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◆历史经验告诉我们,越是被外企垄断的,越是要打破;越是困难的,越是要攻克。 8 x" p3 g* V; g6 L) ?# ~1 ^
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, L# i9 K0 N8 v u, F作者:正解局本文授权转载自:正解局(微信ID:zhengjieclub)
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" t9 ?) M4 o c4 L$ w1 y最近,中国科技界最轰动的事情,莫过于华为正式发布鸿蒙系统。
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长久以来,中国制造忍受着“缺心少魂”之痛,“心”指的是芯片,“魂”说的是操作系统。随着我国在芯片、操作系统等领域的研发与突破,“缺心少魂”的局面正在改善。- T; \- [; d, o! ~3 a
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5 C9 I6 ^; p- S- w# Q K然而,在为华为鸿蒙欢呼后,还应冷静的看到,中国制造仍有一大软肋。
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: i2 N9 K5 _8 \2 ^1 K! J6 g' _( r这就是工业软件。4 m8 q; O3 D7 C! F) n; N; b2 \
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1. 落后20年,80%被外企垄断
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* s \# s/ t5 o3 b, `工业软件,顾名思义,就是指工业范畴使用的软件。大致可以分为研发设计类、生产调度和过程控制类,以及业务管理类。 (工业软件分类)
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0 d" ^( s W2 X' J; ~3 C最具代表性的工业软件,是EDA。
9 t: R) S6 q! d& _其实,芯片制造的第一个环节是设计。这就需要工业软件EDA。 (芯片制造流程)
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0 V# h: c( ^ qEDA,即电子设计自动化。在EDA出现之前,设计人员必须手工完成芯片的设计、布线。6 J4 Y1 Q- [4 X) B5 F' q( x) v
7 M) z6 v8 w6 W3 K% k1 H随着技术进步,芯片集成度不断提升。最早的芯片只有几千个晶体管,现在的任何一部智能手机里的芯片,都集成了上亿个晶体管。如此大规模的器材摆放和绕线,无法靠手艺完成。5 v) L6 y1 G( Q% o% |. Q
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EDA软件的出现,解决了这一问题。通过EDA软件平台,设计者借由计算机自动完成逻辑编译、简化、分割、布局、布线和仿真,直至对特定目标芯片完成各项工作。 (EDA软件设计界面)
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5 h0 Z) N0 j( S5 Q* o能否设计出更高性能的CPU,既取决于设计团队的专业知识,也取决于EDA软件。没有EDA软件做产品设计,再高端的设备、再精湛的工艺也得“歇菜”。0 y) X2 d7 A& B6 Y, A9 \4 [1 h
; e1 c6 M8 `$ d! u& l! g3 v& d! B因此,EDA软件被视为工业软件的尖端,代表了一个国家真正的研发创新。
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经过不断的市场洗牌,EDA行业已经从百家争鸣变成了三足鼎立 ,成为一个高度垄断的行业。
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% y0 j* T5 y8 D. J- h目前,Cadence、Synopsys和MentorGraphics稳居行业前三,占据整个行业营收的70%。 (2018年中国大陆晶圆制造用EDA软件供应商排名)
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华大九天是中国自主EDA的佼佼者,经过多年积累,研发出了一批特色方案和工具。
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/ F1 @ V6 Y5 Z! e7 p3 z然而,有分析指出,中国本土EDA企业和国外EDA三大巨头存在的技术差距在20年以上。 (中国主要EDA企业产品与服务领域)
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& d( H+ [8 ]; x0 H( Z& Y& u' j7 z! W4 \EDA软件还只是工业软件中的冰山一角。实际上,中国工业软件已经被外企垄断,有数据显示——! e) ~: Z' s3 F: K# F+ v" K
9 P- _, Q! i) [: w8 D. I中国80%的规划软件、50%的制作软件、95%的效劳软件被外企占据。
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! l& s$ Q/ | e. K核心技术部分,更是大多数都被外企掌握。7 h" Y: G6 k8 H+ ^7 ]
1 t/ @$ Y0 M* C! }9 Z3 N d, \3 R中国是世界最大的制造工厂,拥有庞大的制造企业、技术人员,可以生产全球最齐全的工业门类,却没有自主可控的顶尖工业软件。
