Gli utilizzi dei circuiti integrati a partire dal 2011 sono molto diffusi per i vantaggi unici che offrono rispetto ai circuiti elettronici tradizionali. Si trovano in ogni dispositivo elettronico che ha un qualche tipo di controllo a microprocessore, dai telefoni cellulari e lettori musicali portatili ai sistemi di gioco, personal computer e altri dispositivi digitali. Questo perché un circuito integrato (IC) o un chip secondo gli standard contemporanei del 21° secolo è un dispositivo estremamente sofisticato, che racchiude fino a milioni di componenti elettronici come transistor, resistori e condensatori in un’area di pochi centimetri quadrati su un wafer di silicio. I primi usi dei circuiti integrati furono tuttavia piuttosto limitati, quando furono costruiti i primi modelli nel 1958 e nel 1959, poiché all’epoca erano dispositivi primitivi difficili da produrre in serie.
Jack Kilby, un ricercatore della Texas Instruments negli Stati Uniti, è considerato una delle prime persone a vedere i potenziali benefici e usi dei circuiti integrati. Ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisica nel 2000 per il suo contributo allo sviluppo del circuito elettronico. Sebbene il concetto per il chip IC possa essere ricondotto a ricerche precedenti nel lontano 1949 da ingegneri tedeschi, Kile un altro ricercatore con sede negli Stati Uniti di nome Robert Noyce sono stati i primi a depositare i brevetti per l’idea.
L’enorme salto che il chip IC ha dato alla progettazione dei circuiti elettronici si basa su una limitazione che i produttori di elettronica stavano affrontando alla fine degli anni ‘1950. Il transistor aveva sostituito i tubi a vuoto, ma i componenti elettrici di base per circuiti come transistor, condensatori e resistori potevano essere realizzati solo così piccoli, poiché tenerli con una pinzetta e saldarli su un circuito stava diventando sempre più difficile man mano che diventavano sempre più piccoli . L’idea di incidere la funzionalità di questi componenti in un wafer di silicio ha eliminato la necessità di saldature individuali dei componenti portatili e gli usi dei circuiti integrati hanno iniziato a salire alle stelle una volta che i metodi di produzione sono stati perfezionati tra la metà e la fine degli anni ‘1960.
Sebbene i primissimi circuiti integrati fossero indicati come circuiti di integrazione su piccola scala (SSI) e contenevano solo poche dozzine di componenti, all’epoca erano vitali per i progetti aerospaziali, come i controlli per il sistema missilistico nucleare statunitense Minuteman e i computer digitali utilizzati dal programma della missione statunitense Apollo Moon. Questi usi, così come le esigenze della Marina degli Stati Uniti, rappresentavano la maggior parte della prima domanda di circuiti integrati a partire dal 1962. Nel 1968, gli usi dei circuiti integrati avevano iniziato a diffondersi nell’elettronica di consumo, con la loro capacità di elaborare modulazione di frequenza (FM ) audio nei televisori.
Con l’aumento del numero di componenti che potevano essere posizionati su un chip, l’uso dei circuiti integrati è diventato molto più diffuso. I modelli di chip per l’integrazione su media scala (MSI) contenevano centinaia di componenti entro la fine degli anni ‘1960 e l’integrazione su larga scala (LSI) poteva mettere più migliaia di componenti su un chip cinque anni dopo. Da lì, la crescita di quanti componenti potevano essere impacchettati in un’area di pochi centimetri quadrati è aumentata in modo esponenziale. L’integrazione su larga scala (VLSI) che consente centinaia di migliaia di componenti collegati nei primi anni ‘1980 e i progetti di circuiti integrati tridimensionali (3D-IC) a partire dal 2011 consentono di impacchettare milioni o miliardi di componenti in una rete che è interconnesso sia orizzontalmente che verticalmente su più strati di wafer semiconduttore.
A partire dal 2011, le molteplici funzioni di controllo e di elaborazione matematica che un circuito integrato può svolgere li hanno resi dispositivi onnipresenti nella maggior parte dell’elettronica di consumo, da radio e televisori a calcolatrici e orologi digitali. Gli usi dei circuiti integrati sono diffusi in tutti gli impianti industriali e nella robotica, nonché per i controlli nei sistemi automobilistici e aeronautici. Man mano che diventano più sofisticati e poco costosi da produrre, si trovano anche in articoli usa e getta come biglietti di auguri che riproducono musica. I tag di identificazione a radiofrequenza (RFID) sugli imballaggi dei prodotti di consumo usa e getta che i negozi al dettaglio utilizzano per tenere traccia dell’inventario sono anche un luogo comune per i chip IC, con i tag RFID aggiunti anche ad altri prodotti come passaporti e carte di credito.