（1）第一階段（1974—1976年）：制造工藝落后，集成度低，而且采用了雙片形式。典型的代表產(chǎn)品有Fairchild公司的F8系列。其特點是：片內(nèi)只包括了8位CPU，64B的RAM和兩個并行口，需要外加一塊3851芯片（內(nèi)部具有1KB的ROM、定時器/計數(shù)器和兩個并行口）才能組成一臺完整的單片機。
（2）第二階段（1977—1978年）：在單片芯片內(nèi)集成CPU、并行口、定時器/計數(shù)器、RAM和ROM等功能部件，但性能低，品種少，應(yīng)用范圍也不是很廣。典型的產(chǎn)品有Intel公司的MCS-48系列。其特點是，片內(nèi)集成有8位的CPU，1KB或2KB的ROM，64B或128B的RAM，只有并行接口，無串行接口，有1個8位的定時器/計數(shù)器，中斷源有2個。片外尋址范圍為4KB，芯片引腳為40個。
（3）第三階段（1979—1982年）： 8位單片機成熟的階段。其存儲容量和尋址范圍增大，而且中斷源、并行I/O口和定時器/計數(shù)器個數(shù)都有了不同程度的增加，并且集成有全雙工串行通信接口。在指令系統(tǒng)方面增設(shè)了乘除法、位操作和比較指令。其特點是，片內(nèi)包括了8位的CPU，4KB或8KB的ROM，128B或256B的RAM，具有串/并行接口，2個或3個16位的定時器/計數(shù)器，有5～7個中斷源。片外尋址范圍可達64KB，芯片引腳為40個。代表產(chǎn)品有Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的MC6805系列，TI公司的TMS7000系列，Zilog公司的Z8系列等。
（4）第四階段（1983年至今）： 16位單片機和8位高性能單片機并行發(fā)展的時代。16位機的工藝先進，集成度高，內(nèi)部功能強，運算速度快，而且允許用戶采用面向工業(yè)控制的專用語言，其特點是，片內(nèi)包括了16位的CPU，8KB的ROM，232B 的RAM，具有串/并行接口，4個16位的定時器/計數(shù)器，有8個中斷源，具有看門狗（Watchdog），總線控制部件，增加了D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路，片外尋址范圍可達64KB。代表產(chǎn)品有Intel公司的MCS-96系列，Motorola公司的MC68HC16系列，TI公司的TMS9900系列，NEC公司的783××系列和NS公司的HPC16040等。然而，由于16位單片機價格比較貴，銷售量不大，大量應(yīng)用領(lǐng)域需要的是高性能、大容量和多功能的新型8位單片機。
近年來出現(xiàn)的32位單片機，是單片機的頂級產(chǎn)品，具有較高的運算速度。代表產(chǎn)品有Motorola公司的M68300系列和Hitachi（日立）公司的SH系列、ARM等。