光刻機不是唯一，至今還有哪四大領域被美日德壟斷？（上）

2021年4月2日 10:05
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導讀


中國的工業產能、工業出口規模早已經領先全球，尤其是中國制造業增加值占比達到世界市場份額的28%以上。值得一提的是，在聯合國劃定的所有工業門類和細分領域(41個工業大類，191個中類，525個小類)當中，中國是工業門類最齊全的，中國的很多企業被稱為重量級玩家。

可是，中國工業企業要真正做大做強，仍有一些無法回避的關鍵短板——工業軟件、重型燃氣輪機、高端電容電阻、數控機床等。

01、工業軟件領域


光刻機不是唯一，至今還有哪四大領域被美日德壟斷？（上）的圖1

中國目前最大的工業軟件企業屬于華為技術。但即使華為十分強大，但在設計產品時，仍然需要用到美國的三家軟件公司Synopsys、Cadence、Mentor提供的EDA(電子設計自動化)軟件工具。值得一提的是，美國軟件企業的芯片設計極為復雜，芯片里面擁有幾十億個晶體管，因此，他們的EDA工具的極限設計精度是很難替代的。

國內市場在核心工業軟件領域：CAD研發設計類軟件市場，被法國達索、德國西門子、美國PTC以及美國Autodesk公司占據達90%以上，國內數碼大方、中望軟件等只占不到10%的市場。CAE仿真軟件市場領域，被美國ANSYS、美國ALTAIR、美國MSC等公司占據了幾乎全部市場份額。即使技術含量較低的生產管理類工業軟件領域，高端市場被德國SAP與美國ORACEL公司壟斷90%以上。

工業軟件絕不是簡單的IT軟件，更不是普通的互聯網公司能夠涉足其中的。比如其中的代碼行數，全球最大的軟件公司不是微軟，也不是SAP（德國的全球領先軟件公司）， 而是世界最大的軍火商美國的洛克希德·馬丁公司。

再來看下三大行業，比如制造業：AutoCAD、proIE、ug、SolidWorks、建筑業：AutoCAD、Revit、3dsMax、娛樂媒體：3dsMax、Maya、Autodesk Smoke，以上發現里面經常使用的軟件，沒有一個軟件是我們研發的，它們全部來自國外的軟件企業。

再比如國內各行各業幾乎都在使用的軟件AutoCAD，這是美國Autodesk（世界領先的設計軟件和數字內容創建公司）的產品，它幾乎壟斷了中國所有的CAD工具，值得一提的是，在俄羅斯根本沒有人使用AutoCAD，因為俄羅斯人使用的是nanoCAD, 是俄羅斯自己研發的CAD工具。

在工業軟件領域如果缺乏核心，不亞于缺乏芯片技術一樣。不過，中國管理軟件和嵌入式開發做得還不錯。事實上，如果要掌握工業軟件核心技術，就要實現建模技術，虛擬仿真，數學運算，而這些完全依賴于數學算法，這些算法需要長時間的潛心研究及高端的人才。

德國最大的工業軟件公司仍然不是西門子，也不是大眾，更不是蒂森克虜伯，而是SAP SE（思愛普）。 盡管只是一家軟件公司，但它是一家引領著德國工業4.0國家戰略的公司，雖然它在2019年世界500強中只排名427位，德國人厲害的是，世界500強中80%的公司卻都是它的客戶。

著名的SAP（System Applications and Products）軟件就屬于這家公司的產品，它是ERP（Enterprise-wide Resource Planning，芯片設計生產必備神器）解決方案的先驅，也是全球排名第一的ERP軟件。 可以說，幾乎每分每秒，SAP軟件都運行在全世界120多個國家、超過172,000家企業的機房里。有人說，一旦SAP斷供，三分之一的芯片企業會死得很難看。

日本的工業軟件發展相對差一些。全球第三大經濟體的日本，在軟件銷售方面僅次于美國，因為日本本土的工業軟件卻沒有拿得出手的品牌。日本企業更愿意在制造業的硬件方面下功夫，不愿意花太多精力去研發軟件。日本人他們更青睞于軟件的外包開發。全球軟件外包市場規模達到1000億美元，而日本一家就占了十分之一。

比如經常幫日本寫代碼國家就是印度、中國和愛爾蘭的碼農。雖然日本沒有十分全面的工業軟件產業，但日本在某些方面仍然頗有建樹，這主要源于日本企業及其喜愛嵌入式軟件的開發。比如日本的精密機床、機器人和汽車，成為日本世界級品質的嵌入式軟件的三大載體。

日本所有帶有數字接口的設備，比如手表、微波爐、手機、數字電視、汽車等都使用嵌入式系統，并且這種嵌入式軟件涉及的領域十分廣泛。日本的這種方式，讓日本小精尖的電子產品稱霸全球幾十年時間。

可以說，制造業的最核心技術其實就是工業軟件，其中包括：邏輯編程、數據建立分析、設備驅動、程序更改、傳感器應用等，這些全部都需依賴軟件技術。

德國西門子、美國GE、法國施耐德之前為了維持他們傳統的壟斷地位，瘋狂并購世界上的工業軟件公司。比如2016年11月，德國西門子以45億美元收購了全球三大電子設計自動化軟件EDA之一的Mentor。