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2. 工业软件有多重要,短板的危害就有多大
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) `" M5 w/ H2 j" G3 `7 U* J如果说,以前软件只是硬件的附属物,那么,现在的软件已反客为主,成为了机器的大脑和神经,主宰了机器世界的运行逻辑。& s* e0 L3 \: z) e! ~3 [
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今天,一个没有软件的世界是不可想象的。' [; Z* k" c: ?* f9 {
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正因如此,工业软件有多重要,短板的危害就有多大。2 v$ U- {* j' h1 F% e5 `
7 }9 [4 \! v% o" z% G' E. F没有工业软件,智能制造就是空想。
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2 O: l/ f) \1 n; x0 X提起智能制造,人们谈论最多的工业互联网、人工智能和大数据。殊不知,抹去这些新潮的概念,最内核的是工业软件。0 l3 L& S" {# U& K9 Y; U2 L
) y& ?4 X- W- c智能制造涉及硬件、软件、网络、计算等多种技术和制造技术的融合,而工业软件是其中最为关键的技术。无论是硬件、网络、计算等技术和制造工艺融合,都离不开软件定义、编码和封装。
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没有自主可控的工业软件,智能制造就无从谈起。
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警惕安全后门,敲响安全警钟。
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工业软件涉及工业制造、企业管理的各个方面,存储、处理大量数据,一旦泄密,后果不堪设想。
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3 L2 C! j8 S( O) ~6 u3 @0 D2011年,法国达索公司旗下的机械设计软件——SolidWorks,被爆料存在安全“后门”,将个人计算机上的信息泄露给他人。 (相关报道)4 H( X; s4 v% I: q- Q$ ?
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虽然Solidworks予以否认,但因为这款软件在中国应用非常广泛,事关重大。国家相关部门随即通知各军工企业停止使用该软件,以防资料被窃取而导致可能的泄密事件。工信部也下发通知,要求加强工业控制系统信息安全管理。! M, l& t, d# D% p; \
% y+ d1 ?! o' y( A" m1 s实事求是,外国软件一般情况下不会有安全问题。但要知道,软件毕竟是一种特殊的商品,通过一定的技术手段,可能被制造者或是黑客异地控制。4 r! i0 n; P5 I/ _' N
, L" s! t( U! [7 H% f& J我们不能将国家的信息安全寄希望于外国软件的商业道德与自律,加快研发自主可控软件,是保证中国信息安全的重要手段。0 a6 F9 D6 K. ^; ~/ U
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依赖外企,易被卡脖子。: D! p& Z8 `$ r" j
+ S3 [2 @/ ]! Q Q$ _' r去年4月,美国商务部下令禁止美国公司向中兴出售元器件、软件等产品。随后,全球最大电子设计自动化公司Cadence的内部邮件流出,邮件称将停止对中兴服务。 (邮件内容), R- d, Y& {2 q7 y+ K
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0 x8 l& Q2 ~3 K1 q5 U" l8 x2 }可见,在美国制裁中兴的事件中,除了禁止卖芯片给中兴以外,作为最基础的EDA工具也是美国手中的一大杀器。
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中国的制造业严重依赖国外工业软件。一旦软件停止服务,机器便成为了一堆废铜烂铁。
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3. 工业软件,没有捷径 5 N; b. R' T: M J
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工业软件如此重要,中国应该如何赶超呢?9 o( q; J8 D. N% s1 {
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弯道超车,意思是,中国可以突破某个关键技术,借助中国产业链和市场优势,实现赶超。
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遗憾的是,工业软件没有捷径。
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这是因为,做工业软件,是一件“吃力不讨好”的事情。2 N" P: F1 K0 g+ l) W
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吃力,指的是难度大。( f( |4 }( _% K4 M- P4 m
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举目全球,真正具有比较完整的工业软件体系产品的国家只有“两个半”,德国、美国各算一个,法国算半个——
