7月29日，国产EDA龙头企业华大九天在深圳证券交易所创业板上市，成为创业板首家EDA行业上市公司，是中国工业软件史上的一个里程碑事件！
此次上市，华大九天发行价为32.69元/股，开盘价69.05元/股，开盘涨幅高达111.23%。截止下午15:00收盘，华大九天上市首日收盘价75元/股，涨幅增长至129.43%，总市值为407.21亿元。
EDA工业软件是现代工业制造里最重要的软件，用于设计、仿真各类先进工业产品，从芯片、传感器，到大飞机、大火箭等各种先进制造，都离不开EDA工业设计软件。
譬如传感器业内我们熟知的Conventor、IntelliSuite、L-Edit等EDA软件，用于设计MEMS传感器，几乎所有传感器企业都用这些软件来设计传感器，没有这些软件，我们可能连一颗传感器也设计不出来。
EDA工业软件是先进制造的基础，我国工业软件卡脖子情况，比先进工业成品市场更严重！
以传感器产业为例，中国中高端传感器芯片有90%以上都是进口的，但中国设计传感器、MEMS传感器芯片所使用的设计软件，几乎100%都是用国外的，准确的说几乎都是美国的。
例如美国的Conventor，在国内至少80%的传感器企业用它来设计传感器，当年在国内承担863计划MEMS研究项目的30个研究小组，也都全用这个软件。
以Conventor等CAD软件为代表的EDA（电子自动化）工业软件，才是传感器等先进制造被卡脖子最严重的地方！
华大九天上市，中国工业软件卡脖子情况怎样？开发工业软件为什么这么难？中国有阿里巴巴、腾讯等互联 企业，他们开发不了工业软件吗？
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国产工业软件卡脖子情况怎样？
中国工业软件卡脖子情况怎样？看市场份额就知道了！
单拿EDA软件领域来说，国产EDA软件在中国市场份额大概在10%左右，剩下的90%全部都被美国的Synopsys、Cadence和Mentor Graphics三巨头所垄断。而目前国产EDA软件市场份额最大的是华大九天，挤进了TOP4。
2020年中国EDA软件市场份额TOP4
根据华大九天公开的招股书，华大九天占了国内6%的市场，而全部国产EDA在中国市场占比也才11.3%，相当于一家华大九天就占了全部国产企业的一半多份额，也算是表现不错的了，可是放到全球市场，这样的差距就非常明显了。
整个2020年，EDA行业的全球市场规模达到了72.3亿美元，而中国市场的EDA规模为66.2亿元，相当于中国市场占了全球14.1%左右，而国产EDA的销售额只有7.6亿元，只占全球市场的1.62%份额。
2020年国产EDA软件在中国市场份额
三巨头与华大九天公司年营业额对比
我们再对比一下这三巨头与华大九天在2018-2019两年的净利润，由于Mentor被西门子所收购，财务 表不单独公开，我只拿出Synopsys、Cadence的数据与华大九天进行对比。
三家公司2018-2019财年净利润 (亿美元) 对比
国产CAD/CAE/CAM软件市场份额状况
在CAD领域，目市场份额最大的有四家，分别是法国的达索系统、德国的西门子软件、美国的PTC还有美国的欧特克，我先给大家对比一下这几家公司的产品信息（下面的价格是我当初在之前公司的内部价格，因为市场原因可能与现在有波动）。
1，美国欧特克
主要产品是AutoCAD，二维CAD软件，主要服务于机械、建筑等领域，国际上大多数二维CAD标准都有欧特克(Autodesk)来定制，在二维CAD行业内有绝对的话语权。但是近几年因为竞争的需要，欧特克(Autodesk)公司也出了一些三维CAD软件，但使用人数很少。AutoCAD价格为每年大约1.7W人民币。
2，法国达索系统
达索系统旗下有两款三维CAD软件，分别是定位于中端领域的Solidworks与定位于高端的CATIA，前者主要偏向于设备设计、自动化等领域，后者主要偏向于航天、汽车、船舶等领域。达索系统母公司是达索集团，达索集团旗下还有达索航空，是法国最大的军用飞机制造商；1997年达索系统全资收购位于美国马萨诸塞州的Solidworks公司，至此，达索系统产品覆盖了中高端两个领域。在售价方面，Solidworks终生买断价格为5W多人民币，订阅价格为每年1.2W人民币；CATIA终生买断价格为7W多人民币，订阅价格为每年3W多人民币。
3，德国西门子软件
