计算机辅助工程市场规模和份额

计算机辅助工程市场分析

2025 年计算机辅助工程市场规模为 122.1 亿美元，预计到 2030 年将扩大到 205.7 亿美元，复合年增长率为 11.00%。高性能云基础设施、人工智能辅助求解器以及对虚拟原型更严格的监管期望正在加速整个产品开发生命周期的采用。公司正在用早期多物理场仿真取代后期物理测试，以满足更严格的发射窗口和嵌入式可持续发展目标。亚洲的领先地位得益于大规模半导体投资和汽车电气化的不断发展，支撑着全球发展势头。软件许可仍然是主要的收入来源，但随着企业努力跟上日益复杂的数字孪生环境所需的技能，咨询和集成服务正在激增。

全球计算机辅助工程市场趋势和见解

AI/ML 驱动的生成设计欧盟和中国的电动汽车轻量化

汽车制造商正在将生成算法与有限元求解器相结合，以在不牺牲耐撞性的情况下减少整备重量。MeshWorks 显示电池模块的开发时间缩短了 70%，让工程师可以测试以前不切实际的拓扑结构。^{[1]Radha Krishnan，“DEP MeshWorks：电动汽车 CAE 创新先锋”，eletimes.com}研究表明，质量减少 10% 可以转化为 6-8% 的能耗改进，这对于推动积极的零排放指令的市场至关重要。这一影响在欧洲和中国更为明显，那里的补贴结构和车队平均二氧化碳排放目标使轻量级架构成为一项具有竞争力的要求。集成人工智能就绪模拟模板预计会缩短认证周期并更好地利用多学科团队。

航空航天虚拟原型的监管推动（FAA/EASA）

FAA 2024 年动力升力飞机规则认可模拟数据作为认证证据，从而减少昂贵的全面测试。^{[2]美国联邦航空管理局，“动力升力飞机集成”， Federalregister.gov}欧洲航空安全局的并行举措鼓励数字工程，以加快推进和结构审批。 Millennium M1 CFD 超级计算机等硬件软件平台将为期数周的气动热研究压缩为数小时，从而使工程吞吐量与更严格的项目时间表保持一致。其结果是降低了商业和国防领域的非经常性支出并加快了服务进入速度。

云原生 HPC 访问促进了亚洲中小企业的采用

按使用付费集群正在消除小型制造商历来面临的资本障碍。印度国家超级计算任务将容量扩大到 32 petaflops，并推出了创新中心，为合格的初创企业提供补贴周期。^{[3]科学技术部，“2024-25 年度报告” dst.gov.in}日本和韩国也有类似节目主播围绕汽车和电子供应链的区域生态系统。每年云的使用量超过整个计算机辅助工程市场近三个百分点，这表明首次仿真用户的持久渗透。

需要多物理场 CFD 的 5 纳米以下半导体热挑战

超过 1.5 亿晶体管/mm² 的密度会产生传统封装级假设忽略的局部热点。 Electronics Cooling 报告称，优化的限流器可降低介电液分布不均并降低机架电力成本。半导体研究公司的 MAPT 路线图将热机械协同分析标记为先进封装的战略推动者。^{[4]SRC，“MAPT 2023 年路线图”，srcmapt.org}供应商将电气、热和结构求解器集成到单个工作流程中，获得收益先发优势，因为代工厂在生产之前需要经过验证的 IP 块ape-out。

二级汽车供应商的按使用付费云许可不确定性

可变的计费给零部件制造商带来了规划风险，这些零部件制造商的模拟需求在 OEM 项目周期后期达到峰值。学术评论显示，中小企业在预测分析的采用方面落后于较大的同行，因为来源限制和成本不透明。在供应商标准化订阅级别或引入消费上限之前，较小的公司可能会推迟全面迁移，从而抑制整体计算机辅助工程市场的扩张。

生物力学模型中的验证差距限制了手术设备的采用

异质组织的有限元表示仍然与患者间的变异性作斗争。下颌重建研究表明，应力的减少取决于间隙最小化的假设，而这种假设因具体情况而异。骨科植入物的摩擦系数敏感性导致输出方差高达 13%。监管机构现在寻求良好的模拟实践来提高模型的可信度。如果没有更广泛的验证数据集，设备制造商将面临更长的审批周期，从而抑制医疗保健模拟的近期增长。

细分分析

按组件：软件占主导地位，服务加速

软件部门贡献了 2024 年收入的 73.5%，反映了其在支撑计算机辅助工程市场的求解器创新和界面升级方面的核心地位。 Ansys 的 2024 R1 版本推出了模块化工作空间和 AI 就绪数据管道，说明了对工作流程生产力的稳定投资。扩展的物理库和 GPU 加速锁定了根深蒂固的许可证更新，即使新进入者正在蚕食专业领域。由于企业面临多物理场、云编排和人工智能模型训练方面的知识差距，服务虽然规模较小，但其扩展速度更快，复合年增长率为 12.83%。

复杂性的增加正在扩大标准开箱即用部署与最佳实践采用之间的差距。咨询公司现在捆绑特定领域的模板（例如电池热失控分析），简化项目启动。对于从传统有限元工具过渡到集成数字化工具的组织来说，这个咨询层特别有价值。双平台。因此，服务收入正在占据计算机辅助工程市场总规模的较大部分，特别是在内部专业知识仍然稀缺的新兴经济体中。

按软件类型：FEA 主导、CFD 加速

有限元分析占 2024 年计算机辅助工程市场份额的 35.75%，这得益于其在结构、热和电磁问题方面的广泛适用性。网格自动化和材料模型的持续改进可以实现高保真装配的更快收敛。现在，衍生式设计叠加利用拓扑优化的晶格来减少飞机支架中的金属体积，从而实现两位数的重量减轻。