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3 X, r1 Y, t6 n' _德国以SAP、西门子为代表,美国以ANSYS、PTC、欧特克、霍尼韦尔为代表,法国以达索、施耐德电气为代表。 " \% {1 x! ]' `, {3 Y& ^
& g+ ^* W* f5 E, K7 q只有德国、美国能够向全球其他国家输出从研发、管理到出产的成体系的工业软件产品,其他如英国、日本、意大利等国家,工业制造能力虽强,但也没有应用全球的工业软件产品。
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J4 y1 }3 G+ R) Z4 m& ~8 K) Z由此可见,研发工业软件并非易事。" ~3 U0 Z1 i" a0 X+ }7 D3 i
1 d9 s3 U5 b' b1 [$ y' I工业软件,难就难在它不是一个简单的软件,而是工业品。强大的工业软件,必须建立在强大的工业基础之上,这便是只有德国、美国拥有完整工业软件体系的原因。
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) g0 F& V5 _: x; Z还是以EDA软件为例,作为芯片产业链的重要一环,EDA软件与半导体的物理模型、材料工艺、制造封测环环相扣。不了解这些知识,根本无法设计EDA软件。 (中国大陆晶圆代工厂情况)- T' B f3 ?: R8 F1 ]
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3 z+ e+ ]6 H4 W中国目前无法研发高端的EDA软件,不是中国科研人员不够聪明、不够努力,而是芯片最先进的设计和生产工艺都源自美国等国家,中国缺乏原生的工业技术。: A4 B" A [% S( y, i. N
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工业软件的另一个难点是,千人千面。
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微软的一套office软件,放之四海而皆准,谁都能用。工业软件却不同,工业企业的需求千差万别,需要“私人订制”。* A. A$ t( M/ W) ~6 b! z; ^# ~
! J5 P' w) D2 b0 U# \/ J* n2 N要想在个性化需求和软件的重复应用之间找到技术和商业的平衡,就必须对客户的业务需求有着非常深刻的理解和精妙的设计。# L2 H- x: R6 K6 H5 D0 P& X8 o
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这又要求,工业软件必须要有行业积累。" x* F; E2 }1 `) s+ c
; R2 i; D' S" F7 c3 I行业积累,显然没有捷径可走。事实上,很多巨头试图凭借强大的技术、资金以及多年的行业经验开拓工业软件市场,结果大多铩羽而归。/ X. e, j( r' v! l) o1 d
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一步落后,步步落后,难就难在这里。3 R/ V/ \: Y& }3 n2 F5 m
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不讨好,指的是收益小。
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工业软件虽然很重要,但市场份额不算大。 (2013-2018年中国中国工业软件市场规模及增速)
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2018年,中国工业软件市场规模在1600亿元左右。要知道,2018年华为一个企业的营业收入就超7000亿元。+ z1 F, \+ m, g1 I
% v3 D8 o$ _, x8 ?8 M# R' E工业软件本来难度就极大,市场规模还小,自然没有太大的吸引力。
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退一步说,即便研发出来,也不一定能赚到钱。
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. }, H3 `% q+ L' T正如前文所说,工业软件的一个特点是千人千面,这便造成了工业软件形成了一个个独特的生态系统。
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6 n9 m( z8 v% }% X- J这个系统,既有技术门槛,更有经验壁垒。企业一旦使用了某个工业软件,就会形成路径依赖,轻易不会更换。: {8 |7 h2 { }4 G& h" A
: k. b/ j$ k! Q7 p1 ]5 h此外,中国知识产权意识的缺失,也让工业软件面临被盗版的风险。6 |- h1 F9 f0 o" Z$ k3 B
# H. h8 _4 Q; I# E# |由此可见,工业软件研发之路,注定了荆棘遍布,更无捷径可言。
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8 L. ~6 o. r- ]7 T% b1 @# A& t4. 只有举国体制,才能搞出工业软件
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1 y0 s _- R; ~" D0 z历史经验告诉我们,越是被外企垄断的,越是要打破;越是困难的,越是要攻克。0 o' {# I9 E7 G' e# Z* J0 P
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当然,实现工业软件的自主可控并不是要排斥国外工业软件,而是打破现在国产工业软件几近于无的不利局面。/ ~4 m4 I* ?; f