當前，進入中國工業領域的重要工業軟件，包括研發類的CAD、CAE、CAM、CAPP，信息管理類的ERP、CRM、HRM，及生產控制類的MES、PCS、PLC，總共占比接近40%。此外，還有60%的嵌入式軟件(嵌入特定設備的專用軟件)，原因是工業企業對工業智能終端、工業傳感器、工業自動化裝備需求巨大。時至今日，可以說幾乎每一件工業品的生產、每一臺工業設備的上線運行，都是最先來自于工業軟件中，然后才有最終實體的產品及運行實體。

中國工業發展的最大瓶頸就是工業軟件，并且工業軟件企業的發展水平及瓶頸將會成為下游企業掣肘因素。比如中國核電技術已達到世界一流實力，尤其是國產的華龍核電系統已走向了世界。但據業內人士透露，核電系統的軟件采用的是德國西門子的NX軟件(西門子公司提供的產品工程解決方案，NX軟件設計的模型、生產制造過程的管理等起到很大的作用。

再比如在航天工業方面曾長期使用美國Analytical Graphics公司開發的STK分析軟件，STK可以支持航天任務的全部過程，包括設計、測試、發射、運行和任務應用，目前STK最高版本是11.0。因此，工業軟件往往被稱為中國工業企業“短板中的短板”，在此領域需要發力追趕。

在CAD研發設計領域，法國達索、德國西門子、美國PTC以及美國Autodesk公司在中國市場的份額超過90%，國內數碼大方、中望軟件、山大華天等只不到10%的市場份額，神舟航天、金航數碼也僅僅在航天領域擁有一定市場份額。

在CAE仿真軟件領域，美國公司ANSYS、ALTAIR、NASTRAN占據的市場份額超過95%。但是目前國內的軟件企業開始在汽車研發、建筑CAD等領域正發起奮力沖擊。

在生產管理領域，德國SAP與美國ORACEL公司占有高端市場的90%以上，國內的用友、金蝶大約只占據中低端市場的80%左右。

值得一提的是，德國SAP公司的營收水平高達250億歐元上下，曾經超過國內同行用友網絡15倍以上。在生產控制領域，西門子、施耐德、GE、羅克韋爾也具有優勢明顯。而國內的南瑞、寶信、石化盈科因為在電力、鋼鐵冶金和石化行業積累多年，具有一定的競爭力。

EDA被認為是工業軟件的尖端領域，我們的集成電路芯片技術的更新換代，主要一個制約因素就是EDA。值得一提的是，三家美國軟件公司Cadence、Synopsys和Mentor占據了全球EDA行業營收的70%以上。

EDA主要用于芯片設計，設計費用也不斷持續增加，而且每一次技術精度的迭代，軟件都會有30%-50%的代碼需要重新編寫，軟件所形成的瓶頸是其關鍵限制因素。

國內軟件企業比較擅長管理軟件(比如辦公軟件、財稅軟件)，而工程軟件弱勢明顯，目前，國內80%的規劃軟件、50%的制作軟件、95%的效勞軟件依然無法做到自主可控。



02、重型燃氣輪機領域


重型燃氣輪機被稱為制造業的"王冠"！原因是，它在技術復雜度上是最困難的少數幾種工業產品之一，也是我國發展制造業強國的道路上的攻克方向。


光刻機不是唯一，至今還有哪四大領域被美日德壟斷？（上）的圖2

燃氣輪機輪機分為：重型燃機、中小型燃機和微型燃機。重型燃機通常專為工業發電設計、中小型燃機往往用于調峰、壓氣機和航空或艦船用動力系統。陸用中小型燃機又可分為工業燃機及航改燃。

歐美國家的船用燃機一般都是航改燃產品，而前蘇聯的產品大多為艦船專門研制，因此，前蘇聯的船用燃氣輪機大小往往介于歐美船用燃機和工業燃機之間。因此，重型燃氣輪機技術同航空用燃氣輪機技術上差別很大，二者不能簡單轉換。

2019年上半年，全球前四大燃氣輪機生產廠家在發電用燃氣輪機市場的份額為：GE 占比49.66%，西門子占比26.13%，三菱日立占比12.36%，安薩爾多占比6.41%，目前，全球也僅有這四家可以生產最高水平的H/J級燃氣輪機。

重型燃氣輪機的級別越高代表著熱效率也越高，E級燃氣輪機的單循環熱效率為34%左右，聯合循環為53%左右。F級的單循環在38%左右，聯合循環在57%左右。而效率越高，意味著同樣的能源，將能夠獲得更多的電力，這個對于艦船、電廠等是十分關鍵的一個指標。

光刻機不是唯一，至今還有哪四大領域被美日德壟斷？（上）的圖3

國內的東方電氣生產過70多臺300萬MW的燃氣輪機，雖然國產率達到了80%，但其核心的20%是無法買的，同時這些技術也沒有人轉讓，無疑這些核心技術制約著我國向更高水平邁進。此后，東方電氣完全自主研發出來50MW重型燃氣輪機，為將來研制出來更大型的燃氣輪機奠定了重要的基礎。

之前世界上能獨立研制重型燃氣輪機的國家卻只有美國、德國和日本。而重型燃機的研發制造水平往往很大程度上代表了一個國家的重工業水平。因為重型燃氣輪機在研發上，不僅看重性能，還要強調性價比，必須能夠為電廠等使用單位帶來好的的效益。

好在中國已經成功研制出了50兆瓦級重型燃氣輪機，實現了F級50兆瓦重型燃氣輪機從無到有的突破。中國在重型燃氣輪機三大體系的構建上日趨完善，實現了原型設計、設備制造和試驗交付的三位一體。中國也成為了全球第五個完整掌握重型燃氣輪機設計制造技術的國家。

來源于：先進制造業

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