林雪萍 | 工业软件突围战：国产替代并非平行替代

2025-08-14 15:40:45 5

振奋的突破

国产电子散热软件，正在实现商业化的突围。这是一个令人高兴的消息。

仿真软件CAE的缺失，一直是中国工业软件的短板。CAE仿真软件按照学科来看，主要是解决固体、流体、电磁和热力学这四大物理场问题。每个物理场，都有大量的数学方程需要求解。宏观尺度的计算机仿真软件CAE，本来与芯片电路的设计软件EDA，是一个平行的世界。

然而，随着中国芯片对先进制程的追赶，也要求电子设计自动化软件EDA的快速突破。其中关键方向之一，需要CAE软件深入到纳米尺度的微观世界，跟EDA软件紧密地融合。

这其中，四大物理场之一的热力场仿真软件，正在被北京云道智造率先突破。电子散热软件Simdroid-EC，已在部分场景实现完整的商业化替代。

电子散热软件的巨大突破，凸显了工业软件是用户驱动的行业。芯片散热与国产替代的双重紧迫感，使得中国工业软件开始呈现出焕然一新的局面。

芯片就是散热

芯片制造已经成为人们心目中最高水平的科技之战。挡在前往5nm、3nm制程芯片的制造路上，拦路虎可以排出一个长长的队列。ASML的极紫光刻机EUV固然需要，台积电的先进制程的良率之功，都是必不可少的。然而对于设计者而言，解决芯片散热的问题，同样是关键突破。

一般而言，人们很难理解看不见的现象。一台机器的突破，巨大的物理尺寸往往会调动人们强烈的情绪。然而对于散热这类技术的突破，人们的反应会迟钝很多。人们很难意识到，手里智能手机的发热，是一个顶级工程师也会打怵的话题。仅仅是苹果最新手机的一颗A17 Pro芯片，就塞满了近200亿颗晶体管。在这个拥挤的世界里，积蓄了超级压缩的火山能量。

这些顶级工程师们，必须为热量而战斗，需要给出各种散热的方案。

当英特尔声称自己是一个“散热公司”而不是“芯片公司”的时候，我们终于知道它在说什么。

当AI服务器的GPU疯狂计算的时候，大量的电力消耗背后是深度的液冷散热方案。

这需要设计师提前对散热进行仿真计算，从而求得最佳的材料、风道口、电流规划。

一切都为了芯片散热。

这正是全球工业软件发生惊天并购案的原因。2025年7月，全球最大的EDA软件公司Synopsys正式收购最大的CAE仿真公司ANSYS。

这跟芯片的发展方向密切相关。芯片的尺寸越来越小，原子之间也开始感觉到相互的挤压。这需要流体力学的散热理论，来处理原子之间的敌意。而由于3D芯片封装的出现，叠层散热的问题更加突出。而且，热应力致芯片的翘曲变形，因此也需要结构力学来进行仿真。

这使得四大物理场的CAE仿真软件求解器，需要扎堆进驻芯片大战的主战场。而电子散热软件，正是流体场与热力场的关键组合。

两个流派的聚合

电子散热软件最重要的三个玩家是：Flotherm、Icepak和6Sigma。

电子散热仿真软件的鼻祖，当属于英国的Flotherm软件。它在1988年开创了面向“对象”的仿真方案，也就是将CPU、半导体器件、风扇等，都分别封装。这样仿真工程师建模的工作量，就会大幅度降低。它成功地将流体力学CFD与数值传热学，以及电子行业的模型库结合在一起，独树一帜。

受到Flotherm的启发，流体力学仿真的Fluent软件也开发了Icepak，面向电子产品的散热。这意味着在通用求解器的基础上，开始长出面向芯片和电路板的热管理需求。

而从Flotherm离职的人员，则开发了6Sigma软件。在发现很难撼动Flotherm市场地位的时候，6Sigma采用了差异化的策略。它选择了更大尺寸的散热，比如服务器和机房这样的场景。一个数据中心有好多服务器，整体的散热模型，需要进行简化。如果用Flotherm这种更专注芯片级小尺寸的软件，建模速度会太慢。

散热问题，随着空间尺寸变化而呈现不同的特质。从小的芯片，到大的服务器，一直到机房的屋子，都充满了反击热量的知识结晶。

当仿真巨头ANSYS在2006年以12亿美元收购Fluent的时候，也同时斩获了Icepak。过了两年，面向芯片级设计的电子设计软件EDA三巨头之一Mentor，则收购了Flotherm。

