華為連開四槍,紅杉高瓴扣動扳機,一顆“卡脖子皇冠”撐起4400億美元市場
先知先覺的VC都在添柴加火。
文丨 張楠
來源丨投中網
2020年9月,華為創始人任正非花了5天時間,與北京大學、清華大學等高校的學生代表,以及中國科學院的一些科學家進行座談。會上任正非語重心長地感嘆,華為現在的困難是“我們設計的先進晶片,國內的基礎工業還造不出來。”
這話可能還只說了一半,現實情況是,離了國外(主要是美國)的EDA(電子設計自動化)軟體,從晶片的設計到製造,可以說是寸步難行。而現實是,Cadence(新思科技)和Synopsys(鏗騰電子)等EDA軟體都被禁止了與華為的合作。
華為為了解決EDA“卡脖子”的問題,旗下的哈勃投資自2020年底,在不到一年的時間中連續投了4家EDA公司。
不過理想和現實之間依然有著巨大的鴻溝,雖然在一些細分領域取得了技術突破與進步,但目前國內的EDA公司與Synopsys、Cadence、Mentor(西門子數字工廠旗下)等國際EDA巨頭相比,在技術、流程、人才,特別是市場佔有率等方面,坦白講仍然是“一個能打的都沒有”。
比如EDA企業華大九天招股書就顯示,其以約6%的市佔率,佔據國產EDA的過半壁,而剩餘的近90%市場,被國外EDA企業瓜分。“不敢說差50年,2、30年肯定是有的”,一位看過數家國內EDA公司的投資人黃軒(化名)對我說。
而EDA只是國內工業軟體,與國際工業軟體巨大代際差的一個縮影。工業軟體大體可分為三類:研發設計類、生產製造類、經營管理類,目前的國產化率依次遞增,其中處於工業產業鏈最核心的研發設計類EDA、CAD(計算機輔助設計)、CAE(計算機輔助工程),正是被卡脖子最嚴重的領域。
突破“卡脖子”,掌握自主研發的核心技術,顯然是科技自主的必經之路,市場需求加上政策鼓勵,先知先覺的VC焉能有不來添柴加火之理?因此從2013年開始,一向不受資本待見的工業設計軟體賽道,迎來了一波小陽春,2021年全年融資數量更暴增至接近30起,包括紅杉、高瓴、經緯、雲峰……
不過,VC之所以大舉入局,真的只看上了這些工業設計軟體公司的“科技”屬性嗎?除此之外,資本青睞工業設計軟體的原因還有什麼?對工業設計軟體越來越重視,EDA/CAD/CAE“卡脖子”的問題,究竟能不能得到根本的解決?
來源/CVSource投中資料 2000-2021年工業設計軟體融資數量一覽。
低端國產替代加單點技術突破
老兵兩年能融7輪
EDA軟體貫穿整個積體電路設計的生命週期。銀河證券認為,EDA軟體的絕對市場規模雖然不大,全球僅約有100億美元,但槓桿效應極強,支撐著全球4400億美元的積體電路市場,乃至2萬億美元的電子資訊產業,進而影響40萬億美元的數字經濟。如果說晶片是數字經濟的皇冠,那EDA就是皇冠中最亮的那顆鑽石。
工業CAD/CAE領域的情況與EDA類似,從小到一臺玩具、手機模具的設計到知道,大到汽車、飛機的幾乎每個零部件,乃至航空航天領域,離開工業設計軟體,現代工業製造將寸步難行。比如,現在已很難想象,中國第一艘核潛艇“401”艇下水器前,總設計師黃旭華帶領719所的專家團隊,從最初的方案論證,到方案設計、初步設計、技術設計、施工設計,共花了4.5萬張圖紙,連起起來有30公里長。
工業設計軟體的普及改變了這一切,計算機替代了原本只能人工計算和手繪的大部分工作,再加上從流程到生產的規範化管理,極大地提高了工業生產的精度、效率、生產力和產品品質。擅長髮現爆發節點的VC,不可能一直對工業設計軟體賽道視若無睹,之所以直到這兩年才蜂擁而入,“研發需要極大的投入和耐心,行業具備一定增速,但短期內天花板肉眼可見的低。”黃軒說。
