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如果光刻機卡了中國芯片的脖子 工業軟件則卡住了頭

|原發: 企業觀察報

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作者 高匯


“非常抱歉,剛剛接到通知,根據美國政府最新的進出口管制名單,無法為您繼續服務,后續請關注學校通知。”6月初,受美國商務部5月底更新的“出口限制實體清單”影響,哈工大、哈工程的師生收到了美國MATLAB軟件停止服務的郵件。


這是繼華為被美國禁用EDA(電子設計自動化)軟件之后,中國工業軟件再次顯出受制于人的尷尬局面。


中望軟件掌握二三維CAD核心技術,讓國產CAD軟件拉近了與國外工業軟件的距離。


20年的差距


工欲善其事,必先利其器。工業軟件是芯片及當下工業制造領域的頭部環節,也被稱為人類基礎學科和工程知識的集大成者。


按照產品形態、用途和特點的不同,工業軟件市場可進一步細分為研發設計軟件、生產控制軟件、信息管理軟件以及嵌入式軟件。


工業軟件最難攻克的三方領域分別是CAD(設計類)、CAE(仿真類)、EDA(電子設計自動化),廣泛應用于汽車、飛機、游輪等工業制造業。其中EDA用來完成超大規模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計(包括布局、布線、版圖、設計規則檢查)等流程的設計方式。


“所有的工程師,沒辦法只靠手畫出上億個晶體管。”相關業內人士表示,對于中國芯片而言,EDA被以美國為代表的發達國家卡脖子,一旦禁用,整個產業鏈就會癱瘓。


EDA誕生于美國硅谷,惠普和英特爾等在上世紀70年代中期,經過在企業內部探索之后才形成單獨的產業。


美國著名的Synopsys、Cdaence軟件,先后在硅谷創業,與谷歌、蘋果毗鄰而居。


工業軟件是無數知識的結晶,絕對的跨學科領域,它涉及諸多基礎學科、力學等,其本質是把物理公式寫入軟件,讓軟件快速實現預算等。


例如飛機、汽車及游輪的前期設計中,就要計算出空氣和水的流動,對產品現實應用中的阻力與影響,這是一種非常典型的應用,叫計算流體力學(CFD)。


工業數據的要求是精確。因為要模擬出幾千個零部件的運動過程,計算每一個零部件在空間當中的位移,及幾個零部件之間相互作用力,否則,設計得再完美的汽車也可能根本造不出來。


在CFD這一領域,中國完全依賴于美國。


“現在在工業產品中,CFD分析已經完全取代實驗。”美國密歇根大學CFD界泰斗Philip.L.Roe教授評價說,如果美國、歐盟認真執行相關禁售政策,中國的汽車、飛機設計都要回去吹“風洞”了。


“作為短板,中國真正要趕上需要一二十年時間。”中國工程院院士倪光南表示,中國在工業軟件方面落伍,并不是沒有市場、沒有人才、沒有技術,主要還是思想上缺乏認識。


目前,全球工業軟件前三名分別是美國Ansys、西門子和法國的達索。然而,問題的關鍵是,歐盟和美國有著千絲萬縷的聯系。


在2019年,美國對華為禁令剛開始時,被稱為王冠級的美國Ansys就被禁售,該公司的名片級產品——fluent就在禁售之中。臺積電、聯發科都是其客戶。


除光刻機外,在工業軟件領域,美國依然操控全場。


三大歷史原因


“不止在芯片設計生產領域,包括模具、數控機床、機械制造、機器人、汽車、激光、航空等各個工業領域,中國企業用于設計、加工、分析的工業軟件,幾乎都被歐美所壟斷。”南京中科川思特軟件科技公司總載金自力發文表示。


據中商產業研究院預測,2020年中國工業軟件市場規模將突破2000億元,2024年將達到3000億元。而目前,中國80%的研發設計軟件、60%的生產控制軟件被國外品牌占領。


在國產工業軟件遠不如國外的現實情況下,龐大的市場蛋糕,被國際軟件商牢牢占領著。


“中國作為工業大國,工業軟件必須實現自力更生,才能確保科技安全、經濟安全。”相關業內人士向《企業觀察報》表示。


中國工業軟件為何如此落后?


除中國起步晚于西方發達國家,及學科高難度外,在業內人士看來還有一系列原因阻礙了中國工業軟件的發展。


就像倪光南說的那樣,在大多中國人的觀念中,科研投入“軟”不如“硬”。直覺上認為硬件設施更重要。


例如華為事件,大多新聞或信息,都在講光刻機、離子注入機等高端芯片生產制造裝備,并引起國家高層重視,投入千億基金大力發展國產高端集成電路制造裝備,卻無人關注到工業軟件。


“投資軟件開發,沒有硬件帶來的實際參觀效果好。”相關業內人士表示,沒有更多實物展示,某種程度上就無法引起相關領導的重視。


這一思想的認知,直接導致中國工業軟件在過去的歷史歲月中,沒有得到相應的政策扶持與投入。


對比中美在工業軟件的投入與扶持,可一目了然。


以美國對華為禁售的EDA軟件為例。2018年8月,由美國國防部牽頭,開展電子復興的“ERI計劃”顯示,鑒于美國在EDA領域發展“落后”的表現,在未來五年內投入15億美元,加速行業發展。作為美國EDA軟件巨頭,Cadence公司獲得2400萬美元的資助。而這,只是多年來美國給予該公司各種政策扶持中的一項。