同样是电子散热仿真软件，Flotherm和Icepak分别进入了不同的阵营。

ANSYS可以说是以机械电气行业为主，面向宏观物理场。制造飞机、轮船、汽车都完全无法离开ANSYS这样的仿真软件。而Mentor（还有其他更大的两家Synopsys和Cadence）则专注于芯片和电路板的电路设计仿真。

这样的分离时刻，值得标记。它意味着两个不同的阵营，正在有着共同的偏好。而多年之后，它们会再次统一成同一个阵营，也就不足为奇了。

原生多物理场

在1998年瑞典COSMOL多物理场仿真软件出现之前，四大物理场的求解器，往往是独立的。很少有一个软件，会同时考虑多个物理场进行协同。用户需要在采用一个固体仿真软件（如Abaqus）之后，再去启动一个流体仿真软件（如Fluent）。这种方式，至今依然很常见。

而COSMOL采用了同一套底层数据库的架构，开发了不同的求解器。它在计算电热力耦合问题时，能同时模拟电流生热，以及热量传导过程。而且，提供了许多覆盖流体力学、化学反应工程等可扩展模块。

这种打通求解器加上行业模块的方式，大大简化了用户的使用，让COSMOL异军突起。

而云道智造一开始就借鉴了这一思路，同步开发四大物理场的通用求解器。选择四块硬骨头一起啃，源于其打造 “天生多物理场”软件的雄心。

自带四大物理场求解器，使得它在电子散热领域更容易脱颖而出。这与其他散热软件需要靠开源的流体求解器OpenFoam或者澳汰尔的OpenRadioss结构力学求解器，有着完全不同的根基能力。

很多电子散热软件工程师出身结构专业，而非流体力学。让他们基于通用流体力学求解器去构建一个电子散热模块，将是非常困难的。云道智造将这些不同物理场的求解器在底层封装起来，相互可以调用。而在软件界面端，则只展示用户熟悉的行业模块。这样，工程师即使没学过流体力学，同样可以使用它的电子散热软件，轻松调用底层流体的求解器。

然而，即使有了底层技术，要打造一款用户好用的软件，还需要另一重功力。

苛刻的用户，成就优秀的供应商

英国电子散热软件Flotherm在2000年前后进入中国的时候，曾得到了华为的重视。华为作为挑剔的用户，帮助Flotherm发现了大量Bug并得以优化。从求解、网格，到后处理渲染的全面锤炼，进一步奠定了Flotherm在中国乃至世界的垄断性地位。好的工业软件，一定是好用户培养出来的。

而在二十年之后，华为开始将浓郁的用户养分，再次倾注到国产软件。

为了将底层求解器打磨成成熟的电子散热商业化软件，云道智造的研发人员，开始跟华为设计人员，坐在同一个板凳上。在最严厉的老师傅的眼皮子底下，逐一攻克大大小小的各种难题。如果说华为在20年前曾经精心培育一个洋学生的话，现在它再次手把手地开始教会一个中国徒弟。

很多人可能难以想象的是，供应商往往并不知道用户是如何使用自己的产品。“用户习惯隔离墙”，使得软件公司失去来自用户端的知识反哺。用户很多使用细节，软件开发商并不知道。而正是这无数看上去琐碎的细节，决定了一款软件好用还是不好用。

而华为完全开放实际应用场景，使得国产的电子散热软件，一开始就建立在最真实的使用环境里。

例如用户要求在每次计算之后，都要给出每个零件单元的统计信息。这里包括热量大小、热量流进流出、功率功耗多少等。这些往往都是软件供应商，从来不曾想过的问题。

好用户的考验是全方位的，它会打破软件开放商的既有想象。在模拟一个芯片散热的时候，一般来说用一个大方块代替芯片。这样只需要赋予一种等效材料和热源，就可以计算。

但是为了计算更准确，华为也会把芯片内部结构建模出来。它将一个大方块，划分成不同形状的更多小方块。每个方块都会有不同材料，不同导热系数所对应。这意味着可以把芯片里边的小方块，采用一种X轴和Y轴组合的阵列方式，全部罗列出来。

从供应商的角度而言，这就是支持阵列和复制的功能。可以将X和Y轴，都做成有组合阵列的功能。比如把1个方块复制成9个，可以通过在X和Y轴各建立3个单元来完成。

然而，用户并非只需要这种复制功能，而是要实现几何量级的快速放大。例如，需要在X和Y轴方向上，各有100个小方块。这样在一个平面上，需要快速生成1万个阵列的小方块，尺寸也会有差异。

