很难确定一个行业的开始日期，以半导体为例。Bardeen, Brittain和Shockley 于 1947 年 12 月 16 日开启了第一个工作晶体管，但贝尔实验室直到 1948 年 6 月 30 日才向全世界宣布这一事件，直到 1951 年才通过许可其晶体管专利开启半导体行业那么，您认为半导体行业的起点在哪里？

　　在 20 世纪 50 年代末和 1960 年代初，Pat Pistilli在贝尔实验室团队担任工程师，该团队正在为美国正在开发的反弹道导弹 (ABM：anti-ballistic missile 系统保障计划开发新型实时计算机陆军保护美国的洲际弹道导弹设施免受多枚来袭核导弹的威胁。为了降低成本，安全保障组织需要利用再入弹道学上的细微差别来区分实际核武器和诱饵武器。为此，保Safeguard Program 需要一台非常快的计算机来分析来自陆基相控阵雷达系统的大量信号，该系统可以同时跟踪多个目标。该计算机所需的估计速度为每秒 1000 万条指令 (MIPS)，由多处理器系统提供，每个处理器的运行速度为 1.5 MIPS。

　　北达科他州卡瓦利尔县的 Stanley R. Mickelsen 安全保卫综合体使用由地下发电厂（左）供电的相控阵雷达（右）

　　20 世纪 60 年代初，最大、最快的计算机是由单个晶体管构建的。 IC 尚未成熟到可以在系统中使用的程度。 Safeguard 计算机由小型模块构建，每个模块包含三个或四个分立晶体管。这些模块排列在 33×24 英寸的载板上，然后用绕线手工互连。这些载板被插入称为框架的冰箱大小的单元中，并通过背板互连。Pat Pistilli表示，Safeguard 电脑的冰箱大小的框架占据了四个房间。 （贝尔实验室熟悉绕线构造技术，因为它在其电话交换局的机电交叉开关中使用了这种类型的互连。事实上，贝尔实验室开发了该技术，随后将绕线工具制造外包给 Keller Tools。 ）

　　Safeguard 计算机项目的规模和复杂性促使 Pistilli 开发了一种自动化系统，用于在载板上布置（放置）大约 30 个不同的标准化晶体管模块并将它们互连。从概念上讲，这些模块类似于当今用于 ASIC 设计的标准单元。 Pistilli 的系统称为 BLADES（贝Bell LAbs DEsign System)），将模块放置在载卡上，并将 Wire-Wrap 电线布线到各个模块。 BLADES 将每个载板所需的设计、布局和调试时间从六个月减少到一个月。由于存在管理电线布线方式的规则，BLADES 还包括一个早期的设计规则检查器。

　　BLADES 软件在基于管（tube-based）的 IBM 704 计算机上运行，该计算机可以寻址 8096 个 36 位字的磁芯存储器，并具有 32 个磁带驱动器（magnetic tape drives）。当 Gardner Denver 开发出一种可以自动布线、切割、剥离和缠绕电线的自动化绕线机时，Pistilli 开发了一种，允许 BLADES 计算机使用自动化 Gardner Denver 机器直接制造载板。载板的自动化生产将板的制造时间从一个月减少到一两天。 BLADES 显然是一个早期的 EDA 系统。

　　EDA 会议的想法源于 Pistilli 与一位在 IBM 从事类似自动化工作的朋友喝酒时产生的想法。这位朋友的名字叫 Joe Behar，在 IBM 从事图形显示工作。两人定期会面，并意识到与更多也在应对类似挑战的工程师会面会很有用。 Pistilli 和 Behar 在 1962 年迈阿密举办的 IEEE 研讨会上组织了“物以类聚”（a Birds of a Feather）会议，该会议非常成功，Pat 和 Marie Pistilli 于 1964 年承办了第一届 SHARE 研讨会。该研讨会接待了 130 多名与会者并盈利。到了第三年，Pistillis 放弃了“SHARE”这个名称，该活动也被称为“DAC”。

　　60 多年来，DAC 一直是人们开发或使用计算机来解决电子行业设计和制造挑战的熔炉。最初，由于没有商业 EDA 行业，大型系统制造商和半导体制造商都在编写自己的软件。除了贝尔实验室和 IBM 之外，许多大学也在进行重要的 EDA 软件开发，包括加州大学伯克利分校 (UC Berkeley)、加州大学圣地亚哥分校 (UCSD)、加州大学欧文分校 (UCI) 、南加州大学 (USC)、卡内基梅隆大学、密歇根大学、麻省理工学院、德克萨斯大学奥斯汀分校和斯坦福大学等等。通用电气、英特尔、RCA、德州仪器等已经达到足够规模的半导体制造商也在开发自己的EDA软件工具，并创建了大型设计自动化部门来开发和维护这些工具。

　　来自这些不同组织的代表发现 DAC 是分享设计自动化想法并争论这些想法优点的理想场所。随后，一些更具创业精神的 DAC 与会者开始创办公司，向电子系统公司和半导体制造商提供商业 EDA 工具。商业 EDA 行业始于 20 世纪 60 年代，但直到 1984 年（即该活动创办 20 年后）才在 DAC 上正式展示其产品。在我 1986 年的第一次 DAC 上，会议的执行委员会已经在讨论如何在仅仅两年的展品容纳之后，不让商业展品将活动变成“马戏团”。这是一次公开会议，据我记得，讨论非常激烈。

　　商业 EDA 公司在 20 世纪 60 年始出现，并形成了某种趋势。在每一代更先进的新 EDA 工具中，三个公司往往占据主导地位。第一代 EDA 是数字化时代。计算机和数字化仪（Computers and digitizers）开始取代包括电气和电子工程在内的所有工程学科中的绘图台和机械绘图机（drafting tables and mechanical drafting machines）。

