林華 郭佳佳 薛嘉豪

摘要：一直以來(lái)集成電路的發(fā)展都是現(xiàn)代科技重點(diǎn)關(guān)注的產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的日趨完善，人工智能也逐漸應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中?；诖吮尘跋?，本次首先是從集成電路的發(fā)展歷程出發(fā)，闡述人工智能技術(shù)與集成電路產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系，最后是針對(duì)人工智能技術(shù)在集成電路上的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：集成電路;發(fā)展歷程;人工智能

前言

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的社會(huì)，信息以其無(wú)處不在的特點(diǎn)融入到我們?nèi)粘Ｉ钪校娮有畔a(chǎn)品在人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦兴加械谋戎厝找嬖黾?，而集成電路是電子信息產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，因此集成電路的發(fā)展成為當(dāng)代信息科技革命的核心。但是我國(guó)科技起步較晚，對(duì)于集成電路的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與歐美等其他國(guó)家。而人工智能技術(shù)的出現(xiàn)為消除這一差距提供了可能，因此，為改革原有集成電路生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模化智能化，結(jié)合人工智能技術(shù)的集成電路的研發(fā)是促進(jìn)我國(guó)集成電路發(fā)展的重點(diǎn)。

1.集成電路的發(fā)展歷程

集成電路是將多個(gè)包括電容、電阻、晶體管等在內(nèi)的電子元件及布線制作在一小塊的半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，通過(guò)封裝工藝實(shí)現(xiàn)某種功能的微型電子元器件。集成電路因?yàn)榫哂畜w積小、質(zhì)量輕、功能穩(wěn)定等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，而其低成本的優(yōu)點(diǎn)決定了集成電路可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。隨著現(xiàn)代科技發(fā)展的進(jìn)一步深化、人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，集成電路作為人工智能芯片的重要部件已成為推動(dòng)未來(lái)人工智能發(fā)展的關(guān)鍵要素。

集成電路的發(fā)展要從電子技術(shù)的出現(xiàn)說(shuō)起，其發(fā)展歷程主要分為三個(gè)方面：（1）材料的發(fā)展。集成電路的基礎(chǔ)材料是半導(dǎo)體硅，這是自從發(fā)明至今并且未來(lái)幾十年都是集成電路制造的主要材料。而半導(dǎo)體硅材料在化學(xué)提純工藝的高速發(fā)展下從硅材料、砷化鎵發(fā)展至今，其豐富的資源和優(yōu)異的特性為集成電路的規(guī)?；a(chǎn)提供了基礎(chǔ)性作用;（2）制作工藝的發(fā)展。集成電路的制作工藝的發(fā)展主要是以硅技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。其制作工藝已經(jīng)從最初的集成度、功耗和成本無(wú)法兼顧到現(xiàn)今集成度高、功耗小、成本低的規(guī)模化生產(chǎn)，正在向著納米技術(shù)進(jìn)發(fā);（3）設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。集成電路的設(shè)計(jì)一直以來(lái)都是落后于集成電路的加工技術(shù)。其設(shè)計(jì)從早期的功能簡(jiǎn)單、集成度低到如今已經(jīng)發(fā)展到了EDA設(shè)計(jì)發(fā)展階段，為集成電路的設(shè)計(jì)提供了新的平臺(tái)。

2.集成電路與人工智能的聯(lián)系

2.1人工智能的發(fā)展基礎(chǔ)

人工智能發(fā)展的核心在于智能芯片和應(yīng)用算法的發(fā)展。智能芯片的制作需要集成電路，而應(yīng)用算法的使用是無(wú)法通過(guò)人工去計(jì)算的，更別說(shuō)需要對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行模擬，這就需要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，而計(jì)算機(jī)的發(fā)展同樣需要集成電路。

集成電路的快速發(fā)展可以推進(jìn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和實(shí)際應(yīng)用性能上的發(fā)展，越難處理的數(shù)據(jù)信息就越依賴計(jì)算機(jī)科學(xué)的數(shù)據(jù)算法，而這也正是人工智能順利實(shí)施的重要基礎(chǔ)。因此從實(shí)際上看，人工智能技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)集成電路技術(shù)的完善。

2.2人工智能在集成電路中的應(yīng)用特點(diǎn)