原来小方块复制的逻辑，迅速崩溃。这看上去是一个简单的几何元件拷贝的问题。但数量级的差异性，直接决定了操作软件的效率，需要不同路线的技术方案。

难点在这里不仅仅是操作小方块的效率，还涉及到进一步的仿真计算。每个小方块，都会划分成许多网格，再次进行计算。此刻，软件开发人员需要深入到底层的求解器，重新优化线性求解器的求解效率，减少内存调用。只有在根部求解器上动手术，才能解决上层的复杂应用。

这一点，也体现了云道智造拥有四大物理场底层根部技术的优势。如果整个电子散热软件，是建立在在流体力学开源求解器OpenFoam之上，那么这种修改代码将会是伤筋动骨，难以实施。

土是真土壤，花才是艳丽的花。而华为带来的，并非只有苛刻的实战挑战，也有成熟的使用经验。推倒“用户习惯隔离墙”，华为直接带领国产软件商进入核心地带。

作为一个用户，往往只需要提出缺陷和功能点就可以了。而华为的工程师则拿出完整的界面示意图。每个功能点进去应该呈现的形态，前后界面的跳转关系，全部一清二楚。这些界面如果由软件开发商的产品经理进行描述，则需要正推和反推用户使用方式，复杂度会大大增加。

而现在，一切都简明扼要，直奔目的。某种意义而言，用户已经做了软件商产品经理应该做的事情。

双方共同发力，才能打磨出一块工业软件的宝玉。而用户成为软件开发商的产品经理，这正是工业软件突破的最高境界。

并非只有平行替代，而是价值替换

这种电子散热软件的突破，容易看成是简单的国产替代。但其实，并非如此。

作为仿真软件，用户的要求一直是“快、准、简”：算的快、算的准、算的简单。

高速求解需要借助时代的硬件力量。在当下，GPU已经成为CAE仿真的重要引擎。然而，由于早期开发的原因，以CPU为主战场的Flotherm求解器架构，对于适配GPU硬件存在一定的历史包袱。而云道智造从软件开发伊始，就吸收了GPU对科学计算效率巨大提升的优势，达到传统CPU的数十倍。

工业软件发展的历史上，软件一直跟着硬件迭代而更新自己的形态。在大型机时代，显卡是关键瓶颈，此时的工业软件基本附属于硬件制造商。全球最显赫的工业软件达索系统，曾一度对软件的销售都依赖于IBM的分销系统。而当PC机有了巨大的算力突破时，软件开始逐渐独立而跟硬件制造商分庭抗礼。率先推出PC机的三维设计软件SolidWorks，就异军突起。现在进入GPU时代，新锐的工业软件纷纷转向GPU架构。这使得传统依赖CPU的老牌软件，出现了吃力的状态。

国产软件这种“GPU原生”的软件技术路线，正在呈现出跟传统工业软件不一样的新形态。这是一种软件新势力。

即使在CPU分配机制上，二者也有不同的方式。Flotherm更擅长在一个CPU结点之内（几十核），多是通过共享内存的方式在一台机上运行。而新势力软件则采用了分布式的并行计算（MPI技术），具备跨CPU的能力。它可以将多个CPU结点（4个、8个甚至上百个结点），放在多台机器上进行并行计算。这样可以利用更多的算力，进行更快速的仿真模拟。这与DeepSeek通过算法，来优化算力速度，有着异曲同工之妙。

由于从求解器到电子行业模块都掌握在自己手中，云道智造可以很容易地将各种模块封装化。这也正是它所践行的“普惠仿真“的理念——那就是持续降低CAE的使用门槛。

CAE技术平权化，可以有两种方式。一个是API，功能模块化。电子散热软件Simdroid-EC已经将各种功能，都实现API接口。这使得设计人员很容易通过任务流来调用不同API，实现了流程自动化。而另一个重点则是APP，将应用场景实现打包化处理。

