[编者按]本文是美国贝尔研究所副主任J. S. Mayo在国际固体电路会议上的讲演，比较全面地论述人类社会向信息时代发展的技术条件，对于我国开发现代高技术有一定的参考价值。

固体电子学是人类最伟大的技术创新之一。二十年来，电路集成度成指数倍增长，至少在今后十年，仍然以接近指数倍的速率增长。今后十年最有威力的技术是硅集成电路，我敢肯定，硅集成电路的集成度要超过每片上千万个元件，几年之内就会达到每片百万个元件的水平。这样的高水平把我们带向称之为信息时代的新纪元。在信息时代里，丰富多彩、精密复杂的电子机械帮助人们从事信息的收集、产生、处理、传播与应用。

随着时间的推移，人们从食物的采集者和搜寻者变成了农场和工厂里的工人，近年来又成为同信息打交道的人。1930年，美国劳动力约四分之一从事信息业。人类社会向信息时代的推移是与固体电子学非凡的能力无关的实质上的发展。虽然说集成电路不能导致信息时代，但它却是那个纷繁复杂时代的难以置信的有效工具。今天，美国约半数劳动力从事信息业。现代电子技术正在摒弃信息作业的单调乏味，这最终导致生产力的改善，其中亦含有为满足人们对信息的需求而需要对劳动力结构的改善，这样，好比是车轮和内燃机，固体电子学和现代电子计算机有可能满足全世界发生本质变革的需求。在此过程中，它们将创造出娱乐与休息的巨大可能性，甚至产生出信息时代这个新纪元的初型。固体电子学正在被证明它是很容易适合于当今工业结构又顗有威力的技术，这项技术已经导致电信与数据处理融为一体。信息时代决不仅是电信与数据处理的范畴，它是比工业革命还要影响深远的社会变革。那些对这场变革积极响应、适应和做贡献的产业部门与创新将起先导作用，它们将不会成为旧时代的遗老。

信息时代所需要的许多技术将应运而生，许多现在已经抓到手了。固体电子技术的威力的确是意义重大，它的进展是很快的，尽管社会变革的步伐还不像技术进展的步伐那样快。技术工作者还需要在下列十项工作中下功夫：

第一，我们需要更好地了解市场。我们掌握的技术是如此之多，以至于供过于需。那么最佳产品是什么，生产它们的最佳方式又怎样？要回答这个问题，需要作为技术工作者的我们与那些了解市场的行家更好地结合。

第二，我们需要用系统工程的方法去处理全球性的问题。当问题涉及多个工业部门，而这些工业部门要满足信息时代的需要，对全球性问题要得到恰当的系统工程的考虑，那是困难的。

第三，我们必须寻求一种建立良好标准的方法，并且尽早建立这些标准，其矛盾之处在于越早建立的标准往往以不完备的知识为根据，而且常常是低劣的。

第四，我们必须寻求使电子系统同使用它们的人之间“接口”的更佳方式。

第五，需要更好地认识分布式计算机与软件系统。

第六，需要低成本生产软件的方法。编制程序的生产能力的进展缓慢令人忧虑，但是全世界对于软件的需求却在不停地增长。

第七，需要比较有效的软件质量管理技术。软件质量在工作现场不难确定，但是设计人员在现场测定以前却无法知道他所设计的软件的质量。

第八，需要更为有效的信号编码，尤其是对全球的模拟信号。

第九，需要能够普遍采用的与成本低廉的计算机与电信系统耦合起来的方式。

第十，需要在范围广泛的工业部门寻求同步实现技术更新的方法。

现在让我具体说明。信息时代的信息传输范围是按每个信息以十到十亿位编码，并以每秒一比特到一亿比特的速率传送。将来这些信号在家庭与办公场所里比比皆是。信息时代的技术已经进入商业环境，其意义深远无比，而信息时代的技术向住宅的进展是缓慢的，但是信息时代最终的技术需求必将确立起来，住宅将是未来人们耗用大部分时间的活动场所。总之，住宅将与办公系统紧密联系成更多的大型信息网络。所有系统，民用住宅的也好，办公事务的也好，均将具有同其他系统和各种数据库互换信息的功能。

