林华 郭佳佳 薛嘉豪

摘要：一直以来集成电路的发展都是现代科技重点关注的产业，近年来，随着人工智能技术的日趋完善，人工智能也逐渐应用到实际生产和生活中。基于此背景下，本次首先是从集成电路的发展历程出发，阐述人工智能技术与集成电路产业之间的关系，最后是针对人工智能技术在集成电路上的应用进行简单介绍。

关键词：集成电路;发展历程;人工智能

前言

在当今科技飞速发展的社会，信息以其无处不在的特点融入到我们日常生活中，电子信息产品在人们日常生活和工作中所占有的比重日益增加，而集成电路是电子信息产品的关键部件，因此集成电路的发展成为当代信息科技革命的核心。但是我国科技起步较晚，对于集成电路的研究远远落后与欧美等其他国家。而人工智能技术的出现为消除这一差距提供了可能，因此，为改革原有集成电路生产模式，实现集成电路产业规模化智能化，结合人工智能技术的集成电路的研发是促进我国集成电路发展的重点。

1.集成电路的发展历程

集成电路是将多个包括电容、电阻、晶体管等在内的电子元件及布线制作在一小块的半导体晶片或介质基片上，通过封装工艺实现某种功能的微型电子元器件。集成电路因为具有体积小、质量轻、功能稳定等特点而被广泛应用到多个领域，而其低成本的优点决定了集成电路可以实现规模化生产。随着现代科技发展的进一步深化、人工智能技术的出现，集成电路作为人工智能芯片的重要部件已成为推动未来人工智能发展的关键要素。

集成电路的发展要从电子技术的出现说起，其发展历程主要分为三个方面：（1）材料的发展。集成电路的基础材料是半导体硅，这是自从发明至今并且未来几十年都是集成电路制造的主要材料。而半导体硅材料在化学提纯工艺的高速发展下从硅材料、砷化镓发展至今，其丰富的资源和优异的特性为集成电路的规模化生产提供了基础性作用;（2）制作工艺的发展。集成电路的制作工艺的发展主要是以硅技术为基础发展起来的。其制作工艺已经从最初的集成度、功耗和成本无法兼顾到现今集成度高、功耗小、成本低的规模化生产，正在向着纳米技术进发;（3）设计技术的发展。集成电路的设计一直以来都是落后于集成电路的加工技术。其设计从早期的功能简单、集成度低到如今已经发展到了EDA设计发展阶段，为集成电路的设计提供了新的平台。

2.集成电路与人工智能的联系

2.1人工智能的发展基础

人工智能发展的核心在于智能芯片和应用算法的发展。智能芯片的制作需要集成电路，而应用算法的使用是无法通过人工去计算的，更别说需要对实际情况进行模拟，这就需要依赖于计算机技术的支持，而计算机的发展同样需要集成电路。

集成电路的快速发展可以推进计算机数据处理和实际应用性能上的发展，越难处理的数据信息就越依赖计算机科学的数据算法，而这也正是人工智能顺利实施的重要基础。因此从实际上看，人工智能技术的发展离不开集成电路技术的完善。

2.2人工智能在集成电路中的应用特点

人工智能技术的在集成电路中的应用特点主要包括以下两个方面：（1）人工智能技术是仿照人脑而发明的，虽然不能实现完全达到人脑的程度，但其强大的深度学习能力能够推动集成电路芯片在算法更新后能够实施自我更新，减少芯片的固件成本，改善传统芯片只能设定固定算法的弊端，提高芯片更新效率。（2）运算速度更快。传统的集成电路芯片存在运算速度慢且在长时间运算后会出现运算速度下降的问题，这会极大影响其工作性能，而人工智能芯片则不同，它含有自我更新学习的能力，在运算过程中会采用深度学习能力改良算法，并及时找出解决问题的最优解，并有可能在这个更新学习的过程中提高运算速度。

3.人工智能技术在集成电路中的应用

3.1集成电路生产动态调度

随着集成电路的功能越来越复杂，所需要的元器件也越来越多，这就对集成电路的调度算法提出了新的要求，传统的静态调度算法形式单一，结构简单，已经不能满足当前集成电路发展的需求，因此必须改用融入人工智能技术的动态调度算法，这种方法类似于生物进化论，优胜劣汰，一步步发展匹配最终得到当前的最优解，经过实验对比也证明了人工智能算法的优越性。

3.2故障分析诊断

简单电路在运行过程中不可避免的会出现故障，更何况是集成电路这种更为复杂的器件。而之所以会出现这种情况是因为在集成电路故障设计时没有整体考虑到未来集成电路在运行中会出现的所有问题，当然传统的集成芯片也很难去分析预料，而人工智能技术的出现则为解决这一难题提供了技术支持。将人工智能技术引入到集成电路的故障设计中，可以借助人工智能技术通过科学的算法来预估集成电路可能遇到的运行故障，保障集成电路的平稳运行。比如在某PLC程序中，如果出现两个串联信号都为NO状态，则后续继电器会做停机处理。其程序梯形图如下图所示。

3.3集成电路设计

随着集成电路的运用范围越来越广，其应用环境也越来越复杂，对集成电路的设计程序的要求也越来越高，这就需要设计人员在设计时考虑到各种专业知识包括电磁场、电力知识等从而设计出更符合要求的集成电路。但是虽然人工设计的电路更为常用，但是随着社会的进步，人工设计会存在很多问题，比如设计出来的电路方案不达标很难进行修改。人工智能技术能够根据设计要求准确设计出合理的设计方案，同时如需调整方案可借助软件来进行，有效的提高了集成电路设计实用性，节省的人力，提高了设计效率。

3.4集成电路的控制与保护

人工智能于相比较传统技術的优势在于能够追踪所输入的状态值，并根据其学习算法对集成电路的未来状态进行推理，出现问题时能够及时调整，实现对集成电路的保护。同时人工智能技术能够检测整理集成电路的运行数据信息，对集成电路的每一个环节进行监控，实现对集成电路的精细化控制，从而确保集成电路能够平稳安全运行。

结语

本文是从集成电路的发展历程出发，介绍了集成电路从小型化到规模化的发展历史，同时也介绍了人工智能技术的特点及在集成电路的应用基础，从人工智能技术在集成电路中的多个典型应用场景着重分析了人工智能技术的应用前景。

综上所述，人工智能技术与集成电路的关系是相辅相成、密不可分的，将人工智能技术科学的运用到集成电路的动态调度、电路设计、电路保护等领域，促进集成电路的智能化、专业化发展，在人工智能这一大趋势的带动下提高集成电路技术，增强创新能力，更好的运用人工智能技术推动集成电路产业的发展。

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