Calma公司于1964年在加州桑尼维尔创立，创始人包括CalComp前工程副总裁Ron Cone、CalComp设备在湾区的经销商Cal Hefte以及Cal的合伙人Jim Lambert。公司最初的产品是一款用于数字化油气井带状图的设备。随后，Calma开始生产大型数字化仪，用于采集数据，服务于从地图绘制到集成电路制造等其他计算机应用。在这方面，它与Auto-trol Technology公司非常相似（参见第九章）。
Calma 数字化仪的典型尺寸为 48 英寸 x 60 英寸，并使用技术上称为“限制光标”的设备。光标机制由 X 和 Y 方向的线缆装置控制。这些设计精良的设备使用户能够快速浏览粘贴在数字化仪工作台上的文档。X 轴和/或 Y 轴可以单独锁定，这使得这些设备特别适用于数字化半导体或印刷电路板 (PCB) 设计，因为当时这些设计往往主要由正交形状组成。此外，它还配备了一个 X/Y 显示模块，用于显示当前光标位置，以及一个用于输入命令和相关数据的字母数字和功能按钮键盘。输出方式为穿孔卡片或磁带。
到了20世纪70年代初，三位创始人都不再积极参与公司事务，尽管科恩仍担任董事长。总裁是鲍勃·本德斯，他一两年前从洛克希德公司桑尼维尔的工厂被聘用。本德斯二战期间在欧洲长大，以强硬但公正的管理而闻名。他于1971年成为总裁，在20世纪70年代末将公司打造为行业领袖的过程中，他功不可没。
Calma 最初的数字化仪采用硬连线逻辑。Benders 加入后，他亲自指导了产品线的重新设计，用基于计算机的控制方法取代了硬连线逻辑。公司选择的计算机是 Data General NOVA 1200，当时 Computervision 也使用同样的计算机。它是一台 16 位机器，与 Digital 的 PDP-11 非常相似。早期系统拥有 12K 内存，可扩展至 32K（字，而非字节）。与早期的硬连线设备一样，输出到穿孔卡或磁带。这些数字化仪被称为 CALMAGRAPHIC 系统，售价在 25,000 至 55,000 美元之间，高端设备还配备了磁盘存储功能。
在 CALMAGRAPHIC 产品线中添加图形终端是一个相当合理的扩展，这样就可以在记录数据的同时查看和编辑数据。1969 年中，公司聘请了一位才华横溢的年轻程序员 Josef (Joe) Sukonick，他刚刚获得麻省理工学院的数学博士学位，负责开发创建交互式图形系统所需的软件。他开发的系统被称为图形数据站 (Graphic Data Station)，简称 GDS，主要由他自己开发。该系统于 1971 年推出，类似于基于磁盘的 CALMAGRAPHIC 系统，但增加了一个 11 英寸的 Tektronix 存储管显示器。数据数字化后，会显示在这个终端上。可以使用数字化仪光标机制编辑图形数据，并使用键盘设备输入控制功能。
从硬件角度来看，GDS 系统设计精良。有两个特性对公司的销售业绩至关重要。CALMA 自行构建了泰克显示器的高速接口，而非使用速度较慢的行业标准接口。其结果是，显示屏上图形信息的显示速度远超大多数竞争对手。存储管显示器需要重新绘制整幅图像，因为除了添加数据之外，屏幕上的任何变化都需要重新添加。
如果用户删除了一行，就必须重新绘制整幅图像。数字化电路布局包含相当密集的数据，如果没有这种专用硬件，重新绘制的时间会非常长。第二个特点是系统非常稳定。可以断开主电源线，冷停止系统，然后再重新插入电源。系统会从断电时的状态继续运行。不妨在如今的电脑上试试这个！
整套系统配置包含用于集成电路掩模版制作的GDS软件，但不包含大型绘图仪，售价略低于10万美元。每台额外的工作站售价3.5万美元，大型平板绘图仪售价高达6.8万美元。该系统设计最多可支持六个工作站。
现在，描述一下 20 世纪 70 年代早期集成电路的设计和制造方式或许会有所帮助，因为如今的工艺流程已经大不相同。第一步是以逻辑图的形式创建电路的功能设计。当时有一些计算机程序可以帮助设计人员分析时序问题和电路的逻辑完整性。下一步是在大张的网格纸上绘制电路图，并用不同的颜色表示电路的每一层。这在很多方面与多年来印刷电路板的设计方式相似。