没错，西门子不仅仅是一家制造业公司，也是一家软件公司，它的三维CAD软件产品是UG，又名NX，主要应用于汽车、模具等行业，UG实际上是美国EDS公司旗下的产品，但EDS后来被德国西门子全资收购。UG售价比较昂贵，终身买断版价格大约为25W人民币，这个是我用过CAD软件中最贵的一款。
4，美国PTC
主要产品是ProE，也是一款三维CAD软件，主要应用于轻工、消费电子等领域，ProE是参数化设计软件的典范。
根据IDC在2016年公布的数据，这四家公司占据了全球CAD市场的72%的份额，传统CAD巨头在全球领域拥有绝对的话语权。
2016年全球CAD软件市场份额
那么这四家公司在中国市场占有份额有多大呢，答案是超过了90%，国内的中望软件、数码大方等公司只占据了不到10%的市场。
我还以汽车行业为例说明，国产汽车行业中，以长城、比亚迪等汽车厂家均以使用Catia为主，这主要是Catia在所有三维设计软件中曲面造型功能是最强大的，而往往汽车车身造型设计对这块要求很高，而消费电子领域，以使用Proe为主，目前知名研发类企业中，很少见到国产三维CAD软件。
CAE可谓是工业三大研发类软件中的重中之重，即便你设计出来的产品再好，没有通过CAE的验证就不是一件合格的产品，而如今CAE已经广泛应用于结构分析、疲劳分析、模流分析、电磁仿真等诸多领域。
目前我们国内也确实有一些自主的CAE软件，但是大部分都是院校合作并对某些特定方向定制的软件，并没有形成真正的商业化，要知道商业化是检验一件产品成功与否的一项重要指标。
但就市场化而言，相比美国上世纪六七十年代就开始成立商业化的CAE公司，我们国的商业化CAE开发至少落后四十年。而且，在CAE领域，美国的ANSYS等公司占据了中国95%以上的市场份额。
根据IDC公布的数据，2019年中国工业软件营收占全球工业软件营收的5.1%,你可能会说差距并没想象的那么大呀，但是这5%的比重是包含了诸如金蝶、用友等偏向生产管理类的工业软件的，如果只对比研发类(CAD/CAE/CAM)类软件，那么营收只占全世界的0.6%，差距明显。用一句话总结中国工业软件的现况就是：管理软件强，工程软件弱，低端软件多，高端软件少。
工业软件真的有这么重要吗，不用不行吗？
答案：它真的很重要，不用还真不行。
我们先来看几张图片
上面三张图片是上世纪CAD软件没有诞生之前，设计师们的日常，所有的图纸全靠手绘完成。那个年代流传着一句话：判断一个人是否是一名设计师的一个标准就是看他肚子上有没有一道桌子压过的痕迹。那个年代的设计效率非常低下。
这是我在大学时候有次交作业前的最后一次审图情景，老师为了锻炼我们手绘能力，要求每次作业必须有一张手绘图，但时至今日，我依然怀念当年在大学熬夜画图的情景，有时候图书馆没位置了，我们都喜欢回宿舍把床板拆下来当画图板
然而，自从上世纪八十年代工业软件出现后，设计师们终于不用通过手绘来完成图纸的设计了，转而在电脑上完成，设计效率极大提高。
那么工业软件究竟是什么东西？
大部分读者可能是做应用软件开发的，不太了解工业软件这个行业，其实工业类软件按照功能可分为三大类，CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造），这三款软件是如今工业行业必不可少的软件，航空、船舶、汽车等产品的研发少不了它。而目前企业常用的这三大类软件，基本上都被美、法、德三国所垄断，尤其是在CAE领域，美国更是霸主般的存在。
1）CAD（计算机辅助设计）软件
人类史上第一款CAD软件的的雏形可追溯到上世纪五十年代，那个时代正是美苏争霸期间，美国军方为了拦截苏联的远程轰炸机，由国防部牵头联合IBM与麻省理工学院联合开发了SAGE系统。
SAGE系统完全用汇编语言来完成，它其中一个功能就是能够在计算机上绘图，当时耗资100多亿美元（注意这是上世纪50年代的100亿美元，放现在估计也得一千亿美元以上了）。但那个时候的CAD软件仅仅供美国军方使用，后来才逐步走向商业化。
简而言之，CAD软件就是让设计师能够在电脑上画图的软件，可以说，CAD软件的出现彻底解放了设计师们手中的作图工具，以往通过手工绘制的图纸可以放在电脑上来完成，极大减轻了设计人员的工作量，同时也大大加快了产品的研发效率。
CAD软件出现后，以前只能手工来绘制的图纸，可以放到电脑上来完成，大大提高了工作效率，这是美国AutoDesk公司旗下的一款二维CAD软件产品——AutoCAD
