芯片（集成电路或IC）是在半导体材料的薄基底表面上制造的微型电子电路。在功能上，芯片是一种硬件组件，能够执行某些特定的功能。例如，一个简单的芯片可能被设计用来执行逻辑NOR（或非）的简单功能（如图1.1所示的4000系列CMOS，双-3输入-NOR门和非门），一个简单的运算放大器，或一个模拟到数字转换器（ADC）。然而，复杂的系统级芯片（SoC）执行的任务要复杂得多（见图1.2）。例如，用于视频解码器、手机、网络路由器或个人电脑的通用CPU。

在结构上，芯片是在一种称为硅的半导体材料上制造的。基本组件如晶体管、二极管、电阻器、电感器和电容器是在硅上构建的。这些基本组件构成了简单或复杂的芯片。简单的芯片可能只包含数百个这些基本组件，而复杂的芯片可能包含数亿个这些组件。自1959年（杰克·基尔比申请第一个集成电路相关专利的年份）以来，已经创造了几个术语来反映集成电路的发展状况：小规模集成（SSI）表示芯片上有数十个晶体管，中规模集成（MSI）表示每个芯片上有数百个晶体管，大规模集成（LSI）每个芯片上有数万个晶体管，以及超大规模集成（VLSI）每个芯片上有数十万个晶体管。超大规模集成（ULSI）和系统级芯片（SoC）是最新的术语，涵盖了现代的、超复杂的芯片，单个芯片上有数十亿个晶体管。

所有芯片大致被归类为三种类型之一：纯数字、模拟或混合信号。

在应用方面，芯片可以被设计来针对各种应用：视频/图形、音频、通信、网络、通用个人计算、超级计算、汽车、工业控制、医疗仪器和军事。

今天的芯片大多数被设计用于处理信号或操纵信息。执行的任务包括收集、传输、呈现、处理或操纵各种信息。今天，信息在我们的日常生活中扮演着至关重要的角色。每天产生数十亿比特的信息，以支持人类社会的正常运作。这些比特中的每一个都必须通过某种芯片进行处理。因此，半导体芯片融入我们的生活并不奇怪。除了这种信息处理芯片外，还有其他类型的芯片通过驱动电气、机械或光学组件直接与我们的活动接口，从而产生我们可以看到、听到、感觉到或闻到的东西。

芯片的一个不可分割的部分是相关的软件。软件使芯片能够执行某些特定任务。软件告诉芯片何时以及如何做什么。没有软件，芯片就没有用，就像没有大脑的人一样。良好的软件可以完善芯片的功能集，可以延长芯片的寿命，并且可以在成功与失败之间产生差异。

使用时，芯片被封装在一个封装中，该封装安装在印刷电路板（PCB）上，并安装在最终设备系统中。

总之，芯片是一个实体，其中集成了大量晶体管。以这种方式构建电路比使用离散电子组件手动组装电路有巨大的改进。两个主要优势是成本和性能。成本低是因为芯片内的组件是作为一个单元构建的，而不是一次构建一个晶体管。性能高是因为集成的晶体管切换更快，消耗的功率更少，因为组件小且彼此靠近。