以电子行业为例,随着电子产品朝着小型化、高性能化发展,芯片集成度不断提高,电路设计愈发复杂,信号完整性和电磁兼容性等问题日益凸显。借助电磁仿真软件,工程师能够在设计阶段对芯片内部的电磁场分布进行精确模拟,预测信号传输过程中的反射、串扰等问题,提前优化电路布局,从而大大提高芯片性能和可靠性,缩短研发周期,降低研发成本。像英特尔、台积电等半导体巨头在先进芯片设计过程中,就高度依赖电磁仿真软件来攻克技术难题,确保产品在激烈的市场竞争中保持领先地位。
在通信领域,5G 乃至未来 6G 通信技术的发展对通信设备性能提出了极高要求。天线作为通信设备的关键部件,其性能直接影响通信质量和信号覆盖范围。电磁仿真软件可以帮助工程师对各种新型天线,如多输入多输出(MIMO)天线、毫米波天线等进行精确设计和优化,模拟不同环境下天线的辐射特性和信号传播情况,提高天线增益、方向性和抗干扰能力,为实现高速、稳定、可靠的通信网络奠定基础。例如,华为在 5G 基站天线研发中运用电磁仿真技术,大幅提升了天线性能,有力推动了 5G 通信技术的广泛应用。
对于航空航天行业,飞行器在复杂电磁环境中飞行,其电子系统必须具备高度的电磁兼容性,以确保飞行安全和各种电子设备的正常运行。电磁仿真软件可用于对飞行器的机身、机翼等结构进行电磁建模,分析其在不同飞行状态下的电磁散射特性,评估电子设备之间的电磁干扰情况,优化电磁屏蔽设计,有效降低电磁干扰对飞行器系统的影响。美国的波音公司和 SpaceX 等在航天器和火箭设计中,均充分利用电磁仿真软件来解决电磁兼容问题,保障任务的顺利执行。
此外,国内企业和科研机构在电磁仿真技术方面的不断积累和创新,也为国产软件的崛起奠定了坚实的技术基础。越来越多的高校和科研院所加强了在电磁学、计算科学等相关领域的研究,培养了大量专业人才,为国产电磁仿真软件的研发注入了新鲜血液。同时,国内企业通过与科研机构合作,积极开展产学研协同创新,不断提升自身的技术实力和创新能力,逐步缩小与国际先进水平的差距 。在市场需求、政策支持和技术创新的多重驱动下,国产电磁仿真软件正逐渐在国内市场崭露头角,并有望在国际市场上占据一席之地,为中国制造业的高质量发展提供强有力的支撑。
EastWave 是上海东峻信息科技有限公司自主研发的成熟商业化电磁仿真软件,在军工和民用电磁研发领域有着极为关键的应用。其应用方向广泛,涵盖天线阵、天线罩、隐身、目标成像、电磁兼容、电磁脉冲以及 PCB 板等多个方面。在军工领域,飞机、舰船、坦克、导弹等装备的电磁研发都离不开 EastWave 的支持;在民用领域,通讯、汽车、高铁、监测等行业也借助该软件提升产品性能和研发效率。
上海东峻信息科技有限公司作为中国第一家自主开发商业化电磁波 / 光电仿真软件的民营企业,在技术研发上取得了众多突破性进展。公司的主导产品 EastWave 基于多年独立研发,在电磁波和光电仿真技术方面优势显著,已成功销售给航天、航空、船舶、中电等集团企业以及国内外近百家大学,还出口到国外军工企业,打破了欧美软件在该领域的长期垄断,成为国产电磁软件的杰出代表。
公司具备多项软件著作权与发明专利,获得 “双软企业” 和 “高新企业” 资质,通过 ISO9001 质量体系认证,并具备三级保密资格证书,这些都彰显了公司强大的技术实力和规范的管理体系 。例如在某军工项目中,EastWave 成功解决了复杂电磁环境下的目标成像难题,为项目的顺利推进提供了关键技术支持,其仿真结果的准确性和可靠性得到了高度认可。
派岳是广东云湃科技有限责任公司自主研发的一款基于 FDTD(时域有限差分)的三维全波电磁仿真软件,在当下电子设备和系统设计领域发挥着重要作用,可广泛应用于 5G、卫星通信、智能驾驶、万物互联、生物电磁等诸多前沿领域,满足众多高精尖电子设备、电磁兼容、目标散射等电磁仿真设计的商业化使用需求。它包含了从模型导入、自主建模、材料赋值、自动化网格剖分、仿真计算到后处理的电磁仿真分析全流程,为用户提供了一站式的仿真解决方案。