集成电路图的尺寸是最终半导体芯片的数百倍。在 1972 年初，这些图纸的尺寸通常为 48 英寸 x 60 英寸或更大。下一步是制作与实际电路大小相同的每个电路层的掩模。通常，制作一个电路需要使用四到八个不同的材料层。每个掩模母版都被小心地切割成一片剥离涂层材料（一个流行的品牌是 Rubylith，它仍然用于图形艺术应用），使用的设备有点像反向数字化仪，只是它是手动操作的。如果操作员想要创建一个矩形，他或她会切割构成矩形的四条线，穿过顶层材料，但不穿过底层材料。然后通过去除划线内的剥离涂层材料来创建矩形区域。这是一个非常耗时的过程，并且容易出错。
下一步是将这些代表不同电路层的剥离涂层材料通过照相技术缩小到集成电路的实际尺寸。这项工作需要使用大型定幅相机完成。用于制造电路的物理掩模版是使用一种名为步进光刻机的精密仪器制作的。这基本上就是取出电路层的源膜，然后将其复制多次，直到能够容纳在与晶圆实际尺寸相同的掩模版上。20世纪70年代初，典型的晶圆尺寸为直径4英寸或更小，而如今最先进的晶圆尺寸为12英寸。
这种用于生产集成电路掩模版的方法存在几个问题。首先，速度慢且容易出错。虽然有摄影技术可以用来验证单个掩模版的准确性，但问题往往要等到生产出一批测试电路后才能被发现。
其次，电路变得越来越复杂。当时，英特尔的戈登·摩尔提出了摩尔定律，该定律指出半导体芯片上的逻辑元件数量每18个月就会翻一番。内存芯片和微处理器的尺寸开始快速增长，显而易见的是，几年之内，业界将需要一张篮球场大小的纸张来布局新的电路。像内存电路这样的芯片具有很高的重复性，但现有的手工流程将每个内存单元视为一个单独的元件。
第三，仪器制造商开始生产由数字数据驱动的掩模制作设备。使用这些仪器的唯一方法是将原稿转换为数字格式。这三个问题的结果是，一个行业已经成熟，可以实现自动化。
Calma 成为半导体行业的主要系统供应商
Calma 的销售副总裁是汤姆·凯恩 (Tom Cain)，他曾是海军上尉，住在马里兰州贝塞斯达。他之所以被聘用，是因为 CALMA 早期的数字化仪主要销售给政府测绘机构，例如陆军地形司令部和空军航空图和信息中心。我于 1972 年 2 月受聘于 CALMA，负责加州和亚利桑那州半导体行业的业务。
当时，Calma 只向英特尔出售了一套双站式 GDS 系统。该公司几乎没有销售资料，也没有市场营销，而且还面临着 Applicon 和 Computervision 等几家实力强劲的竞争对手的竞争。
Calma 的优势在于它位于硅谷中心地带。此外，它对这个市场的策略也与 Applicon 和 Computervision 不同。Calma 专注于半导体公司的制造，而 Applicon 则专注于芯片布局设计。Applicon 在西海岸的代表是 Dick Spann，他是该公司的创始人之一，曾是林肯实验室的软件开发人员，后来成为 Adage 的总裁；Computervision 的代表是 Bob Gauthie，后来成为该公司的营销副总裁。
到1972年末，GDS系统的功能能力较第一代出售给英特尔时已有显著扩展。最初，它只能处理水平和垂直线条。即使是绘制45°线条也颇具挑战性。但Sukonik实施的基本单元导向架构设计精良。Sukonick和后来加入公司的程序员能够在不降低其基本显示操作速度的情况下为系统添加功能。这种单元导向架构还使开发团队能够扩展系统以处理绘图应用，包括将文本放置在符号旁边或符号内部，并进行水平和垂直对齐。经过一系列小规模的改进，GDS系统逐渐发展成为一个基本的绘图系统。
与此同时，本德斯努力控制CALMA产品的成本。例如，随着GDS软件需求的增长，公司不愿将Nova 1200的内存从8K字增加到12K字。当时的计算机使用的是磁芯存储器，而不是半导体存储器，而额外的4K字会使GDS系统的成本增加数千美元。