人工智能技術(shù)的在集成電路中的應(yīng)用特點(diǎn)主要包括以下兩個(gè)方面：（1）人工智能技術(shù)是仿照人腦而發(fā)明的，雖然不能實(shí)現(xiàn)完全達(dá)到人腦的程度，但其強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)能力能夠推動(dòng)集成電路芯片在算法更新后能夠?qū)嵤┳晕腋拢瑴p少芯片的固件成本，改善傳統(tǒng)芯片只能設(shè)定固定算法的弊端，提高芯片更新效率。（2）運(yùn)算速度更快。傳統(tǒng)的集成電路芯片存在運(yùn)算速度慢且在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)算后會(huì)出現(xiàn)運(yùn)算速度下降的問(wèn)題，這會(huì)極大影響其工作性能，而人工智能芯片則不同，它含有自我更新學(xué)習(xí)的能力，在運(yùn)算過(guò)程中會(huì)采用深度學(xué)習(xí)能力改良算法，并及時(shí)找出解決問(wèn)題的最優(yōu)解，并有可能在這個(gè)更新學(xué)習(xí)的過(guò)程中提高運(yùn)算速度。

3.人工智能技術(shù)在集成電路中的應(yīng)用

3.1集成電路生產(chǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)度

隨著集成電路的功能越來(lái)越復(fù)雜，所需要的元器件也越來(lái)越多，這就對(duì)集成電路的調(diào)度算法提出了新的要求，傳統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)度算法形式單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前集成電路發(fā)展的需求，因此必須改用融入人工智能技術(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，這種方法類似于生物進(jìn)化論，優(yōu)勝劣汰，一步步發(fā)展匹配最終得到當(dāng)前的最優(yōu)解，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比也證明了人工智能算法的優(yōu)越性。

3.2故障分析診斷

簡(jiǎn)單電路在運(yùn)行過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)故障，更何況是集成電路這種更為復(fù)雜的器件。而之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況是因?yàn)樵诩呻娐饭收显O(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有整體考慮到未來(lái)集成電路在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)的所有問(wèn)題，當(dāng)然傳統(tǒng)的集成芯片也很難去分析預(yù)料，而人工智能技術(shù)的出現(xiàn)則為解決這一難題提供了技術(shù)支持。將人工智能技術(shù)引入到集成電路的故障設(shè)計(jì)中，可以借助人工智能技術(shù)通過(guò)科學(xué)的算法來(lái)預(yù)估集成電路可能遇到的運(yùn)行故障，保障集成電路的平穩(wěn)運(yùn)行。比如在某PLC程序中，如果出現(xiàn)兩個(gè)串聯(lián)信號(hào)都為NO狀態(tài)，則后續(xù)繼電器會(huì)做停機(jī)處理。其程序梯形圖如下圖所示。

3.3集成電路設(shè)計(jì)

隨著集成電路的運(yùn)用范圍越來(lái)越廣，其應(yīng)用環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)程序的要求也越來(lái)越高，這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到各種專業(yè)知識(shí)包括電磁場(chǎng)、電力知識(shí)等從而設(shè)計(jì)出更符合要求的集成電路。但是雖然人工設(shè)計(jì)的電路更為常用，但是隨著社會(huì)的進(jìn)步，人工設(shè)計(jì)會(huì)存在很多問(wèn)題，比如設(shè)計(jì)出來(lái)的電路方案不達(dá)標(biāo)很難進(jìn)行修改。人工智能技術(shù)能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出合理的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)如需調(diào)整方案可借助軟件來(lái)進(jìn)行，有效的提高了集成電路設(shè)計(jì)實(shí)用性，節(jié)省的人力，提高了設(shè)計(jì)效率。

3.4集成電路的控制與保護(hù)

人工智能于相比較傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠追蹤所輸入的狀態(tài)值，并根據(jù)其學(xué)習(xí)算法對(duì)集成電路的未來(lái)狀態(tài)進(jìn)行推理，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路的保護(hù)。同時(shí)人工智能技術(shù)能夠檢測(cè)整理集成電路的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，對(duì)集成電路的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路的精細(xì)化控制，從而確保集成電路能夠平穩(wěn)安全運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

本文是從集成電路的發(fā)展歷程出發(fā)，介紹了集成電路從小型化到規(guī)模化的發(fā)展歷史，同時(shí)也介紹了人工智能技術(shù)的特點(diǎn)及在集成電路的應(yīng)用基礎(chǔ)，從人工智能技術(shù)在集成電路中的多個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景著重分析了人工智能技術(shù)的應(yīng)用前景。

綜上所述，人工智能技術(shù)與集成電路的關(guān)系是相輔相成、密不可分的，將人工智能技術(shù)科學(xué)的運(yùn)用到集成電路的動(dòng)態(tài)調(diào)度、電路設(shè)計(jì)、電路保護(hù)等領(lǐng)域，促進(jìn)集成電路的智能化、專業(yè)化發(fā)展，在人工智能這一大趨勢(shì)的帶動(dòng)下提高集成電路技術(shù)，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，更好的運(yùn)用人工智能技術(shù)推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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