软件集成了三维全波电磁仿真模块、热电一体化多物理场仿真模块、场路一体化电磁仿真模块,采用快速、高效的计算方法,并通过全速 CPU 优化技术,使全尺寸 / 规模的模型均具备高速的仿真计算能力,能够实现复杂电磁模型的快速、准确求解,有效解决了电大尺寸、复杂多层结构仿真求解运算速度慢等行业长期存在的难点痛点问题。例如在 5G 基站天线设计中,派岳软件能够快速准确地模拟天线的辐射特性和电磁兼容性,帮助工程师优化设计方案,提高天线性能,大大缩短了研发周期。
广东云湃科技有限责任公司以解决电磁仿真核心技术 “卡脖子” 问题为目标,致力于服务射频、微波和半导体产业升级需求,打造世界级水平的电磁 / 热一体化仿真设计平台。公司凭借核心软件产品派岳,面向通信系统、卫星和物联网 (IoT)、高级驾驶辅助系统(ADAS)、电磁兼容与干扰(EMC/EMI)、电磁波吸收比值(SAR)、生物医学等广泛领域的设计应用研发需求,有效提升了客户的研发效能与产品的行业竞争力。同时,云湃公司依托派岳电磁软件高效、准确的计算效能,在天线、芯片、封装、微波集成工艺、系统级电磁分析优化等领域为客户提供优质的设计仿真服务和设计解决方案,助力客户拓展前沿高端电子产品市场。
Rainbow Studio 由无锡飞谱电子信息技术有限公司研发,其最大的优势在于实现了从几何建模、网格剖分、仿真计算及后处理的一体化集成操作,极大地提高了仿真效率和用户体验。它提供了众多 CAD 模型的开放性数据接口,具有广泛的兼容性,能够方便地与其他设计软件进行数据交互,满足不同用户的多样化需求 。软件内嵌多文档设计作业管理系统,支持远程跨平台仿真、协同仿真和任务队列管理,可处理复杂的电热等多物理场强耦合仿真问题,为团队协作和复杂项目的仿真分析提供了有力支持。
在电磁仿真领域,Rainbow Studio 实现了核心电磁算法软件化,以有限元、矩量法为基础,结合物理光学、弹跳射线追踪算法,并辅以自主建模驱动引擎技术、自适应迭代网格技术、高阶曲面四边形网格技术、大规模并行计算技术等一系列先进技术,实现了从电小到电大、从射频到太赫兹的全尺寸、全频段的仿真分析能力。在解决天线 / 微波组件设计、电大平台 RCS(雷达散射截面)分析、载体天线布局、信号完整性分析、EMC 正向设计等问题上有着突出的优势。比如在某航空项目中,针对飞机电大平台的 RCS 分析,Rainbow Studio 能够快速准确地给出分析结果,为飞机的隐身设计提供了关键依据。
无锡飞谱电子信息技术有限公司成立于 2014 年,聚焦 CAE/EDA 行业系列仿真工具和技术的研发、销售及服务业务,是国内早期拥有自主知识产权和国际竞争力的电磁仿真工具领军企业。公司通过业内领先的系统性能为客户提供优质的仿真服务,其系列仿真工具已被业内头部客户使用并成为其指定供应商。飞谱电子总部位于无锡,在上海、深圳、南京、成都、西安、苏州等地设有研发中心及技术支持中心,基于完善的技术研发与支持服务体系,能够为客户提供快速便捷的本地化技术支持服务,及时响应客户需求,解决客户在使用过程中遇到的问题 。
RDSim 是上海霍莱沃电子系统技术股份有限公司研发的一款具有重要影响力的电磁仿真软件,具有多算法融合的显著优势,可实现针对各类电磁结构的高精高速仿真。其核心算法丰富多样,包含改进的矩量法、快速算法、高频渐近算法、积分方程快速直接求解法与特征模算法等,这些先进算法的融合使得 RDSim 能够应对各种复杂电磁结构的仿真需求,并且在计算精度和速度上都有出色表现。
目前,RDSim 已可实现近亿级网格量的大规模计算,并成功于超算平台上完成万核以上的大规模仿真,在航空隐身、汽车雷达等领域取得了突破性进展 。在航空隐身领域,RDSim 能够精确模拟飞机机体结构在不同电磁环境下的散射特性,为飞机的隐身设计提供精准的数据支持,帮助工程师优化设计方案,降低飞机的雷达散射截面,提高飞机的隐身性能。