　　在深入研究这三个先驱公司的历史之前，了解 20 世纪 60 年代初期的电子设计状况非常重要。毫无疑问，您一定见过大型工程绘图的照片，里面摆满了绘图台和机械绘图机。尽管这些照片大多数代表机械、航空和土木工程操作，其中设计了汽车、飞机和结构，但电子设计是相似的。工程师会使用自动铅笔和橡皮在大张牛皮纸上绘制框图或原理图来开始电子设计。从那时起，设计可能会成为印刷电路板，或者最终成为集成电路。然后，电路板或 IC 布局设计人员会将原理图设计转换为物理布局。

　　在 CAD 系统出现之前，多层电路板的开发是通过使用黑纸皱纹胶带和预切粘合垫手工粘贴迹线来开发的。 Bishop Graphics 是这些布局材料的主要供应商。最终，Bishop Graphics 及其竞争对手开始为晶体管和 DIP IC 等流行元件生产图案。这些多焊盘图案有助于加快电路板设计速度，但这仍然是一个缓慢且容易出错的手动过程。 （注：我在 20 世纪 60 年代和 1970 年代初在高中时使用这些产品设计电路板。） 手工编带板（Hand-taped boards）很有特色。这些板上通常没有直的电路走线，只有弯曲的电路走线。

　　IC 设计需要更高的精度来制作图案掩模（photographic mask）布局。 IC 布局人员开始擅长从一种称为剥离涂层的材料上切割掩模设计。最著名的剥离涂层品牌是 Ulano Corp 的 Rubylith，该品牌在商业图形行业非常受欢迎，这一行业比 20 世纪 60 年代的芯片制造规模大得多。

　　IC 掩模设计者熟练地切割和剥离红宝石片材（peeling sheets of Rubylith），以生产放大的光刻掩模，然后将其光学缩小到实际尺寸以用于 IC 制造。在切割红宝石时，需要稳定的手和高度集中的注意力才能使用 X-Acto 刀。与电路板层的图案制作一样，IC 掩模制作是一个缓慢且容易出错的手动过程。幸运的是，早在 20 世纪 60 年代，IC 就只需要很少的掩模。然而，随着 IC 变得越来越大，掩模层数量不断增加，整个流程自动化的压力也越来越大，电路板制造也是如此。

　　从手动掩模制作转换为自动化掩模制作的第一阶段是将手绘掩模数字化，然后使用数字化文件驱动光绘图仪，将数字化图案直接写入照相胶片上。

　　第一家提供此类系统的公司是 Calma，该公司于 1964 年由 Ron Cone、Calvin 和 Irma Louise Hefte 以及 Jim Lambert 创立。 Calma 的第一个产品是大型平板数字化仪（digitizer ），可以将图纸或其他片材中的数据数字化。这些数字化仪用于从地图制作到印刷电路板和集成电路制造的多种应用。 Calma 数字化仪使用受限制的光标，通过 X 和 Y 电缆将其固定在数字化表面上。由于 X 轴和 Y 轴可以独立锁定，Calma 数字化仪特别适用于数字化印刷电路和半导体设计，因为它们可以轻松绘制水平和垂直直线。这些数字化仪会将数字化坐标输出到穿孔卡或磁带上进行存储。

　　最初，Calma 数字化仪基于使用硬连线逻辑的专有电子设备。 （对于微处理器来说还为时过早。）Calma 随后开发了一种基于 16 位 Data General Nova 1200 小型计算机的数字化仪新。与早期的硬连线数字化仪一样，计算机化数字化仪将数据输出到穿孔卡或磁带。高端设备将数据存储在硬盘上。然后，在 1969 年中期，Calma 聘请了 Joe Sukonick，他为 Nova 1200 小型计算机开发了附加软件，将数字化仪转变为交互式图形系统。他开发的系统出现于 1971 年，被称为图形数据站或 GDS。与当今的大多数系统一样，Calma 的 GDS 通过使用泰克存储管显示器（Tektronix storage tube display）添加了图形交互性。

　　LeadIC Design Canada 首席战略官、《CMOS IC Layout: Concepts, Methodologies, and Tools》一书的作者 Dan Clein 最近在 LinkedIn 一篇有关芯片设计早期的帖子中发表评论，回忆了他在摩托罗拉的日子半导体行业早在 1984 年就开始使用 Calma CAD 系统进行 IC 设计。当时，Clein 使用彩色铅笔、半透明塑料聚酯薄膜和 Calma 数字化系统来开发各种 IC 掩模层。他用红色铅笔表示多晶硅 FET 栅极层，表示扩散掩模层，绿色表示 P+ 离子注入层，紫色表示 n 阱扩散，蓝色表示单金属掩模层，黑色表示接触切口。除紫色外，这些颜色与第 64 页中描述的颜色相同，并用于在 Mead-Conway 开创性的书籍《Introduction to VLSI Systems》中的色板图像上说明 IC 层。

　　Clein使用具有三种不同比例的三角尺制作了一个大型背光灯台，使特征缩放变得更容易。绘图比例为 1000 倍，因此图纸上的一毫米代表最终 IC 掩模上的一微米。这是一个完全手动的设计过程，因此存在很多错误和重新绘制的线条。 Clein 使用可充电电动橡皮擦来帮助纠正错误并做出 ECO 改变。当图纸完成并检查后，每张聚酯薄膜都通过 Calma 系统手动数字化。

　　（作者注：20 世纪 70 年代中期，我在 Hewlett-Packard 使用相同的设计技术来定义电路板的掩模层。）

　　尽管公司被出售，其产品也从市场上消。