随着电子热瓶颈和空气动力学优化的融合，计算流体动力学是增长最快的类别，复合年增长率为 12.03%。 Cadence 基于 GPU 的 Millennium M1 超级计算机展示了非定常流模拟的数量级加速系统蒸发散，在设计周期窗口内解锁高分辨率研究。随着人工智能框架通过稀疏的 CFD 训练集预测流场，供应商预计流程工业和可再生能源设计将得到更广泛的采用。

按部署：基于云的解决方案获得动力

本地部署在 2024 年保留了 79% 的收入，反映了对 IP 敏感工作流程的本地集群的历史投资。国防承包商和一级汽车制造商仍然更喜欢自有基础设施提供的确定性性能和数据主权控制。然而，云订阅预计将以 13.97% 的复合年增长率超过整个计算机辅助工程市场的增长。最近的版本嵌入了云原生作业调度、加密数据仓库和交互式协作画布，最大限度地减少了迁移摩擦。灵活的扩展对于处理与新模型发布相关的情景模拟峰值的工程团队特别有吸引力。

财务敏捷性与中小企业首次进入模拟舞台。即用即付集群无需数百万美元的资本支出即可进行概念验证运行，从而促进了通常在混合环境中成熟的试点采用。因此，云部署正在从历史上超出高级 CAE 许可范围的客户群中带来增量收入流。

按组织规模：大型企业领先，中小企业迎头赶上

大型企业利用多学科 CAE 团队和专门的 IT 预算来运行跨机械、流体和电磁学的并行优化循环，占 2024 年收入的 67.67%。与 PLM 和 MES 等生命周期平台的集成可实现可追溯的设计决策，从而强化模拟作为企业范围内的能力。

预计到 2030 年，中小企业将获得市场份额，随着简化的 UI、模板化研究和托管服务模型降低采用障碍，其复合年增长率将达到 11.80%。欧洲的政府计算补助金亚洲进一步补贴准入。提供将云积分与按需指导相结合的入门捆绑包的供应商成功地吸引了首次用户，在不蚕食企业续订的情况下扩大了可寻址计算机辅助工程市场的总规模。

按最终用户垂直领域：汽车占主导地位，医疗保健崛起

汽车占 2024 年收入的 28.5%。电气化和自动驾驶项目加剧了从电池安全到传感器热稳定性的仿真需求。 MeshWorks 的快速参数化将 CAE 周转时间缩短了 70%，使设计工作室能够在车辆项目中尽早探索轻量级拓扑结构。

医疗保健行业虽然规模较小，但随着设备制造商利用患者特定模型来预测植入物性能，其复合年增长率为 12.15%，是增长最快的垂直行业。监管机构越来越多地认可计算机证据，允许部分替代动物或尸体测试。航空航天及国防机械鉴于高超音速和城市空中交通计划需要国家资金支持的紧密耦合的流体-结构相互作用研究，因此需要保持强劲的投资。

地理分析

在半导体扩张和国家支持的制造数字化的推动下，亚洲占 2024 年收入的 38.5%。中国的自力更生推动了LICOMK++海洋建模等突破，凸显了国内高性能计算能力的增长 scmp.com。印度国家超级计算任务和韩国的晶圆厂投资进一步支持了两位数的区域复合年增长率。该地区庞大的电子供应链使多物理场 CFD 许可证的需求持续增长。

北美排名第二，主要由美国在国防现代化和航空航天数字孪生方面的活动主导。联邦对清洁能源基础设施的激励措施扩大了对风能发电结构和热模拟的需求二进制和网格存储项目。云超大规模器邻近性为用户提供了弹性计算空间，加速了日常工作流程中的人工智能集成。

欧洲在汽车和商业航空模拟领域保持着强大的立足点。用于氢推进和超高效机身的清洁航空资金将预算转向下一代 CFD 和复合模型求解器。强制执行生命周期碳核算的法规推动了数字孪生的推出，以实现预测性维护和燃油燃烧优化。与此同时，中东地区的复合年增长率最高，达到 12.50%，因为炼油厂部署了能源优化双胞胎，将计划外停机时间减少了 35%。

竞争格局

市场适度集中。 Ansys、西门子、Cadence、Altair 和达索系统合计占全球收入的 60% 以上。西门子100亿美元收购Altair 于 2024 年将互补的人工智能驱动的求解器整合到其数字孪生堆栈中，目标是每年超过 10 亿美元的交叉销售协同效应。 Synopsys 计划于 2025 年收购 Ansys，这标志着 EDA 和 CAE 领域之间的进一步融合，有望实现芯片到系统的集成优化工作流程。

竞争强度集中在三个轴上：基于物理的 AI、云交付和垂直化预设。 Altair 的物理 AI 与传统求解器相比，场预测速度提高了 1,000 倍，而 Cadence 在 Millennium M1 中捆绑了硬件和软件，将用户锁定在端到端生态系统中。新进入者瞄准了增材制造、复合微机械和电池退化建模领域的空白。 CAE 供应商和云超大规模提供商之间的战略联盟旨在将交钥匙 HPC 容量嵌入订阅包中，进一步降低转换成本。

由于求解器熟悉度、模型验证历史记录以及与 PLM 和版本控制系统的工作流程集成。尽管如此，中型供应商之间的定价审查正在引发人们对开源网格和按解决方案付费平台的兴趣。将基于消费的计费与透明成本仪表板相结合的供应商最有能力在不断增长的云细分市场中捍卫份额。