上海霍莱沃电子系统技术股份有限公司长期致力于工业软件研发,依托自主研发的核心算法,主要为航空航天、电子信息、通信等领域提供用于电磁仿真及电磁测量的软件和系统,并研制相控阵产品。公司在细分领域技术领先、研发能力强劲,是行业标准制定者之一,其代表性技术成果《高精度多通道相控阵测量系统》经科技成果鉴定,核心技术自主可控,实现进口替代,达到国际先进水平。霍莱沃凭借领先的技术优势,为嫦娥探月、北斗卫星、高分卫星等多项国家重大项目提供了仿真或测量技术保障,彰显了公司在电磁仿真及测量领域的雄厚实力和重要地位 。
Simdroid 是云道智造自主研发的通用多物理场仿真 PaaS 平台,具备强大的多物理场仿真能力,拥有自主可控的隐式结构、显式动力学、流体、热、低频电磁、高频电磁、多体动力学等通用求解器,支持多物理场耦合仿真,能够在统一友好的环境中为仿真工作者提供前处理、求解分析和后处理工具,满足不同用户在不同领域的仿真需求。
云道智造在工业仿真软件领域不断创新发展,致力于打造平台化仿真软件,推动实现仿真技术大众化。公司以需求为牵引,赋能行业企业创新发展,其产品在电子信息、航空航天、能源电力、石油化工、船舶海工、汽车、生物医疗等众多行业都有广泛应用。例如在电子信息行业,Simdroid 可以帮助企业解决电子产品在设计过程中的热管理、电磁兼容性等问题,优化产品性能,提高产品质量。通过自主研发的核心技术,云道智造不断提升软件性能和用户体验,为国产工业仿真软件的发展做出了积极贡献。
TF-eMag 是十沣科技研发的一款特色鲜明的电磁仿真软件,在电磁仿真领域具有独特的优势。它采用了先进的算法和技术,能够高效准确地对各种电磁问题进行仿真分析,为用户提供可靠的仿真结果。该软件在多个应用领域都有出色的表现,尤其在电子、通信、电磁兼容等领域发挥着重要作用 。在电子设备设计中,TF-eMag 可以帮助工程师预测设备内部的电磁干扰情况,优化电路布局和屏蔽设计,提高电子设备的性能和可靠性。
十沣科技在仿真技术研发方面投入了大量资源,不断推动技术创新和产品升级。公司拥有一支专业的研发团队,具备深厚的技术积累和丰富的行业经验,能够深入理解客户需求,为客户提供定制化的仿真解决方案。通过持续的技术研发和市场拓展,十沣科技的 TF-eMag 软件在市场上逐渐获得了认可,用户群体不断扩大,应用案例也日益丰富,为国产电磁仿真软件在市场竞争中赢得了一席之地 。
WESim ™维信是波矢量公司推出的电磁仿真软件,具有显著的技术优势。它采用了先进的算法和优化技术,能够实现高效、准确的电磁仿真计算。在适用场景方面,WESim ™维信广泛应用于通信、电子、航空航天等领域,能够满足不同行业客户对电磁仿真的多样化需求 。在通信领域,该软件可以对通信天线的辐射特性进行精确仿真,帮助企业优化天线设计,提高通信质量和信号覆盖范围。
波矢量公司在电磁仿真领域积极探索创新,不断完善产品功能和性能。公司注重技术研发和人才培养,拥有一支高素质的研发团队,致力于为客户提供优质的电磁仿真软件和专业的技术服务。通过持续的技术创新和产品优化,波矢量公司在电磁仿真市场上逐步树立了良好的品牌形象,WESim ™维信软件也在众多项目中得到应用,为客户解决了实际的电磁问题,助力客户提升产品竞争力 。
Hermes 3D 是芯和半导体推出的一款在芯片设计等领域具有重要应用价值的电磁仿真软件。它专注于解决芯片设计过程中的电磁问题,能够对芯片内部的电磁场分布、信号完整性、电磁干扰等进行精确仿真分析,为芯片设计工程师提供关键的设计参考和优化依据。在先进芯片制造工艺中,芯片的集成度越来越高,电磁效应变得更加复杂,Hermes 3D 能够有效应对这些挑战,帮助工程师优化芯片布局和电路设计,提高芯片性能和可靠性 。在 5 纳米及以下先进制程芯片设计中,Hermes 3D 可以精确模拟芯片内部的寄生电容、电感等电磁参数,为芯片的高性能设计提供有力支持。
芯和半导体在半导体 EDA 领域技术实力雄厚,是行业内的知名企业。公司拥有丰富的技术积累和专业的研发团队,致力于为半导体行业提供全面的电磁仿真解决方案。凭借 Hermes 3D 等一系列优秀产品,芯和半导体在市场上具有较高的影响力,与众多半导体企业建立了长期合作关系,为推动半导体行业的发展做出了重要贡献 。
