Unter Mikroelektronik versteht man ein Teilgebiet der Elektronik, präziser ausgedrückt des Spezialgebiets der Halbleiterelektronik. Mikroelektroniker beschäftigen sich mit Entwurf, Entwicklung sowie Herstellung miniaturisierter elektronischer Schaltungen. Dies sind heute in erster Linie integrierte Schaltungen (ICs). Diese Schaltungen basieren auf Halbleitern und nutzen auch in herkömmlichen elektronischen Schaltungen verwendete Bauelemente. Dabei handelt es sich beispielsweise um Kondensatoren, Transistoren, Widerstände und Dioden. Im Laufe der Entwicklungsgeschichte der integrierten Mikroelektronik kam es zur Herausbildung unterschiedlicher Schaltkreisfamilien wie beispielsweise CMOS oder TTL.
Mikrochip aus Millionen von Transistoren auf dem Motherboard eines Standart-PCs
Sie unterscheiden sich bezüglich ihrer Funktionsprinzipien, so gibt es beispielsweise bipolare und unipolare Bauelemente und Transistoren. Ebenfalls unterschieden werden die Schaltkreisfamilien nach ihren spezifischen schaltungstechnischen Eigenschaften. Zu diesen gehören unter anderem Schaltgeschwindigkeit und Leistungsbedarf. Aufgrund neuer Entwurfs- und Fertigungsverfahren der Mikroelektronik gibt es für Anwender heute die Möglichkeit, außer Standardschaltkreisen wie Speicherbausteinen oder Mikrocontrollern spezielle, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC) günstig fertigen zu lassen und zu verwenden. Anders als konventionelle elektronische Schaltungen zeichnen sich mikroelektronische Schaltungen durch die beiden Hauptmerkmale Integration und Miniaturisierung aus.
Integration bedeutet die Zusammenfassung von allen Bauelementen sowie Verdrahtungen zu einer einzigen Schaltung, die auf einem gemeinsamen Substrat verbaut ist. Zu den erwähnten Bauelementen gehören Transistoren wie auch Widerstände, Kondensatoren und weitere Bauelemente. Miniaturisierung bedeutet die zunehmende Verkleinerung der einzelnen Bauelemente und damit der gesamten Schaltung. Durch die sich stetig weiter entwickelnde Miniaturisierung ist es mittlerweile möglich, integrierte Schaltungen mit über einer Milliarde Transistoren auf Siliziumstücken mit einer Kantenlänge von weniger als 10 mm unterzubringen. Infolge der geringen Abstände zwischen den Bauelementen können Schaltungen auch mit hoher Taktfrequenz betrieben und die elektrische Leistung trotz höherer Rechenleistung geringfügig gesteigert werden.