我之前在车企待过，所以我还以汽车研发过程为例来说明。汽车的研发过程远比大家想象的复杂得多，你可能觉得汽车由设计人员先把图纸画出来，然后就可以来进行加工生产了？
No, No, No…，汽车的研发过程先由再行设计师来完成造型的设计，再由工程设计人员完成零部件的设计，随后工程人员还要对设计出来的雏形做验证分析，最后还要交给生产技术人员对每个零部件做加工可行性分析，等每个环节都确认无误后才能投线生产。
在第一阶段，汽车造型设计师在完成车辆造型与外观设计后，剩下的就要交给工程设计人员了，而车辆工程师们要对汽车的每一个零部件进行设计画图，最后还要出工程图，交给工人加工。汽车是人类工业级消费品中唯一零部件达到上万级别的产品，结构复杂，所以工程师们一般情况下都会先出画3D图，目的是为了检查结构设计的合理性以及零部件是否有干涉，也为后面做有限元分析做准备，而零部件的绘制用什么工具呢，这就需要用到CAD软件了。
那么你可能会问，必须用计算机绘制吗，不能手绘吗，这放在上世纪六七十年代还是可以的，但是现在绝无可能，现在人类汽车结构的复杂程度跟上世纪相比根本不在一个数量级，你不可能让工程师们还用古老的工具手工绘图，那样即便你真手绘完成了，也必将花费大量的时间，等产品上市，早已被竞争对手淘汰。
中国第一代核潜艇总设计师——黄旭华，在那个年代，他们隐姓埋名，为中国研发出第一艘核潜艇，在那个没有CAD软件的年代，潜艇的每一个零部件都需要手绘来完成，共计4.5万张图纸，加起来总共有30公里长，向黄老致敬！
三维CAD软件的出现，又将产品开发效率提升了一个档次，以前画图只能在二维平面上完成，现在可以直接进行3D建模，随后直接生成工程图。这是美国PTC公司旗下的一款三维CAD软件——Pro/E.
这是一张采用Pro/E软件绘制的汽车总装图，汽车一般采用自顶向下的设计方法，等总装图完成后，工程师们还要逐一生成零件图，每辆车假如有两万个零件，那图光零件图就有两万张，后面还有局部装配图、加工工艺图等等，总共至少在四万多张。这些工作单靠手工完成在目前追求效率的市场上是不现实的。
将总装图的每个零件都拆解，生成零件图，最后交给工人加工。
这是一张绘制比较标准的汽车传动轴类零件图，图纸上必须表明完整的尺寸、公差、粗糙度等，容不得半点差错，一般都需要用CAD软件来绘制。
2）CAE（计算机辅助工程）软件
要问世界上哪家公司的代码数量最多，你可能回答是微软、IBM或者Google，但事实上这些都不是，单论代码数量，世界上最大的软件公司是美国的军火商巨头——洛克希德·马丁，没错，就是那家美国的军火公司，美国的F22战斗机、F35战斗机等都出自这家公司。说道这里你可能觉得疑惑，军火厂商居然也做软件？是的，而且他们做的软件大部分仅供自己使用，不对外销售，其中就包括CAE软件。
CAE软件是工业软件里面开发难度最大的一类软件（后面会告诉你为什么），但也是最重要的一款软件。CAE自诞生之日起，与CAD软件一样，主要服务于军方，后来才逐步走向商业化，民用企业才得以使用。那么CAE究竟是干什么呢？
CAE全程叫Computer Aided Engineering (计算机辅助工程)，就是把设计出来的产品，通过软件的方法进行仿真分析，来验证设计出来的产品是否达到规定的要求（它的原理后面会解释）。你闭上眼睛想一下，设计师们把产品在电脑上设计出来后，只要导入这款软件，就能知道产品设计哪里有不合理的地方，然后再更改设计图纸，这是不是就像魔法一样？这节约了多少后期试验的成本。而且，在有些领域，你必须使用CAE软件进行仿真分析，例如航空航天领域，这都是关乎每一位乘客人身安全的领域，必须经过软件的验证。
CAE软件的出现，极大程度地提高了产品的研发周期，以前必须通过实验来验证的产品，现在可以放到电脑上来完成
目前全球商用CAE软件行业市场份额最大的是美国的ANSYS， ANSYS自诞生之日起就一直专注于有限元仿真技术，到目前，已经形成了包括结构、流体、电磁、航空、船舶、汽车等完整的仿真产品线。那它用在什么地方呢，我还以汽车为例，你以为车辆工程师把3D总装图完成后就可以直接生成零件图进行加工了吗，不，这还远远不够，后面还有重要两环，其中最重要的就是对你设计出来的产品进行可行性分析。
大家可能不知道，衡量一款汽车的好坏，安全性是一项重要的指标。那么如何知道设计师设计出来的汽车是都达到足够的安全标准呢？你敢保证刚设计出来的汽车跑在路上不会有断轴的危险？你敢保证设计出来的汽车在突发撞击意外情况安全气囊一定能打开？