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问题是,中国工业软件如何才能赶超?, J: m4 g6 k$ L5 L
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答案是:举国体制。
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从历史看,国家重视不足,导致工业软件落后。7 }' O/ _, k" T) `
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中国工业软件落后的原因很复杂,国家重视不足是一个原因。这也有点无奈,因为1980年代之前,国人对工业软件的认知几乎为零。直到引进了IBM大型机、Apollo作业站,这些昂贵设备上附带的软件,才得以一睹了工业软件的“芳容”。
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长期以来,无论是政府还是企业,都没有认识到工业软件的重要性,没有进行持续的投入。有数据显示,全球最大的CAE仿真软件公司Synopsys2016年一年的研发投入为3.5亿美元,相当于我国政府三个五年计划在三维CAD/CAE研制投入总和的10倍。
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7 t% u5 B' w; ]0 @从现实看,只有举国体制,才能克服工业软件的难点。
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只有举国体制,才能组织顶尖的科研力量进行攻关,在技术上取得突破。
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: E# ]$ |. V; l9 l% r/ q只有举国体制,才能持续投入资金,解决企业短期无法获得收益的窘境。6 ^ l* b+ d% d
4 g0 K% W) q# l" |) G4 W. M5 L只有举国体制,才能协调软件企业与制造企业合作,并将新研发的软件先试先行,避免软件无用武之地的尴尬。$ V, h- h# ^& Y8 F3 m6 e( v) Y
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只有举国体制,才能将工业软件的重要性上升到芯片的高度,同时加强知识产权保护,引起社会广泛关注,国产工业软件才能迎来春天。
* Y$ r; p6 r4 p/ w+ m5 J5 E 中国制造2025十大重点领域
5 N1 e: ^7 J/ u# G现在,有些人羞谈“举国体制”,总和“计划经济”联系在一起。还有的人认为,科技研发应该让市场主导,企业自己发展,政府不应该过度参与。) {' C* Y" @/ O; }' n. {6 C
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关键产业和领域,早已超出了企业、产业之争,而变成了国家之争。: v, W1 @6 \% M0 ]8 [2 t
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工业软件也不例外。近年,欧美国家将“把握最先进的制造业中心软件”视为确保本国制造业“继续掌控全球工业布局主导权”的必要条件—— G6 E0 f& J+ I+ M0 p1 j7 b: x
9 s2 w7 T8 A' v/ h% I3 g1 b2009年,美国“竞争力委员会”白皮书《美国制作业——依靠建模和模仿保持全球领导地位》,将建模、模仿和剖析的高性能核算,视为维系美国制作业竞争力战略的主力。* \* B* w7 A L( w) v
2013年,德国《高技能战略2020》确定“工业4.0”为未来十大项目之一,重点支持工业软件。2015年,日本经济产业省公布《2015年版制造白皮书》,强调发挥IT的作用。
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欧美国家早已取得领先优势,却仍然在大力发展、扶持工业软件,本就落于人后的我们,还在幻想着完全靠市场经济、企业自主发展就能赶超。& y. L" D* P0 y, k
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这不是幼稚,是愚蠢。& p& C$ z* T) q. e! }! E
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被外企垄断的工业软件,是一柄悬在中国制造头上的达摩克利斯之剑。
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5 |$ }/ x' _/ L; l7 B+ |& i0 F1 j也许,这把剑已经被特朗普握在手里了。
0 t- n+ {* a j2 \( r本文授权转载自:正解局(ID:zhengjieclub)。正解局,一个有见识、有深度、有诚意的时势财经大号,华尔街见闻、雪球、蚂蚁金服、世界经理人等10多家主流财经社区特邀入驻。每天全网阅读超过100万人次,在这里,穿透信息的迷雾,在这里,发现真实的中国。( g# ^9 ^- O% ~. D O
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垄断中国市场13年、开机1次3万块:这家美国企业竟凭一件单品年入200多亿元!|周末阅读: k+ Y) E& A( R, G
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别光看,扫一下嘛
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