家庭里的信息中心已经存在一段时期，还将向自动化发展。现在，不少住宅里的能源控制中心已经包括控制供暖、热水、空调、电路断流器和电灯开关。如果不是出于别的而是因为经上的考虑，能源控制本会成为高度复杂的，家庭娱乐中心几十年来已经从图书和游戏发展为包括无线电、电视、高保真音响在内，而且现在亦包括电子游戏机，还将发展到包括文字电视以及更为多样的预先成包的娱乐节目（指录像带、电视唱片等）。工作/学习中心已经从煤油灯下的座椅发展为桌、椅、电灯、笔、纸、日程表，而且还要配电话和袖珍计算器。某些场合，现在已经增添了计算机终端，或者甚至型号适当的电子计算机。终有一天，家庭里的工作/学习中心就会代替教室与办公室，因为信息时代里的许多事情可以在家里做。厨房通常也是集约式的信息中心，烹饪书、购物单、食谱、每日膳食安排以及对配菜、冰箱、烤炉、清洗、干燥之类操作的控制。住宅里的这些信息中心必须同外部世界密切联系，这样，数据通信式的相互联系是至关重要的。这些数据将怎样伴随着其他信号进入千家万户呢？至少有下述几种方法。

现有的电话电缆可以无需调制来载运大量的数据。今天，远控终端与计算机经过电话电缆紧密相连，可以在电话缆线上利用标准载波调制技术以每秒几千比特的传输速率双向传送数字信号。双向高速数据传输还可由专用缆线双向往复传输数字脉冲串，收与发可同时在两端进行。使用两对电话缆线，利用再生数字传输技术可以双向每秒传送几百万比特。再生数字传输技术自1962年起已经广泛应用于办公室之间的电话通信，而且用户剧增。光纤具有每秒传送亿万比特的能力，但是目前还只需要双向数据传输，只有全动态电视才要求光纤具有的如此之高的传输速率。

无线电与电视广播仍然是把信息带到家庭中的重要方式。但是数字信号所需要的频带宽度使得难以把数量很大的数字压缩到无线电与电视广播的有效频段。

同通信卫星或中继塔相连的微波天线是强有力的通信媒介物。但是，对于家庭来说，尤其是对于必需的双向通信，其费用过于昂贵。无线电通信的拥挤将严格限制着双向微波通信在家庭中应用的发展。

同家用小汽车相连的新型移动式无线电通信装置已经出现在芝加哥，它能有效地利用射频频段和空间的差异提供良好的性能。这种装置不会提供最高的传输速率，但是可用在汽车通信的环境这一点不可小看。

如此说来，把数据传送到各家各户的技术是丰富多彩的，但是家庭信息中心同外部世界的相互联系的信息传输速率相对来说比较低，除了电视广播以外，而且电视广播有成熟的良好的模拟技术。双向电视、全动态电视、交换式电视提出了更为严酷的技术挑战，但是它们在家庭中的重要地位尚未建立起来。处理数据的通信网络的能力，在电话网络中进展颇大，而在其他网络中便大为逊色了。电话网络中成千上万个分区电子交换系统可以装备成每个音路每秒可交换56千比特的信号；分时交换系统也已出现，它可以轻而易举地在每个音道每秒交换56千比特。