來源/銀河證券研報
目前全國EDA\CAE市場規模不到50億元,CAD也僅為約60億元,但偏偏,這三種軟體又是研發難度最大、耗時最長的,且國外成熟軟體早已壟斷市場;而市場規模較大、起步較早、國產化率較高的生產製造和經營管理類軟體,又早已是一片紅海。因此,從VC的角度,工業設計軟體看起來似乎不符合一個“好賽道”的標準。
情況雖然是這麼個情況,但機會往往源自於對趨勢的洞察。總體來說,目前工業設計軟體的幾個發展趨勢還是比較明顯的:
一是,在低端EDA/CAD軟體領域,國產替代的機會較大。
以二維CAD軟體為例,目前國產化率僅約為10%。以CAD領域為例,在航空系統工作多年的高階工程師史超(化名)告訴我,在一些傢俱家居、建築工程等領域,目前如老牌數碼大方的CAXA,新晉者如卡倫特的CurrentCAD等,已經在軟體功能、標準化程度、精度、易用性等方面,完全不輸甚至超過了國外軟體。值得一提的是,卡倫特在去年剛獲得了來自高瓴和GGV的天使輪融資。
二是,一些本土工業設計軟體,成功在一些領域實現單點突破,實現填補國產空白,再憑藉價格優勢成功獲取了一批客戶。
比如已經登陸科創板的概倫電子,主攻製造環節工藝平臺開發階段的器件模型建模驗證工具,以及設計環節類比電路EDA中的電路模擬與驗證工具。目前其產品已覆蓋臺積電、三星電子、聯電、格芯、中芯國際等全球前十大晶圓代工廠中的九家,以及三星電子、SK 海力士、美光科技等全球規模前三的儲存器廠商。
三是,生產控制類和經營管理類的高階國產替代機會,重點是“上雲”。
根據賽迪顧問資料,2021年我國生產製造類和經營管理類的工業設計軟體市場規模都將達到450億元左右,而在高階領域,國產軟體的佔有率都僅有不到一半,且以大型國企、央企為代表的高階市場依舊是國外軟體的天下,而藉助軟體“上雲”的機會,可以藉機縮小與國外軟體大型客戶服務能力的差距,進而逐步佔領高階市場。
四是,除技術外,更看重國外工業設計軟體公司高管創始人的資源、人脈與市場能力。
藉助在關鍵技術環節進行單點突破,或在易用性(上雲)上下功夫,產品雖然沒有本質提升,沒能像國外公司形成產業閉環,但照樣可以切入相關市場,再憑藉產業VC和創始人、VC的人脈資源,進行交叉銷售。黃軒告訴我,這其實也是不少CVC投工業設計軟體的路線,“並非是單純的財務投資,甚至有時IPO、退出也不是很重要。”
如果選出符合這幾個趨勢的公司代表,那麼一定非芯華章莫屬。芯華章是一家初創的國產EDA公司,2020年3月成立,從該年8月到今年,僅不到兩年時間,芯華章共計完成了7輪融資,幾乎覆蓋了從早期到中後期的所有市場化VC,在今年1月剛剛完成的數億元戰略融資中,投資方是國家制造業轉型升級基金。
來源/CVSource投中資料
芯華章的創始人是王禮賓,擁有30多年的國際EDA開發、銷售和管理經驗。1981年王禮賓考上解放軍資訊工程學院通訊專業,之後留校從事教學和科研工作,2000年左右加入國際EDA龍頭Cadence,從開始的工程師,再到後來的銷售,為華為海思、中興、紫光展銳、智芯微、大唐電信、飛騰、大疆等企業提供技術服務和產業支援。
王禮賓熟知國內EDA軟體的弱點,因此芯華章開始就將目光瞄準了國產EDA的空白——驗證環節,目標是建立完整的高階晶片綜合性模擬驗證EDA平臺。
所以從技術單點突破能力,到產業人脈銷售能力,相比於老牌的國產EDA華大九天也不遑多讓,因此受到資本青睞也就不足為奇了。
高階根本就替代不了?
