晶体管的出现，促使电子技术迅速渗入各个领域。在某些应用中，电子设备必须轻巧可靠，然而应用晶体管组装的电子设备在重量、体积、可靠性等方面远远满足不了需要。到了五十年代，晶体管已面临来自应用方面的新挑战。在四十年代电子管所曾碰到的应用的窘境，又戏剧性地呈现在晶体管面前。新的现实促使科学家寻找新的解决办法，这就导致第三代子器件——集成电路的出现。
1952年，英国雷达研究所的G．W．A达默首先提出了集成电路设想：根据电子线路的要求，将电子线路所需要的晶体管、晶体二极管和其他必要元件统统完整地制作(集成)在单块半导体晶片上，从而构成一个具有预定功能的电子线路。但是由于当时缺乏先进的工业手段，达默的设想无法实现。
1953年，德克萨斯仪器公司和仙童公司都宣布研制成第一块集成电路。德克萨斯的J．S基尔比用一根硅棒制成相移振荡器。这个振荡器中各个电子元件不需要应用金属导线进行连接，硅棒本身既是构成振荡器所需要的电子元件的材料，又是电流的通路。
1954年，贝尔实验室发明了外延工艺(在单晶片上生长一层很薄的单晶层——外延膜)。外延工艺很快就被移植到集成电路工艺中。同年，德克萨斯仪器公司首先宣布建成了世界上第一条集成电路生产线。1960年，这家公司开始供应51系列集成电路(当时称为固体电路)。这是几种现在看来再简单不过的逻辑电路，但它却向人们宣告：第三代电子器件开始登上应用舞台。