“美國所謂的復興并不是落后,只是領跑不明顯,要擴大優勢。”相關業內人士如是表示。


一組統計數據表明,中國在十五、十一五期間,對相關領域的各類政策投資,總額只在5000萬人民幣,在十二五期間不超2億元。


也就是說,美國對該行業一年扶持的強度,等于中國15年投入的50倍。


“軟件的工業級應用,要求穩定可靠、界面友好,通常需要3年至5年,才能開發出一套穩定可靠、市場接受的產品。”金自力表示,在整個軟件開發過程中,企業由于沒有任何收入,又需要大量資金去支撐研發人員高額薪資,使企業運營非常困難,很難在短時間內研發出好產品。


因此,扶持力度的大小,直接決定行業人士的薪酬待遇高低,以及是否留得住高級專業人才。


“在美國三線小城實習3個月,工資總額10萬多人民幣。”曾在西門子某子公司動畫組實習的網友“極客隊長Geeklead”在官方微博、虎嗅自媒體表示,同行業的中美工程師薪酬標準相差很遠。


相關網友表示,中國的工業軟件工程師月薪從5000元到3萬不等,平均月薪大概在1.5萬元左右。


“以仿真類的CAE軟件為例,更像數學、物理、機械和軟件的綜合體,如果軟件出現問題,需要憑借個人行業經驗去判斷,同時還需要有軟件代碼開發能力的復合型開發工程師。”金自力表示,這樣的工程師在國內非常稀缺。


金自力表示,稀缺必然導致薪資成本水漲船高,同等工作時間下,開發人員薪資需要高出互聯網或者大型公司薪酬的50%左右,才能招聘到合格的開發人員。


思想觀念上的偏差、政策扶持的缺失,及專業人才的稀缺,導致中國工業軟件發展緩慢。


“工業軟件是和機床、光刻機一樣重要的工業實力。”倪光南教授一再表示,要改變軟件不重要的思想。


走在崛起的路上?


在西方國家處于壟斷地位的情況下,培養有自主研發能力的中國工業軟件企業,已迫在眉睫。


2020年6月5日,在EDA、Matlab兩款軟件相繼被美國禁用之后,教育部和工信部聯合印發《特色化示范性軟件學院建設指南(試行)》,再次重視國產工業軟件人才的培養。


《建設指南》明確了,特色化示范性軟件學院十個方面的建設任務,尤其指出,要圍繞關鍵基礎軟件、大型工業軟件、行業應用軟件、新興平臺軟件和嵌入式軟件對人才的特色化需求,建設完善針對軟件新技術、新模式、新業態的課程和實踐能力教學體系。


除重視專業人才培養外,財政部、工信部及國家稅務總局,也在密集出臺相關扶持政策。


2020年3月25日的疫情期間,中國工業和信息化部新聞發言人謝少峰,在國務院疫情聯防聯控發布會上表示,將集中力量解決關鍵軟件卡脖子的問題,著力推動工業技術的軟件兒,加快推廣軟件定義網絡的應用。同時將在其他政策方面大力扶持。


早在2019年,中國財政部和國家稅務總局聯合發布的《關于集成電路設計和軟件產業企業所得稅政策的公告》表示,設計和軟件產業的企業在企業盈利之后,直接給予兩年免稅、三年減半的稅收優惠政策。


堅持自主研發,掌握核心技術,國產工業軟件走在崛起的路上。中國工業軟件企業也在奮力追趕。


還有中國唯一自主研發國產機器人生產線仿真,及三維復雜軌跡離線編程的南京中科川思特軟件;以及廣東省的中望軟件,逐步打破了我國2D CAD軟件領域由歐美主導的局面,其擁有的3D CAD產品的幾何建模引擎術,是目前已知的國內唯一自主三維建模內核技術,也已具備底層開發能力。


據了解,憑借持續進步的二維CAD平臺技術和產品,中望已逐步進入寶鋼集團,國家電網、中車等集團性大客戶應用。


相關材料顯示,中望軟件作為研發類設計軟件(CAD/CAE/CAM)領域的典型代表,截至2019年底,在全球建立了5大研發中心,占員工總人數的52.40%,持續為CAD技術的迭代升級提供足夠研發支持。


強大的科研需要源源不斷的資金投入。2019年設立的科創板,能為當下國產工業軟件企業間接打開融資的大門、使其具有強勁的內生動力嗎?


“設立科創板就是落實創新驅動和科技強國戰略的重大改革舉措。”中國政法大學商學院院長、MBA中心主任劉紀鵬對《企業觀察報》表示,科技創新離不開長期資本的引領和催化。


劉紀鵬說,資本市場對于促進科技和資本的融合、加速創新資本的形成和有效循環,具有至關重要的作用。


(編輯:王星


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