ZWSim Waves 是中望龙腾在电磁仿真领域的重要产品,具有丰富的功能和独特的特点。它能够实现对电磁问题的多方面仿真分析,包括天线设计、微波电路、电磁兼容性等。在天线设计方面,ZWSim Waves 可以帮助工程师优化天线的结构和参数,提高天线的辐射效率和方向性;在微波电路设计中,能够准确分析电路中的信号传输和损耗情况,为电路优化提供依据 。
中望龙腾在工业软件领域一直致力于多元化发展,不断加大对电磁仿真软件等产品的研发投入。公司凭借自身的技术实力和市场影响力,为用户提供了高质量的软件产品和优质的服务。通过持续的技术创新和产品升级,ZWSim Waves 在市场上逐渐获得了用户的认可,应用范围不断扩大,为国产电磁仿真软件在工业设计等领域的应用推广发挥了积极作用 。
中算是北京理工大学研发的电磁仿真软件,主要应用于学术研究和特定领域。在学术研究方面,为高校和科研机构的科研人员提供了一个重要的研究工具,帮助他们深入研究电磁学相关的理论和问题,推动电磁学领域的学术发展。在特定领域,中算也发挥着重要作用,能够满足一些专业领域对电磁仿真的特殊需求 。在电磁散射特性研究方面,中算可以帮助科研人员准确模拟目标物体的电磁散射情况,为相关理论研究提供数据支持。
北京理工大学作为国内知名高校,在科研和人才培养方面具有强大的实力。学校在电磁仿真软件研发过程中,充分发挥自身的学科优势和科研资源,汇聚了一批优秀的科研人才,致力于攻克电磁仿真领域的关键技术难题。中算软件的研发体现了高校在国产电磁仿真软件研发中的重要作用,为推动国产电磁仿真技术的发展提供了智力支持和技术保障 。
近年来,随着国家对工业软件的高度重视以及国内企业研发投入的不断增加,国产电磁仿真软件市场呈现出良好的发展态势。市场规模持续扩大,从 2018 - 2022 年,中国电磁仿真软件市场规模年复合增长率约为 8.64%,2022 年市场规模约 108.89 百万美元 ,且增速高于全球平均水平。预计到 2029 年,中国电磁仿真软件市场将增长至 293.49 百万美元,2023 - 2029 年年复合增长率约为 14.50%。在市场份额方面,国产电磁仿真软件虽然取得了一定进展,但与国际知名品牌相比,仍占据较小份额。国际巨头如 ANSYS、Dassault Systmes、Keysight Technologies 等凭借其长期的技术积累、完善的产品体系和广泛的客户基础,在全球市场占据主导地位,2022 年全球前三大厂商占有大约 42.08% 的市场份额。
国产电磁仿真软件在发展过程中面临诸多挑战。从技术瓶颈来看,尽管国内企业在算法研发、求解精度和效率等方面取得了一定突破,但与国际先进水平相比仍有差距。在处理复杂电磁问题时,如超大规模集成电路中的电磁效应、高分辨率雷达目标散射特性分析等,国产软件的计算精度和速度还难以满足需求。一些关键技术,如高效的并行计算算法、多物理场耦合求解技术等,仍需进一步攻关。
市场竞争方面,除了要面对国际软件巨头的激烈竞争,国产电磁仿真软件还面临着来自国内同行的竞争压力。市场上涌现出众多国产软件品牌,产品同质化现象较为严重,部分企业为争夺市场份额,采取低价竞争策略,这在一定程度上影响了行业的整体发展质量和创新能力。而且,由于国产软件品牌知名度相对较低,用户对国产软件的信任度和认可度有待提高,一些企业在选择电磁仿真软件时,更倾向于选择成熟的国际品牌,这也给国产软件的市场推广带来了困难 。
人才短缺也是制约国产电磁仿真软件发展的重要因素之一。电磁仿真软件研发涉及电磁学、计算数学、计算机科学等多学科领域的知识,需要既懂专业知识又具备软件开发能力的复合型人才。然而,目前国内相关专业人才培养体系尚不完善,人才储备不足,难以满足行业快速发展的需求。人才的短缺不仅限制了企业的研发创新能力,还导致人才竞争激烈,企业人力成本上升,进一步影响了企业的发展 。