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中兴CPU只是冰山一角,工业软件的差距才是致命软肋

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有一次别人问我德国最大的企业是哪家?我半猜半答道:“不是大众Volkswagen吗?”。后来查了一下才知道,现在德国最大的企业是SAP,已经超过了VW。


虽然我很早就听前房东讲述过我们卡尔斯鲁厄理工大学KIT传奇的几位青年成立了一家世界有名的公司SAP的故事,但是汗颜的是一直不清楚这家公司是做什么的。


经过网上搜索,才知道这是一家名副其实的工业软件公司,80%的世界500强公司都有用他家的软件。德国全球跨国公司的数量能够与整个英语国家分庭抗争,如此多的企业中,最大的一家居然是工业软件公司。


曾几何时沸沸扬扬的中兴事件,大家只看到的CPU的禁售,但更可怕的是紧随而来的包括Cadence在内的EDA软件的禁售。EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的简称,这是CPU食物链的顶端,没有这种工具,连CPU的第一步设计都无法实现,更不要谈后面的光刻机等生产工具了。


本人曾经在某能源央企工作,有幸参与了某核电引进技术的自主化工作。对于引进的某核电型号,美国公司光是针对该型号的专用设计软件就有大大小小300个,这里不包括第三方的通用设计软件。在核电领域,每一个设计软件的背后都有如教科书的一本理论模型手册,每一个模型都是经过严谨的数学推到,每一个关系式必然都有实验的验证与确认。


然而这里谈到的还仅仅是核电的设计软件,一个真正的核电厂从员工培训到仪控,从管理到通讯都离不开大量复杂的软件。曾经韩国APR核电设计拿下阿联酋项目,成为工业界最大订单时。


中国组团赴韩国考察,发现韩国除了有完整的工业制造体系,还有自己一套软件体系。后来在重大专项的支持下核电企业经过多年研发,现在终于进入了国产核电软件的集中上市期。



图片来源于Google


另外一个例子是美国的洛克希德马丁公司,就是为美军生产F22战机的那家。如果把这家公司编写的设计软件代码汇总起来,恐怕已经超过了微软的代码量。我曾经所在的核电公司也与洛克希德马丁有过深入的合作,共同开发核电仪控系统,也就是核电厂的神经中枢。


在工业系统复杂到一定程度后,传统的笔算设计必然会遇到瓶颈,问题的复杂度一旦超出了人脑计算的范畴,就需要借助工业辅助设计软件进行计算。工业软件是个非常大的范畴,从产品的供给调度,到大规模集成电路的设计,再到计算流体力学软件都属于工业软件的范畴。


这里重点聊聊其中的CFD软件。最早出现CFD软件Phoenix的时候,该软件也曾有一段对华禁售的时期。但是后来众多的商业软件出现,这一禁售也就取消了。


CFD如今与CAD和CAE一样,在工程与机械设计领域起着不可替代的作用。从C919的气动设计,到新型核燃料组件的研发都离不开CFD。但是细思极恐的一件事是,一个拥有如此庞大工业体系的国家,工业中用到的几乎所有核心软件都依赖国外,包括机械设计的CAD软件如solidworks,也包括流场分析的CFD软件。目前国产CFD软件屈指可数,影响力也非常微弱。


历史上商用CFD的发展经历了三个阶段:


1、第一个阶段上世纪70到80年代,CFD的先驱Brian Spalding等创立了早期的商用CFD公司;


2、第二个阶段是上世纪90年代,CFD像一股浪潮一样进入了工业公司的设计部门;


3、第三个阶段是2010年以后的多元化阶段,CFD已经是工业设计必不可少的一部分,通用的CFD正在向具体的行业应用分化和具体化。


那么第四个阶段是什么呢?这里猜测几点可能:


1、CFD从有网格过渡到无网格方法。传统的FVM方法算法成熟,工业应用经验丰富。不过近年来,新出现的粒子法particle method以及格子法LBM发展迅猛,已经突破了不少技术瓶颈,成熟度不断提高。毫无疑问,画网格虽然已经被当做一门经典艺术,甚至是职业,但是如果能够打破网格的束缚,并且获得同样精度的计算结果,必然是一次CFD技术的革命。


2、云端化。这不光是CFD软件,而是几乎所有软件的一个趋势,免安装,高度可定制化,调用超算等等。


3、人工智能技术的引进,例如基于机器学习的实时流体仿真等。


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作者:xiwang,德清舜云科技有限公司CEO 仿真秀专栏作者


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首次发布时间:2019-03-01
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