第一章 超級計(jì)算機(jī)行業(yè)概述

第一節(jié) 超級計(jì)算機(jī)定義與分類

一、技術(shù)定義

二、系統(tǒng)架構(gòu)分類

（一）向量型超級計(jì)算機(jī)

（二）大規(guī)模并行處理系統(tǒng)（mpp）

（三）異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)（cpu+加速器）

第二節(jié) 行業(yè)發(fā)展歷程

一、全球發(fā)展脈絡(luò)

（一）美國從"頂點(diǎn)"到"前沿"系統(tǒng)迭代路徑

（二）日本"富岳"技術(shù)路線特點(diǎn)與啟示

二、中國突破路徑

（一）"天河"系列里程碑

（二）"神威"自主創(chuàng)新體系

第三節(jié) 行業(yè)特征分析

一、技術(shù)密集型特征

（一）e級（百億億次）計(jì)算技術(shù)門檻

（二）功耗控制與能效比挑戰(zhàn)

二、國家戰(zhàn)略屬性

（一）大國科技競爭核心領(lǐng)域

（二）國家安全與關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保障

第二章 2025-2030年行業(yè)發(fā)展環(huán)境分析

第一節(jié) 政策環(huán)境

一、國家戰(zhàn)略布局

（一）"十四五"科技創(chuàng)新規(guī)劃中期評估（2025年）

（二）十五五規(guī)劃算力基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)（預(yù)研方向）

二、地方支持政策

（一）京津冀國家算力樞紐建設(shè)進(jìn)展

（二）長三角超算中心集群發(fā)展規(guī)劃

第二節(jié) 技術(shù)環(huán)境

一、核心技術(shù)突破

（一）3d堆疊存儲技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用

（二）硅光互連技術(shù)量產(chǎn)進(jìn)展

二、融合創(chuàng)新趨勢

（一）量子-經(jīng)典混合計(jì)算架構(gòu)

（二）存算一體（computing-in-memory）技術(shù)突破

第三節(jié) 市場需求環(huán)境

一、科研領(lǐng)域需求

（一）氣候模擬精度提升至公里級需求

（二）新藥研發(fā)計(jì)算量指數(shù)級增長

二、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求

（一）工業(yè)數(shù)字孿生實(shí)時(shí)仿真要求

（二）金融風(fēng)險(xiǎn)建模復(fù)雜化趨勢

第三章 全球超級計(jì)算機(jī)競爭格局

第一節(jié) 市場格局分析

一、top500榜單最新分析

（一）2025年6月全球top500排名解析

（二）算力分布國別比較（中美日歐）

二、技術(shù)路線對比

（一）美國gpu主導(dǎo)架構(gòu)（nvidia+amd）

（二）中國自主cpu路線（申威/飛騰/海光）

（三）歐洲能效優(yōu)先策略（arm架構(gòu)應(yīng)用）

第二節(jié) 主要國家發(fā)展戰(zhàn)略

一、美國超算戰(zhàn)略

（一）exascale計(jì)算計(jì)劃完成情況

（二）能源部2025-2030年投資重點(diǎn)

二、日本發(fā)展路徑

（一）post-k后續(xù)計(jì)劃（fugaku-next）

（二）低碳超算技術(shù)創(chuàng)新路線

第三節(jié) 國際經(jīng)驗(yàn)借鑒

一、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新模式

（一）美國國家實(shí)驗(yàn)室體系

（二）日本理化學(xué)研究所模式

二、應(yīng)用生態(tài)培育策略

（一）行業(yè)解決方案孵化機(jī)制

（二）開發(fā)者社區(qū)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

第四章 中國超級計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

第一節(jié) 技術(shù)能力評估

一、系統(tǒng)性能表現(xiàn)

（一）e級超算實(shí)現(xiàn)情況（天河/神威）

（二）hpl/hpcg等基準(zhǔn)測試對比

二、自主可控程度

（一）申威處理器sw64架構(gòu)演進(jìn)

（二）高速互連技術(shù)國產(chǎn)化突破

第二節(jié) 產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)

一、硬件供應(yīng)鏈

（一）關(guān)鍵部件國產(chǎn)化替代率

（二）自主eda工具鏈進(jìn)展

二、軟件棧完善度

（一）并行計(jì)算框架優(yōu)化（openmp/mpi）

（二）領(lǐng)域?qū)Ｓ脦欤夂?/span>/生物等）成熟度

第五章 重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域深度分析

第一節(jié) 科學(xué)研究應(yīng)用

一、氣候氣象領(lǐng)域

（一）全球變化模擬分辨率提升

（二）極端天氣預(yù)測準(zhǔn)確率突破

二、基礎(chǔ)物理研究

（一）核聚變等離子體仿真

（二）宇宙大尺度結(jié)構(gòu)模擬

第二節(jié) 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用

一、智能制造領(lǐng)域

（一）航空發(fā)動(dòng)機(jī)流體力學(xué)優(yōu)化

（二）新材料基因組計(jì)算平臺

二、生物醫(yī)藥行業(yè)