当时，公司面临的主要制造难题是GDS系统组装完成后的硬件测试。主要组件是一个大型背板，其中包含系统的所有互连逻辑，包括高速图形接口以及与绘图仪、数字化仪等外围设备的接口。这些面板采用绕线工艺，这意味着每根电线的末端都需要手工缠绕在特定的连接器上。尽管负责这项工作的女工们非常细心，但错误还是难免出现，而且查找起来非常耗时。CALMA将系统检验流程作为培训现场工程师的主要手段。虽然该流程效果不错，但检验每个系统仍然需要数周时间。采用绕线工艺的优势在于可以快速进行设计变更，并在必要时将其整合到现场已有的系统中。
Calma 支持多种不同的输出设备。典型的系统包括 CalComp 滚筒式或平板式绘图仪，以及用于生成检查图的 Xynetics 平板式绘图仪。CalComp 平板式绘图仪还可以配备切割装置，使用前面描述的剥离涂层材料制作 IC 掩模母版。另一方面，Xynetics 绘图仪是一款速度极快的笔式绘图仪，它使用磁性技术来固定和移动绘图装置。Calma 还开发了用于驱动光学设备的软件，例如由 DW Mann 公司生产的用于生成掩模版图的设备。到 1973 年中期，Calma 已将 GDS 系统出售给许多半导体制造商和服务公司，这些公司负责该行业的掩模版制作任务。除了英特尔之外，客户还包括美国国家半导体、摩托罗拉、罗克韦尔、MicroMask 和 Transmask。
此时，公司已获得充足的收入，得以加强其工程和软件开发活动。最初的举措之一是创建一个编辑站，使用 Computek 平板电脑和触控笔代替大型数字化仪作为用户输入设备。GDS 软件的扩展也取得了实质性进展，使其涵盖了基本绘图、印刷电路板布局和图稿生成等功能。此外，在 Roger Sturgeon 的指导下，公司启动了地图应用程序的开发。业界首批面向用户的开发语言之一——图形编程语言（GPL）于 1974 年推出，随后于 1975 年实现了以任何角度处理集成电路元件的功能。
新型机械CAD系统的开发
如第十二章所述，Calma 于 1976 年在圣地亚哥聘请了 David Albert 和许多前 Computervision 程序员。当 Computervision 决定整合其软件开发业务时，这些人中的大多数都拒绝了 Computervision 迁往波士顿地区的提议。最初，Albert 和他的同事考虑创办自己的软件公司，而 Calma 就是他们最早的潜在客户之一。除了 Albert 之外，这个团队的主要成员还有 Jerry Devere、Glen Peterson、Ron Ianneta 和 John Kaufman。当时担任 Calma 研发活动负责人的 Art Colmeyer 建议他们以正式员工的身份加入 Calma，而不是以承包商的身份工作。经过几个月的谈判，圣地亚哥团队成为了 Calma 的一部分，并着手开发新的 CAD 系统。
由此产生的产品名为 DDM（设计制图与制造），于 1977 年推出。用户可以显示多达六个独立的三维模型视图，并且对任何一个视图的更改都会立即反映在其他视图中。几何构造操作可以在一个视图中启动，并在另一个视图中继续。隐藏线软件速度特别快，模型视图可以隐藏线并显示，或以单独的线型显示。隐藏线可以在六个独立视图中以不同的方式显示，六个视口也可以具有单独的缩放比例。用户可以使用配备数字化仪的工作站或使用平板电脑和手写笔或触控笔的设计/编辑工作站与系统交互。所有命令都显示在数字化仪或平板电脑菜单上。这些菜单由键盘命令输入和可编程的 32 功能键盘补充。
DDM 最初是为在 Data General 计算机上运行而编写的，与该公司的其他系统类似。它采用 FORTRAN V 编写，并使用了 Data General 实时磁盘操作系统 (RDOS) 的修改版本。每个工作站都包含两个显示器，一个用于图形，一个用于字母数字数据。这种设置是由于当时使用的泰克存储管显示器不利于显示快速变化的字母数字信息。这与 Calma 用于其他应用程序的配置类似。字母数字屏幕主要提供用户提示，包括当前正在执行的命令的选项列表。
自 20 世纪 70 年代初以来，快速的系统响应时间一直是 Calma 系统的标志，并且 DDM 在这一软件和硬件特性方面保持一致。
