進入21世紀，隨著生物技術的迅速發展，電子技術和生物技術相結合誕生了半導體芯片的兄弟——生物芯片，這將給我們的生活帶來一場深刻的革命。這場革命對于全世界的可持續發展都會起到不可估量的貢獻。
Fred Sanger
Walter Gilbert
Kary Mullis
生物芯片技術的發展最初得益于埃德溫·邁勒·薩瑟恩（Edwin Mellor Southern）提出的核酸雜交理論，即標記的核酸分子能夠與被固化的與之互補配對的核酸分子雜交。從這一角度而言，Southern雜交可以被看作是生物芯片的雛形。弗雷德里克·桑格（Fred Sanger）和吉爾伯特（Walter Gilbert）發明了現在廣泛使用的DNA測序方法，并由此在1980年獲得了諾貝爾獎。另一個諾貝爾獎獲得者卡里·穆利斯（Kary Mullis）在1983年首先發明了PCR，以及后來在此基礎上的一系列研究使得微量的DNA可以放大，并能用實驗方法進行檢測。
生物芯片這一名詞最早是在二十世紀八十年代初提出的，當時主要指分子電子器件。它是生命科學領域中迅速發展起來的一項高新技術，主要是指通過微加工技術和微電子技術在固格體芯片表面構建的微型生物化學分析系統，以實現對細胞、蛋白質、DNA以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測。美國海軍實驗室研究員卡特（Carter） 等試圖把有機功能分子或生物活性分子進行組裝，想構建微功能單元，實現信息的獲取、貯存、處理和傳輸等功能。用以研制仿生信息處理系統和生物計算機，從而產生了"分子電子學"，同時取得了一些重要進展：如分子開關、分子貯存器、分子導線和分子神經元等分子器件，更引起科學界關注的是建立了基于DNA或蛋白質等分子計算的實驗室模型。
進入二十世紀九十年代，人類基因組計劃(Human Genome Project，HGP)和分子生物學相關學科的發展也為基因芯片技術的出現和發展提供了有利條件。與此同時，另一類"生物芯片"引起了人們的關注，通過機器人自動打印或光引導化學合成技術在硅片、玻璃、凝膠或尼龍膜上制造的生物分子微陣列，實現對化合物、蛋白質、核酸、細胞或其它生物組分準確、快速、大信息量的篩選或檢測。
最早微陣列圖片
●1991年Affymatrix公司福德（Fodor）組織半導體專家和分子生物學專家共同研制出利用光蝕刻光導合成多肽；
●1992年運用半導體照相平板技術，對原位合成制備的DNA芯片作了首次報道，這是世界上第一塊基因芯片；
●1993年設計了一種寡核苷酸生物芯片；
●1994年又提出用光導合成的寡核苷酸芯片進行DNA序列快速分析；
●1996年靈活運用了照相平板印刷、計算機、半導體、激光共聚焦掃描、寡核苷酸合成及熒光標記探針雜交等多學科技術創造了世界上第一塊商業化的生物芯片；
●1995年，斯坦福大學布朗（P．Brown）實驗室發明了第一塊以玻璃為載體的基因微矩陣芯片。
●2001年，全世界生物芯片市場已達170億美元，用生物芯片進行藥理遺傳學和藥理基因組學研究所涉及的世界藥物市場每年約1800億美元；
●2000-2004年的五年內，在應用生物芯片的市場銷售達到200億美元左右。
●2005年，僅美國用于基因組研究的芯片銷售額即達50億美元，2010年有可能上升為400億美元，這還不包括用于疾病預防及診治及其它領域中的基因芯片，部分預計比基因組研究用量還要大上百倍。因此，基因芯片及相關產品產業將取代微電子芯片產業，成為21世紀最大的產業。
●2004年3月，英國著名咨詢公司弗若斯特·沙利文(Frost & Sulivan)公司出版了關于全球芯片市場的分析報告《世界DNA芯片市場的戰略分析》。報告認為，全球DNA生物芯片市場每年平均增長6.7%，2003年的市場總值是5.96億美元，2010年將達到93.7億美元。納儂市場（NanoMarkets）調研公司預測，以納米器械作為解決方案的醫療技術將在2009年達到13億美元，并在2012年增加到250億美元，而其中以芯片實驗室最具發展潛力，市場增長率最快。
●2012年12月，三位美國科學家獲得了美國ZL與商標辦公室（ US PTO）授予的一項關于量子級神經動態計算芯片ZL，該芯片功能強大，能夠通過高速非標準運算模擬解決問題，將為未來量子計算領域的發展起到巨大的推動作用。該電腦芯片是生物過程和物理過程的結合，通過模仿生物系統在接口界面運用突觸神經元連接并反饋學習，有潛力賦予計算機超強的運算能力和超快的速度，可廣泛運用于軍用和民用領域，而該ZL則涉及生產該電腦芯片的幾種不同途徑。