APP属于拖拽应用级的封装，简单易用。例如机箱仿真APP，可以独立封装成一个模块。这样就可以调节各种参数，包括风扇大小、位置、流量，以及机箱内存条的位置。

这种快捷方式，引起通讯企业中兴的关注。中兴研发部门所关注的焦点是：能否让仿真简单化、普惠化？

一般而言，仿真软件的使用要求更高。一个企业，前端使用CAD做设计的人员, 比后端做CAE仿真的人员，往往多出5-10倍。这也间接表明了CAE的使用过于复杂。

设计师，一般只是设计不做仿真。根据经验，部署流道，或者增减风扇。所有的验证工作都扔给下游的仿真工程师来完成。如果在仿真过程中发现设计缺陷，再把结果反馈到上游设计师，再做更改。整个设计周期被拉得很长。

云道智造开始分拆整个仿真任务，封装出很多更小的模块，例如内存、风扇的仿真，都形成单独的APP。这使得一些上游的设计人员，也可以调用轻量级的APP进行仿真，马上就能发现设计粗糙之处并优化设计。这样下游仿真的任务，也大幅度减轻。

这样，整个电子产品的研发周期，就大大缩短。

这种仿真低门槛的价值，贯穿了整个产品的使用周期。它甚至跳出研发，在施工的时候也可以用。对于一个在机房服务器的现场人员而言，打开一个复杂软件，找到相关的功能模块，通过计算来修改这个参数。这个难度太大，而且过于复杂。

而现在，工程师在机房布置服务器位置时候，可以模块化的电子散热软件，来轻松获得散热效果。比如发现离窗台1米位置的效果不佳，那么就可以移动离窗台1 .5米的地方。现场可以重新做仿真，以确定新位置的可行性。

随时应用，这就是普惠软件的魅力。

对比来看，传统电子散热软件缺乏调用的模块，在更小颗粒度的需求上，很难做到模块化和简易化的仿真。大软件的弊端在于，即使只是去计算一个小豆腐块的功能也要完整地启动整个大型软件。这就像是要启动一架五代战机，去应战一架无人机的来袭。

而将使用过程大幅度简化，才能够做到“任务“与”工具”二者的精准匹配，达成软件应用的最高效率。新的工业软件，已经表现出跟既有霸主完全不同的特征。而这种国产替代，已经不是存量的平行替代，而是全新的价值替换。

小记：时代的阳台

后摩尔时代，芯片制程越来越小，散热需求越来越大。传统的EDA厂商难以解决这些涉及四大物理场的问题。原来分道扬镳的EDA电子设计软件，开始与传统仿真软件猛烈地相遇。

于是，全球第一的EDA软件公司Synopsys，以370亿美元惊天并购全球第一的仿真软件公司ANSYS。某种意义而言，这起并购简直就是为了以散热为代表的多物理场仿真而来。

全球工业软件的市场，正在高度收敛。全球最大的几家CAE公司，都在陆续被收购而失去独立身份。

原来是全球第三大CAE仿真软件的MSC，被瑞典仪表制造商所收购。而在ANSYS被宣布收购后，第二大CAE软件商Altair也迅速被吃掉。

独立CAE软件的池塘里空荡荡，只有小鱼小虾米在来回游荡。CAE软件不再是仿真模拟的世界，而是真实世界的模拟器。它与ChatGPT、Sora这样的世界模拟器，迎头撞上。如果说AI正在走过既往数据经验的时代，那么CAE提供的则是真实物理的实时而可信的数据。AI的认知能力提升，将会更多依赖CAE依靠物理定律所形成的可靠数据。

CAE软件变得越发重要。而工业软件正在变成资本密集型的爆破性形态，如同大爆炸下宇宙向外膨胀的确定性。这是一种资本高密度、人才高密度的创新赛道。这使得中国工业软件的创新突破方式，也可以重新调整。

电子散热国际市场规模每年约3亿美元，中国市场规模每年约2-3亿元人民币，是标准的利基市场。然而对于中国CAE仿真软件而言，就是要在每个小市场里成为王者。每一个亿元级市场的突破，都是一次辽沈战役级的胜利。这里酝酿着中国工业软件的传奇。

从电子散热开始，中国工业软件都可以活跃在工业现场的每一个赛道。如果能够收复10-20个这类市场，中国就可以继美国、德国和法国之后，成为第四大工业软件国。

在全球工业软件巨头的那些电火雷鸣的收购现场，也活跃着国内工业软件公司的身影。他们正在围观，正在长大，正在突破。

这些商业化软件突破的背后，是中国制造的崛起。无论是制造还是设计，用户与供应商正在完成肩并肩的研发联合舰队。创新的火花四溅，就在于上下游知识的撞击。这正是当下中国创新的关键看点。

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