1950年代末まで電子機器は個別トランジスタを配線して組み立てており、部品が増えるほど大きく重く故障しやすくなっていました。キルビーは1958年、半導体基板上にすべての素子を同時形成する集積回路（IC）を試作し、配線の大幅削減と信頼性向上を示しました。ICによって回路のサイズと消費電力は劇的に縮小し、小型電卓や宇宙探査機のコンピュータが実現します。さらに量産技術が確立されるとコストが下がり、デジタル機器が一般家庭へ急速に普及しました。ICはマイクロプロセッサの開発へとつながり、インターネット社会の基盤を築きました。現代の情報社会はICなしには語れません。

集積回路（IC）は抵抗・コンデンサ・トランジスタなど複数の電子素子を単一半導体基板に同時形成する技術で、モノリシック統合とも呼ばれます。キルビーは1958年、ゲルマニウム基板上でワイヤボンドをほとんど用いない微小回路を試作し、寄生容量低減と信頼性向上を実証しました。その後、シリコン酸化膜を絶縁層とする平面プロセスとフォトリソグラフィが開発され、大量生産が可能となります。CMOSやBiCMOSなどのプロセスノードは10 µmから2 nm級へ微細化し、同一チップ上に百億個を超えるトランジスタを集積できるようになりました。微細化はスイッチング速度を向上させると同時に動作電圧とエネルギー消費を低減し、携帯端末やデータセンターの省電力化を支えています。EUV露光、多重パターンニング、原子層堆積などの技術がムーアの法則の継続を支えています。一方で量子効果やばらつきが顕在化するため、FinFET、GAA、3D ICなど新しいデバイス構造やパッケージングが導入されています。ICの発明は計算機科学、通信、医療機器、宇宙探査などほぼすべての先端技術の基盤を形成し、現代社会を形作っています。キルビーの試作チップは巨大な回路をミクロの世界へ縮約するという概念の出発点であり、その思想はシステムオンチップへ受け継がれています。

キルビーの初期ICはゲルマニウムを用いたが、平面Si–SiO2プロセスの確立によりフォトリソグラフィと熱酸化を組み合わせた高歩留まり製造が主流となった。1960年代後半にCMOS構造が発明され、相補動作により静的消費電力を劇的に低減した。チャネル長短縮によるDIBLやホットキャリア劣化に対し、高κゲート絶縁膜、歪みシリコン、エピタキシャルS/Dなどが導入されている。解像限界を突破するためEUV(13.5 nm)露光と多重パターンニングが実用化され、メタル配線はCuダマシンからCo/Ru埋込へ移行しつつある。FinFETやGAA構造はチャネルを三次元化してしきい値制御を強化し、3 nm以降は縦型ナノシートが主流になる見込みである。配線遅延増大には3D積層、TSV、RDLインターポーザなど先端パッケージが対応する。量子ドットやスピントロニクス素子とのオンチップ統合が始まり、ポストムーア時代のアーキテクチャの道を拓いている。キルビーのIC発明はデバイス物理、材料工学、製造装置の協調進化を駆動するエンジンとなり続けている。