことで、莫大な額の請求等を伴う紛争となり「サブマリン特許制度」のタチの悪さを際立たせるという役割を担う結果となった。

キルビーとノイスは後に、ともにアメリカ国家技術賞を受け、全米発明家殿堂入りをした。
SSI・MSI・LSI

SSI, MSI, LSI というのは、集積する素子の数によってICを分類定義[6]したものである。「MSI IC」のようにも言うものであるが、今日ではほぼ使われない。比較的小規模のものを単にIC、比較的大規模のものを単にLSIとしているが、現在ではICとLSIを同義語として使うことも多い。

初期の集積回路はごくわずかなトランジスタを集積したものであった。これをSSI (Small Scale Integration) とするのであるが、後にMSI (Middle Scale Integration) やLSI (Large Scale Integration) という語と同時に作られたと思われる、おそらくレトロニムであろう。航空宇宙分野のプロジェクトで珍重され、それによって発展した。ミニットマンミサイルアポロ計画は慣性航法用計算機として軽量のデジタルコンピュータを必要としていた。


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