DDM 很可能是第一个以双精度 64 位格式存储几何数据的机械 CAD 系统。该公司的销售资料声称，DDM 显示三维模型的速度比竞争系统显示二维图像的速度更快。
一种名为 DAL（设计分析语言）的用户开发语言从一开始就是 DDM 不可或缺的一部分。DAL 允许用户访问所有 DDM 命令，而一些竞争系统则限制哪些功能可以合并到用户程序中。DAL 还用于对重复的命令集进行分组，以便它们可以在一次操作中执行，将科学公式合并到几何创建操作中，并将 DDM 与现有的 FORTRAN 程序接口。DAL 创建了一种中间目标代码，每次执行时无需重新编译。相反，它以类似于当时 BASIC 程序的解释方式运行。这些程序可以保存在库中，并通过名称或将其分配给菜单项来执行。该公司的宣传资料声称，生产率通常可以提高 7 倍，而使用专门的 DAL 程序可以实现 50 倍的提高。[1]
DDM 本质上是一个具有曲面几何功能的线框建模系统。该曲面几何软件由犹他大学的研究人员合作开发，可以处理平面、圆柱体、旋转曲面、直纹曲面、圆柱体以及雕塑曲面或自由曲面。曲面几何是一个可选包，是上述隐藏线去除操作所必需的。参见图 11.2。Calma 提供的其他 DDM 应用程序包括用于进行运动学和有限元建模以及数控带准备的软件包。数控带准备程序可以生成用于轮廓加工、型腔加工、车床加工以及 3 轴和 5 轴曲面加工的刀具路径。
Calma 出售给联合电信
1978年8月31日，卡尔玛公司被联合电信公司（United Telecommunications）以每股约29美元（约合1900万美元）的价格收购。联合电信公司如今更名为斯普林特公司（Sprint Corporation），是一家主要的移动电话服务提供商。下表显示了卡尔玛公司在20世纪70年代的财务增长情况。该公司的财政年度截至8月31日。主要问题是，该公司似乎一直缺乏现金（1977年8月31日现金不足2万美元），而且应收账款通常规模巨大，经常超过150天的销售周期。
财政年度 收入 收益
1971 67万美元 （293,000 美元）
1972 1,586,000 179,000
1973 3,462,000 412,000
1974 6,146,000 562,000
1975 6,919,000 438,000
1976 9,484,000 747,000
1977 14,279,000 1,230,000
联合电信收购 Calma 后，对该公司管理采取了放任不管的态度。现有管理团队保持不变，包括：
鲍勃·本德斯 – 总裁
Lemuel Bishop – 财务副总裁
Arthur Collmeyer 博士 – 研发副总裁
尤金·艾默里奇 – 营销副总裁
Paul Kemp – 销售副总裁
1979年末，该公司的主要业务仍然是集成电路设计和PCB的电子原图生成系统。当时，大多数观察家认为Calma是半导体行业最大的图形系统供应商。1978年，GDS软件被移植到32位Data General计算机上，该公司开始提供支持电子束图形生成机的软件。随后，在1979年，公司推出了高分辨率彩色图形终端，并支持高速静电绘图仪。当时典型的存储管工作站如图11.3所示。
该公司也开始在机械CAD市场占据重要地位，并销售测绘和工程设计系统。在这些领域，主要客户包括布鲁克林燃气电力公司（Brooklyn Gas and Electric）和安大略水电公司（Ontario Hydro）。Calma发展迅速，销售额几乎每12个月翻一番，拥有约500名员工，1979年的收入估计约为4000万美元。这与当时Applicon、Auto-trol Technology和M&S Computing（Intergraph）的收入水平大致相同。
到1980年中期，CADEC已发展到拥有六个使用该软件的beta测试站点的程度，其中三个在美国，另外三个在国际上。美国的主要用户是波士顿的Stone & Webster。最终，CADEC演变成了下文描述的Calma的Dimension III产品。[2]
原文链接：https://www.shapr3d.com/history-of-cad/calma