上世紀80年代,國產工業軟體一度佔到全國25%的市場份額,但囿於歷史原因,目前在CAX領域,市場佔有率只剩下了可憐的個位數。放眼全球則更加慘淡。IDC資料顯示,2019年中國工業軟體營收佔全球工業軟體營收的5.1%,而具體到CAX軟體,則只佔全球市場的0.6%。
來源/華大九天招股書 全球前五大EDA公司市場份額(內圈-外圈:2018-2020年資料)。
如前文所述,現在多數CAX軟體廠商,將目光二維CAD、國產空白領域或中低端製程的全流程EDA解決方案,但在相對高階的CAX領域如航空航天、精密製造等,只能說飯要一口一口吃,路得一步一步走,沒有堅實的基礎理論和大量的資料、實驗基礎,是絕對飛不起來的。
先說EDA方面,國信證券指出,相對國際巨頭,國產EDA差距有三方面:一是缺少數字晶片設計的核心工具模組,無法支撐數字晶片全流程設計;二是對先進工藝支撐不夠,暫未進入先進代工廠的聯盟;三是缺乏製造及測試EDA系統,無法支援積體電路封測的應用需求。
目前全球 EDA市場基本被Cadence、Synopsys、西門子EDA三家廠商壟斷,通過先發優勢再加上數十年的不斷投入和研發,再加上不斷的兼併收購,形成了各具特色的全流程解決方案,行業高度集中且替換成本很高,壁壘非常深厚。
國內EDA軟體,如芯華章等企業正在努力填補空白區域;華大九天目前已具備類比電路設計全流程EDA工具系統,其中電路模擬工具支援最先進的 5nm 工藝製程,處於國際領先水平;但其他類比電路設計EDA工具最高僅支援28nm工藝製程,與國際5nm工藝仍存差距。黃軒認為,EDA與國外差距肉眼可見,但這種情況更應該腳踏實地,VC也要避免被故事和概念所迷惑,目前的節點很關鍵,風口與否不是關鍵,重要的是多一些理性判斷。
而在CAD/CAE領域的差距,絕不僅只是體現在軟體產品上,背後的基礎科學、人才、商業化能力、生態化建設仍存在巨大的代際差,而且世界領先的CAD/CAE公司基本已經完成了各自領域的收購和兼併整合,如今全球市場環境趨於閉塞的,如中望軟體通過收購VX進而掌握三維CAD智慧財產權的類似通路,今天已經基本對國內企業關閉了視窗。
公開資料顯示,中望軟體於2010年收購VX公司,擁有了自主的overdrive幾何建模核心,是國內少有的實現商業化應用,在工業設計領域被大規模驗證過的三維幾何建模核心技術,中望overdrive核心主要應用於主要應用於中望自研的ZW3D平臺。
來源/自媒體編碼珠璣 知名國產手機、汽車、電器廠商,清一色的使用國外CAD軟體。
民用的高階CAD軟見,如上圖所示,手機行業的CAD基本被ProE壟斷,ProE是美國引數技術公司(PTC公司)的三維CAD軟體,主要用於消費電子領域。汽車行業被Catia軟體壟斷,隸屬於達索公司,在航空航天、汽車等領域的三維CAD中具備壓倒性優勢。
而在軍工、航空航天等高階領域,達索和西門子目前是跨不過去的兩座大山。“比如航空發動機裡的葉片,有一個拐角特別複雜,用國產的三維軟體根本就畫不出來,就得是用Catia才能畫。西門子的CAD軟體在設計、驗證的流程完畢後,直接用西門子的機床就加工出來了,這是一整套生態,根本沒法替代。”史超告訴我。
史超以長沙某公司生產的航空發動機變速箱齒輪為例,從CAD/CAE軟體到裝置,“清一水的達索和西門子,真不是不想用國內的,但試驗過後油耗高、航程也跟不上,就是不行。為什麼?國產軟體主要有兩個問題,一是三維複雜的曲線、曲面,軟體背後的函式能否準確的表達;二是模型不能直接用於模擬計算和精密製造加工。”
CAE(Computer Aided Engineering)是計算機輔助工程,目前全球CAE市場被前三大供應商主導,分別是ANSYS、西門子和達索,市佔率共計47%,之所以與CAD重合率非常高,主要是由於CAD/CAE密不可分,一體化趨勢明顯。史超表示,CAD出圖後,再用相應CAE對模型進行模擬分析,通過在流體力學、強度方面反饋的資料,再用CAD進行反覆修正,是必要的流程。
任正非曾提到,“波音777飛機的風洞吹風,是使用全新的空氣動力學軟體模擬模擬的,使過去需要80次風洞試驗,減少到現在的7次左右,那麼說明美國已把空氣動力學的漩渦,都變成了經典力學方程。”函式能否準確表達曲線曲面,空氣動力學旋渦變成經典方程,核心的差距還是在於數學、物理的基礎科學差距。
而即使國產軟體在技術方面,達到與西門子、達索同一高度,替代起來也有難度。一是技術人員的再學習、適應需要過程;二是多年使用西門子、達索積累的設計圖無法轉化。此外,雖然國外的工業設計軟體價格相對較高,但盜版也十分猖獗,史超就坦陳,不僅是中小型民營企業,就算是他所在的央企,也有不少人電腦中裝有盜版軟體,“盜版一方面制約了國產高階工業設計軟體的發展,另一方面也使國產替代更難了。”
但史超同時也認為,越是這種情況,越應當重視這些高階領域工業設計軟體的開發,“更希望中國不僅是工業大國,也是工業強國,跟美國、德國掰掰手腕”。黃軒也認為,在與國外差距不大的工業設計軟體領域,最好交給市場去突破;而在涉及國家安全的重點高階領域,更需要政策、資金、人才、市場等全面扶持,“Cadence這麼大的公司,還獲得了美國政府2000多萬的研究資金補助,還是得從根上真正重視起來。”
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