重要性堪比芯片 95%被外资把持 至今未被重视

中国新闻 编辑精选

一次误判,我们落后了三十年。2020年6月14日,哈尔滨工业大学飞行器设计专业的大三学生李栋,像往常一样打开电脑,要完成自己的设计作业。

一封未读邮件,加粗的字体,醒目又安静地躺在邮箱里。

邮件内容很短,却瞬间击中了他的心脏:“根据美国政府最新的进出口管制名单,无法为您继续服务了。”

发件人落款为美国软件开发公司MathWorks——与他日夜相伴的设计软件MATLAB,就是来自该公司。

接到这封邮件的,并不只是李栋一人。

他很快发现,同宿舍的、同专业的同学、机械专业的、车辆专业的,都收到了这样一封“无法为您服务”的邮件。

这让大学生们陷入了茫然无措中,因为这款名为MATLAB的软件,几乎等于他们的左右手。

这是一款商业数学及科学计算仿真软件,数值计算、机械化工、汽车航空等研究都少不了它,是不少理工科学生的“工科神器”。而且,由于它的数值计算和仿真模拟形成了一个完整的生态,几乎没有可替代性。

对于哈工大来说,MATLAB被禁用,意味着该校的教研工作将陷入“瘫痪”:哈工大师生在发表的论文中,不能使用利用MATLAB获得的图表、数据;学校已有的课件、科研项目都要大规模“转码”,未来几年内,新科研产出的难度陡增。

类似MATLAB这种一朝遭禁,中国就痛苦不堪的软件,其实为数不少,它们有一个总分类:工业软件。

虽然冠以软件之名,但工业软件的本质,其实姓“工”不姓“软”,它的内核是工业的积累,是将工业所涉及到的物理、化学、力学、材料科学等知识,以及设计、制造、工艺的积累,用程序的形式表现出来。

按照用途,工业软件可分为研究设计类、生产管控类和管理运营类,其中技术含量最高的,是研究设计类,它包括解放设计师双手、让设计师在电脑上就能作图的CAD(计算机辅助设计)、验证设计出来的产品是否合格的仿真分析软件CAE(计算机辅助工程),以及芯片设计软件EDA。

这类软件是工业制造的大脑和神经,离开了它的协助,下游的生产制造就成了“无源之水”。

在苹果公司最新款的iPhone13手机上,采用了拥有150亿个晶体管的A15仿真芯片,如果没有EDA软件,这150亿个晶体管单靠工程师手绘的话,就是一个“不可能完成的任务”。

芯片之外,大到飞机、轮船,小到一辆汽车的研发设计,都离不开工业软件。它不仅能提高效率,还能极大地降低产品研发的成本。



以飞机为例,在过去,一架飞机设计出来后,需要在风洞中利用人工气流来模拟飞机飞行过程中,周围气流的分布和运动。

这不光费事,还意味着高额的投入。

一个完整的风洞,不光建设成本高达百亿美元,运行成本也不容小觑,是出了名的耗电大户。有人戏称,“风洞一响,黄金万两”。

新中国成立之初,由于担心影响西南地区的工业生产,中国围绕着是否要停止风洞建设,还出现过不小的争议。最后还是在钱学森的坚持下,才得以完整保留。

今天,尽管资金不再构成阻碍,但有了计算流体动力学软件CFD(Computational Fluid Dynamics),许多风洞实验在软件上就可以完成,成本可以降低数百甚至上千倍。

遗憾的是,这些“大脑”和“神经”都握在美国和少数欧洲国家手中:

CAD软件,超过90%的市场在德国西门子、美国PTC、Autodest和法国达索手中;CAE软件市场则是Ansys、Altair和MSC三家美国公司的天下;EDA软件也基本上被新思科技(Synopsys)、凯登电子(Cadence)和明导(Mentor Graphics)三巨头垄断,全球市占率超过60%。

▲2020年中国EDA软件市场份额TOP4

这意味着,我国制造业使用的研发设计类工业软件,95%捏在别人手里。在地缘政治冲突背景下,这等于将我国制造业置于危险境地。

美国密西根大学研究CFD的Roe教授有一句狠话:

“现在CFD分析已经完全代替实验用来设计工业产品,如果美国与欧盟真的会执行相关的政策,那估计中国飞机汽车制造商又要回去吹风洞了。”

卡脖子,是近年对芯片制约的比喻,在工业软件的领域,这一卡,直接卡在了脑袋上。

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