也许有人说，可以先造出来一辆上路测试一下不就行了？可是你想过没，如果万一测试达不到安全标准怎么办，难道重新设计吗？且不说在安全方面涉及到人命关天，单说模具环节，重新设计就意味着重新开模，一套汽车模具价格动辄在千万以上，这样的成本允许车企这样做吗？
再给大家举个例子，外行人可能总是觉得，汽车前保险杠与引擎机舱部分为什么那么“脆弱”，只要发生碰撞发动机基本上就 废了，就不能把发送机前引擎机舱部分做的更加“结实”一些吗？
可事实恰恰相反，非但不能设计更加“结实”，反而需要故意要设计成“容易”损坏的程度，这是为什么呢，原因就在于发动机前引擎机舱部分在一定程度上给我们充当了炮灰的角色，一旦发生碰撞，要尽量避免产生的撞击能量传递给驾驶室，那么就要把前引擎机舱部分设计成有一定的柔性，机舱部分要首先溃缩，用来吸收能量，保证驾驶室内人员的安全。而且，为了将驾驶室内人员的损伤降到最低，除了前引擎部分“牺牲自己”外，还要将剩余的撞击能量均匀地传递到车身骨架以及底盘上面，这些功能都如何验证你设计的产品是否达标呢，这里就需要用到强大的工具——CAE软件。
汽车曲轴接收到到的是变应力，而且工作环境恶劣，所以工程师们设计好后，必须对它进行应力分析，看设计是否合理
这是采用ANSYS软件来模拟分析汽车差速器的受力分析，有了这款软件，可以计算出来重要零部件的危险截面、使用寿命等等，从而保证设计的合理性。此外，除了受力分析外，还能对散热通道进行模拟分析
汽车刹车系统关乎驾驶人员的生命安全，为了保证设计的合理性，必须经过CAE软件来验证
用CAE软件来模拟刚设计出来的汽车撞击试验，用来测试前引擎机舱是否有足够的韧性来吸收撞击产生的能量
这是运用CAE软件来模拟分析辆车相撞试验，用来测试汽车在意外情况下的安全程度，这样就极大程度地降低了研发成本。你看到的这张动图，它可真不仅仅是“动画”，举个例子，上面辆车碰撞后车轮的运动轨迹、发动机舱的溃缩程度都是计算机通过力学的方法计算出来的！而如果单纯是一个动画，完全不必考虑这些。
即便使用CAE软件仿真碰撞试验后，还要进行实际碰撞试验。就是按照图纸生产出来一辆车，然后进行实际撞击试验，看是否符合安全要求，比如。新研发一款汽车要进行上百辆这样的汽车进行试验，而一旦试验后，这些车就会立马 废，这些 废消耗的车辆会分担到每辆汽车的成本上。但是，如果没有CAE软件，实际试验用的车可能会达上万辆，那样的成本车企们完全不能接受的。
正在进行碰撞试验的汽车
等CAE软件验证完成后，汽车在投产之前还要进行实际碰撞试验，例如右边的白色轿车在碰撞过程中引擎盖弹出，极有可能对灰色轿车驾驶人员造成二次伤害，所以还要对引擎机舱部分进行结构设计改进。
我刚才知识举了我最熟悉的汽车工业领域，但CAE软件应用的领域远不止这些。它还涉及到航空、航天、电子等诸多高科技领域，可以说，工业软件已经渗透进了中高端制造的各个领域。
使用CAE软件对航空发动机进行受力分析
CAE软件对设计好的飞机外形做可靠性分析，飞机厂商要想领取国际适航证，必须经过指定的工业软件来进行验证
这是我们的国产大飞机C919，如果美国通过工业软件来卡脖子，那么我们的飞机翱翔蓝天将彻底无望
高铁前面的子弹头外形可不是随意设计的，它是用CAE软件通过空气动力学计算出来的，这样可以把行驶过程中产生的空气阻力降低到最小。
CAE软件在3C电子产品开发领域也是应用极为广泛，图为用ANSYS验证设计的无线路由器散热是否合理
3）CAM（计算机辅助制造）软件
在前面汽车完成设计之后，也经过各方面安全性测试后，剩下的就要加工生产了。那么汽车的零部件是如何生产出来的呢，这就需要工业母机——机床来完成了。
在数控机床（CNC）没有诞生之前，汽车的每一个零部件都要工人师傅们在普通机床上手工完成。但是随着汽车零部件的逐步精密化，有些零部件在普通机床上根本根本加工不出来。除了汽车行业，在航天航空、精密电子等领域更是如此，这个时候数控机床就诞生了。
在数控机床加工零部件前有一个重要的工序，就是需要在计算机上实现模拟加工仿真，待准确无误后，才能上机生产，那么为什么要仿真呢，直接加工不行吗？
答案是不行，要知道，一套完成的CNC加工程序需要工程师们手动干涉完成编写，CAM软件只能生成部分代
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