近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和量子計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展，超級(jí)計(jì)算機(jī)不僅成為基礎(chǔ)科學(xué)研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，更在產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著核心作用。

一、行業(yè)概述與研究背景

超級(jí)計(jì)算機(jī)，通常指在計(jì)算性能、處理速度和系統(tǒng)規(guī)模上遠(yuǎn)超通用計(jì)算機(jī)的高性能計(jì)算系統(tǒng)，其浮點(diǎn)運(yùn)算能力可達(dá)每秒萬億次以上，主要應(yīng)用于科學(xué)研究、工程模擬、氣象預(yù)測(cè)、生物醫(yī)藥、人工智能和大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。

作為國家科技實(shí)力與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)，超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)已成為全球高科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)領(lǐng)域之一。

二、全球行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與競(jìng)爭(zhēng)格局

從全球范圍看，超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已呈現(xiàn)出多極化趨勢(shì)。美國、中國、日本和歐盟等主要科技體均在持續(xù)加大投入。

根據(jù)最新發(fā)布的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500榜單，中美兩國在算力總量和系統(tǒng)數(shù)量上仍處于領(lǐng)先地位，但日本與歐洲國家通過自研架構(gòu)和生態(tài)建設(shè)正在加速追趕。

值得注意的是，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)正從單純追求峰值算力轉(zhuǎn)向綜合性能、能效比和應(yīng)用生態(tài)的比拼。例如，美國通過部署百億億次(Exascale)系統(tǒng)Frontier和Aurora，強(qiáng)調(diào)在人工智能與傳統(tǒng)科學(xué)計(jì)算融合方面的應(yīng)用創(chuàng)新;中國則依托神威、天河系列等系統(tǒng)，在氣候模擬、生命科學(xué)等領(lǐng)域深化應(yīng)用;日本推出的富岳系統(tǒng)則在能效和架構(gòu)設(shè)計(jì)上具有顯著特色。

中研普華產(chǎn)業(yè)研究院年發(fā)布的《2025-2030年中國超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》中指出，全球超級(jí)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)已進(jìn)入以應(yīng)用為導(dǎo)向的發(fā)展階段，各國在硬件投入之外，更加注重軟件棧、編程模型和行業(yè)應(yīng)用的協(xié)同發(fā)展。報(bào)告認(rèn)為，未來競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵在于構(gòu)建從芯片、系統(tǒng)到應(yīng)用層的自主可控技術(shù)體系。

三、中國市場(chǎng)現(xiàn)狀與政策驅(qū)動(dòng)

中國超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展深受國家政策與科技自立自強(qiáng)戰(zhàn)略的影響。十四五規(guī)劃中明確將高性能計(jì)算列為前沿科技領(lǐng)域重點(diǎn)方向，多項(xiàng)國家級(jí)科技項(xiàng)目如東數(shù)西算工程以及人工智能創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃等，均將超算中心建設(shè)和算力網(wǎng)絡(luò)布局作為核心內(nèi)容。

截至2023年底，中國已建成多個(gè)國家級(jí)超算中心，包括天津、廣州、深圳、長(zhǎng)沙等地，并正在構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)工業(yè)和信息化部及相關(guān)科技部門披露的信息，中國算力總規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，已成為全球超級(jí)計(jì)算機(jī)資源最豐富的國家之一。

中研普華產(chǎn)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，中國市場(chǎng)的獨(dú)特之處在于政府與企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新模式。例如，通過國家超算中心聯(lián)合華為、曙光、聯(lián)想等企業(yè)，共同推動(dòng)國產(chǎn)芯片和操作系統(tǒng)在高性能計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用落地。此外，長(zhǎng)三角、粵港澳和大灣區(qū)等區(qū)域正在形成超算產(chǎn)業(yè)集群，帶動(dòng)了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

四、技術(shù)趨勢(shì)與行業(yè)熱點(diǎn)

超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)的技術(shù)迭代正在加速。當(dāng)前最受關(guān)注的技術(shù)方向包括異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)、液冷散熱、量子-經(jīng)典混合計(jì)算以及人工智能融合計(jì)算等。

