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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。
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作者:正解局本文授权转载自:正解局(微信ID:zhengjieclub)
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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。* N: _, Y2 K; c2 ~
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# y( U' H- N- l' a. q& y. r+ i7 F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。
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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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这就是工业软件。
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1. 落后20年,80%被外企垄断
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: k% N$ z# W1 f" U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)4 o1 G6 x" k M
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) k- I& F5 s) ?, q; P最具代表性的工业软件,是EDA。
& U# x1 F5 o; Y9 E: g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)+ u/ M. o1 r) r; c: n
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$ A G7 t* f0 y% h3 b# kEDA,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。 ]! J' p$ e) d$ E E
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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。* y7 w1 @! ]9 o* t/ I
: r( L+ r7 i" _* SEDA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)7 L$ ]3 D F8 r9 k8 L( }; L1 a
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# [: z0 M" f$ o8 L! ?# w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”。7 g- E! ?6 R3 w z. t3 y. a! H7 W
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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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+ {) f, I1 K# n( ^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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, P/ L- S0 v0 B. C; ?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)9 r6 @6 H8 y2 ]4 E
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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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6 M& M1 [. f, i5 G0 {( k" p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)" m- }# z) L* d
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* P" f( b% v: b9 KEDA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——" I9 L# [- I% ]! h* ^# |
! D8 b1 a! d2 S8 \+ r) k2 h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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: `7 E# k* z0 y9 Y) u9 G核心技术部分,更是大多数都被外企掌握。
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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 0 w& j# j- {0 L$ e& g
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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。
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今天,一个没有软件的世界是不可想象的。
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0 e9 N: N5 {" f正因如此,工业软件有多重要,短板的危害就有多大。
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没有工业软件,智能制造就是空想。- W/ P) ~0 _5 ^ |
0 P1 R, d7 |' k4 \7 Y( z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。
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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。6 T. I3 G' c5 b# A2 J$ C5 Y
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警惕安全后门,敲响安全警钟。 j N+ f6 P+ U6 J: F% N) s
) ?7 u r8 ~( M1 H- S, u3 P0 ?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。% f& b ]' y! U. o x
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2011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)
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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。0 T& H! k& ^5 D( c
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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。
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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。; l, `" a- D6 S( s; f# g: `& [% ]
1 Q8 E$ d% O' A- Y& C依赖外企,易被卡脖子。
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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)
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8 E" J, t- Y, u0 ]# Z3 f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。( v+ Q0 b8 h4 j- ^3 y
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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。, m' O% R$ x9 o# c+ q
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2 X- a' Y5 |) Z" p1 a3. 工业软件,没有捷径
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' \7 M @1 S' J! S _工业软件如此重要,中国应该如何赶超呢?- D' K( S2 g7 B# u! j
( C% B3 w; Y/ \/ d7 h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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& h8 ]* L4 [ \, Q( r) ?+ y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。
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吃力,指的是难度大。
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+ W. S" k4 ^2 I" x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——: R8 u- H% s& W# R) O; I- n
6 O8 v {' A l6 [* c3 d% h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。 - B5 Q/ M" @; C7 v. r9 [
: m; ^, i) B% e$ ~- O3 {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。# `) N4 N8 n9 ]5 v) e5 L! H
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由此可见,研发工业软件并非易事。
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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。+ Z; _" [( W" |7 t+ Z1 R: B0 ?
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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)6 p! ?! [4 ]% m( b0 P2 D. p
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" L" Z/ c! n0 K$ k. A6 k# o; J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。
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. y/ H- @9 }5 B( b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”。0 j2 K6 x+ W- b9 ?& L
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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。: S/ N( r, c! P4 Q6 ?( ~
8 r4 ?2 M9 | U2 w( O- Q这又要求,工业软件必须要有行业积累。
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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。$ [! E$ r0 R6 P: h3 O$ {0 _0 f" }+ \
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一步落后,步步落后,难就难在这里。& C0 Q% b6 L' S6 X- ^
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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。
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/ \ v! X. n" U v5 z% [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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9 Q, d; ~# k1 Q5 P0 y8 K退一步说,即便研发出来,也不一定能赚到钱。
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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。5 D8 B3 `$ \" K: \/ {0 ~: Y
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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。4 n# F) ^/ A3 ]
4 u6 e7 q7 H6 ]' G, `6 D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。
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8 W$ S8 F# l, r/ ?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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4. 只有举国体制,才能搞出工业软件
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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。2 H$ c* C9 W" k) i% w
* O4 Q8 ^! T8 O( `( ?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。6 x2 X8 ~4 _" C. u2 a% M3 w
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问题是,中国工业软件如何才能赶超?6 \% o9 @. { L. M
, L8 `$ |( q- B5 I1 T7 I答案是:举国体制。1 w; Q: N4 U: o; o0 O) n9 Q
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从历史看,国家重视不足,导致工业软件落后。 H: |+ q# d1 |$ P B: |! d
1 L! c3 N" v5 q. ]) D; E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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/ a$ E; ^1 w2 a& b$ u0 G; c/ w; ?2 |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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/ \0 R' L r4 @9 E8 Y从现实看,只有举国体制,才能克服工业软件的难点。1 y) b0 O2 ^! Z) B9 R0 k
! L- C- V, e/ G/ B) _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。% G0 ^; n# x, r! J
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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 ^; i5 |) B4 ^' `& c
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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。2 z1 j2 f' Y& ]/ L, ^: p* l7 e
8 E& F7 Z$ U, E4 n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。0 a- N( u s9 Y U9 }$ q3 C
中国制造2025十大重点领域+ l2 a v- w. H }
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。" ]6 R: q' Q: I7 e, E3 w5 S
+ p+ C# e+ _' ~" L$ k$ E" v$ y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。5 `. ?- o5 u2 t3 r- b: N( l/ A
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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——0 {5 u: S8 B& P' R* F7 L; u ^
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2009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。5 ^. B8 D5 g) n) e
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。 # C# R% s3 ~" g) f+ [
: e/ O/ l( k8 M% n! Z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。
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; @, {8 N D) O) w- D这不是幼稚,是愚蠢。 B; f( e; _" {2 H/ d
- m) Q$ n+ ]& s* q c0 m; Z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。3 @( r9 Z% f& W: F) r
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也许,这把剑已经被特朗普握在手里了。8 c* c' O9 E/ s2 Z
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6 t4 ]* c& o4 [$ e- f) ?' B) L2 X. X 别光看,扫一下嘛
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