现在谈谈技术如何满足信息时代的需要以及技术上最严重的局限性何在。

固体电子学的成本 - 效益将继续得到改善，这将随特性尺寸的不断缩减来实现。普通光刻技术可望最终只能达到约一微米，继而将由电子束直接曝光，X线刻蚀技术看来将更有前途。设计高度复杂的器件，要能刻蚀出精细的线条则需要继续提高设计技术自动化的水平，还需要使整机专家和器件专家密切合作，确定最佳芯片的设计。在加工工艺中，明显的趋势是采用CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺，而且由于人们研究如何用CMOS工艺开拓范围更广的线性集成电路，这种趋势将有增无减。如果线性CMOS工艺不辜负我们的期望，那么双极集成电路工艺则将主要用于专用器件，比如那些要求极高速度或极高电压的器件。硅工艺继续飞速进展将使砷化镓工艺难以取得硅集成电路的地位。硅工艺与光电子工艺明显的不兼容性有某些关系，而且可能更为重要的是砷化镓器件的速度。不久，我们需要把集成电路和集成光路制做在同一个芯片上。我们依然需要超大规模集成电路封装与互联的更佳方法，需要更好地认识其限度何在。电子技术的革命源于我们有能力以极其低廉的成本把成千上万只晶体管制做在一个芯片上。经济杠杆的作用不容忽视，芯片封装与互联的工艺在未来一段时期仍将是电子系统中主要的经济因素。激光修补确是提高芯片合格率的很有价值的工艺技术。激光还可用来切割导体去激活冗余电路达到自修复，该技术用于存贮器芯片电路是很有威力的。但这种冗余电路的最终潜力多大？需要更好地研究光学可控布线的总的功能。

再谈谈软件。由于超大规模集成电路的功能增强，所以用硬件来解决软件问题的可能性也将提高。迄今为止，重要突破要属经由低成本的存贮器构成的高级语言和复杂的操作系统。利用这些功能，软件设计人员将确立起较为有效的软件开发方法。尤为需要更佳的软件开发工具和软件维护的自动化，在这些领域里，集成电子技术也可以大显身手。信息时代还需要改善系统与其用户之间的接口，需要更优良的显示器件、方便的软件和人对机器的更好的利用率。必须为广阔的市场开发低成本的语音识别与合成系统，这些器件能够与人固有的交流器官和信息时代的电子机器相耦合，而当前的困难在于成本高昂而不是技术上的难度。这里的关键是低成本的超大规模集成电路。

要满足信息时代的技术条件，还应大力加强传感装置和传动系统。遥控将大获发展，传感器是最重要的信息源之一。需要开发智能化的、可靠的、丰富的、对人为误差不敏感的传感器系统，微型计算机可以提供这种智能，但是我们能够以低廉的成本实现这样的传感器吗？因为有数量可观的数据库支持其决策，所以微型计算机可以提供很高的准确度。

最后要说的一项是大型数据库，这是信息时代的必不可少的精华。自动化的全部优势和信息服务的许多项目均要求低廉无误的数据库，并应配有支持系统，以便保证及时补入与协调。我们已经有一系列存贮技术用于这样的数据库，最新的技术是光盘，1986年将以接近每位万分之一美分的低廉成本大量出售。半导体存贮器的成本将继续下降，但是预计在今后一段时期内尚高于光盘存贮系统。

让我做个小结来结束这次演说。信息时代给地球带来了信息的无比复杂性，占很大比例的劳动力已经在应付这样的复杂局面。我们必须日益提供更多的电子智能机器才能完成这些工作。我们已经在办公室的环境里这样去做了，尽管这种现代化的办公室还远远缺乏全部自动装置。我们随之将遇到的挑战是智能机器对住宅所起的作用。信息时代在住宅里面所需要的技术一定会成龙配套。固体电子学是关键性的技术。幸运的是，这项关键技术肯定将继续飞速发展。这是因为我们这些搞固体电路的人，已经接受电路性能与价格的最佳进展，我们的工业部门正在促进其继续取得成绩。我们需要在克服系统、软件、显示和相互作用的功能（即集成电路与人和实际相互联系）方面的障碍上下更大的力量。一旦克服了这些障碍，信息时代所需要的大部分技术就将得到满足。

[Bell Lab. Record，60卷3期]