其中，異構(gòu)計(jì)算已成為行業(yè)主流。通過CPU與GPU、FPGA以及ASIC等加速芯片的協(xié)同，超算系統(tǒng)在保持高性能的同時(shí)顯著提升能效。

此外，隨著碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的推進(jìn)，綠色計(jì)算和液冷技術(shù)正成為新建超算中心的標(biāo)配。例如，歐洲多個(gè)新一代超算項(xiàng)目均將PUE(電能利用效率)控制在1.1以下作為核心指標(biāo)。

人工智能與超算的深度融合是另一大熱點(diǎn)。超算系統(tǒng)正在從傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算工具轉(zhuǎn)變?yōu)橹С执笠?guī)模AI訓(xùn)練和推理的通用計(jì)算平臺(tái)。2023年以來，多家全球領(lǐng)先的超算中心開始部署專為大模型訓(xùn)練設(shè)計(jì)的計(jì)算集群，以滿足ChatGPT類應(yīng)用爆發(fā)帶來的算力需求。

中研普華產(chǎn)業(yè)研究院在相關(guān)報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，超算行業(yè)已進(jìn)入智算融合時(shí)代，未來五年，支持AI負(fù)載的異構(gòu)加速架構(gòu)將成為行業(yè)投資的重點(diǎn)方向。

五、挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)分析

盡管發(fā)展前景廣闊，超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)仍面臨多重挑戰(zhàn)。首先，技術(shù)壁壘較高，尤其是在先進(jìn)制程芯片、高速互聯(lián)技術(shù)和基礎(chǔ)軟件等領(lǐng)域，部分國家仍存在對(duì)外依賴問題。

其次，超算系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營成本極高，對(duì)資金投入和商業(yè)模式提出嚴(yán)峻考驗(yàn)。此外，全球地緣政治因素也可能影響技術(shù)合作與供應(yīng)鏈安全。

行業(yè)也面臨人才短缺的問題。復(fù)合型人才，即同時(shí)精通計(jì)算科學(xué)、行業(yè)應(yīng)用和軟硬件技術(shù)的專家，在全球范圍內(nèi)均屬稀缺資源。加快人才培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)已成為各國超算戰(zhàn)略的重點(diǎn)內(nèi)容。

六、未來發(fā)展戰(zhàn)略與預(yù)測(cè)

基于當(dāng)前技術(shù)路線與政策導(dǎo)向，中研普華產(chǎn)業(yè)研究院對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)未來五年的發(fā)展提出以下預(yù)測(cè)：

第一，全球算力競(jìng)爭(zhēng)將持續(xù)加劇，各國將進(jìn)一步加大投入，Exascale級(jí)系統(tǒng)將成為標(biāo)準(zhǔn)配置，預(yù)計(jì)到2030年，Zettascale計(jì)算研發(fā)將進(jìn)入原型階段。

第二，行業(yè)應(yīng)用將進(jìn)一步深化，從傳統(tǒng)科研領(lǐng)域向智能制造、金融科技、智慧城市等商業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展，超算即服務(wù)(HPCaaS)模式將逐漸普及。

第三，綠色低碳與開放合作將成為重要趨勢(shì)。降低PUE、采用可再生能源以及推動(dòng)國際技術(shù)合作，將成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

第四，中國超算市場(chǎng)將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)，依托國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈與多層次算力網(wǎng)絡(luò)，中國有望在AI賦能超算領(lǐng)域形成全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。隨著技術(shù)融合與應(yīng)用深化，超算已成為推動(dòng)科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)變革的核心引擎。對(duì)于政府、企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)而言，需從戰(zhàn)略高度布局算力資源、加強(qiáng)技術(shù)自主創(chuàng)新、構(gòu)建開放協(xié)同生態(tài)，以期在全球競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)。

中研普華產(chǎn)業(yè)研究院《2025-2030年中國超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》將持續(xù)跟蹤超算行業(yè)的技術(shù)與市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，為決策者和行業(yè)參與者提供深度洞察與戰(zhàn)略建議。未來已來，算力之爭(zhēng)將重新定義全球科技競(jìng)爭(zhēng)格局。