（一）蛋白質(zhì)折疊預(yù)測（alphafold3迭代）

（二）藥物分子虛擬篩選效率

第六章 產(chǎn)業(yè)鏈深度解析

第一節(jié) 上游硬件供應(yīng)鏈

一、計(jì)算芯片

（一）眾核處理器設(shè)計(jì)創(chuàng)新

（二）ai加速器（npu）集成方案

二、存儲系統(tǒng)

（一）非易失內(nèi)存（nvm）應(yīng)用

（二）存儲層級優(yōu)化（hlm技術(shù)）

第二節(jié) 中游系統(tǒng)集成

一、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）能效平衡（ppw指標(biāo)優(yōu)化）

（二）可靠性工程（ras特性）

二、冷卻解決方案

（一）浸沒式液冷商業(yè)化進(jìn)展

（二）余熱回收利用創(chuàng)新

第三節(jié) 下游服務(wù)生態(tài)

一、運(yùn)營模式創(chuàng)新

（一）國家超算中心服務(wù)模式

（二）商業(yè)化云計(jì)算服務(wù)拓展

二、應(yīng)用支持體系

（一）算法優(yōu)化服務(wù)市場

（二）專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)

第七章 技術(shù)創(chuàng)新趨勢前瞻

第一節(jié) 計(jì)算架構(gòu)演進(jìn)

一、異構(gòu)計(jì)算深化

（一）cpu-gpu-npu協(xié)同優(yōu)化

（二）新型加速器（光計(jì)算/類腦芯片）

二、存算一體突破

（一）憶阻器（memristor）實(shí)用化

（二）近內(nèi)存處理（near-memory）架構(gòu)

第二節(jié) 綠色可持續(xù)發(fā)展

一、能效提升路徑

（一）功耗墻突破技術(shù)（3d封裝等）

（二）動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（dvfs）

二、冷卻技術(shù)創(chuàng)新

（一）相變材料冷卻系統(tǒng)

（二）自然冷卻方案應(yīng)用

第八章 政策法規(guī)環(huán)境分析

第一節(jié) 國際技術(shù)管制

一、美國出口限制

（一）實(shí)體清單影響評估（2025更新）

（二）供應(yīng)鏈安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

二、自主可控路徑

（一）國產(chǎn)替代進(jìn)展（處理器/互連等）

（二）備胎計(jì)劃實(shí)施效果

第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

一、國際話語權(quán)爭奪

（一）top500排名規(guī)則演變

（二）基準(zhǔn)測試標(biāo)準(zhǔn)制定參與度

二、國內(nèi)規(guī)范完善

（一）超算中心建設(shè)指南修訂

（二）能效評價(jià)指標(biāo)體系建立

第九章 2030年技術(shù)發(fā)展展望

第一節(jié) zettascale挑戰(zhàn)

一、材料科學(xué)突破

（一）二維半導(dǎo)體材料應(yīng)用

（二）超導(dǎo)計(jì)算器件進(jìn)展

二、架構(gòu)革命性創(chuàng)新

（一）全光計(jì)算架構(gòu)

（二）生物分子計(jì)算

第二節(jié) 量子融合計(jì)算

一、混合計(jì)算框架

（一）量子-經(jīng)典協(xié)同算法

（二）錯(cuò)誤緩解技術(shù)突破

二、實(shí)用化路徑

（一）特定問題加速方案

（二）容錯(cuò)量子計(jì)算進(jìn)展

第十章 應(yīng)用場景前瞻

第一節(jié) 數(shù)字孿生地球

一、高分辨率模擬

（一）公里級氣候模型

（二）生態(tài)系統(tǒng)全息仿真

二、應(yīng)急管理應(yīng)用

（一）災(zāi)害預(yù)警預(yù)測

（二）應(yīng)急決策支持

第二節(jié) 生命科學(xué)突破

一、腦科學(xué)模擬

（一）全腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建

（二）認(rèn)知機(jī)制計(jì)算研究

二、精準(zhǔn)醫(yī)療

（一）個(gè)性化藥物設(shè)計(jì)

（二）基因治療模擬

第十一章 市場競爭格局分析

第一節(jié) 國內(nèi)主力廠商

一、中科曙光

（一）技術(shù)路線與產(chǎn)品矩陣

（二）市場占有率變化趨勢

二、浪潮信息

（一）ai服務(wù)器融合戰(zhàn)略

（二）行業(yè)解決方案布局

第二節(jié) 國際競爭對手

一、美國cray-hpe

（一）shasta架構(gòu)演進(jìn)

（二）液冷技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢

二、日本富士通

（一）arm架構(gòu)優(yōu)化

（二）能效比創(chuàng)新記錄

第十二章 行業(yè)痛點(diǎn)與挑戰(zhàn)

第一節(jié) 技術(shù)瓶頸

一、功耗墻問題

（一）芯片散熱極限

（二）能源效率瓶頸

二、編程復(fù)雜性

（一）異構(gòu)編程難度

（二）人才短缺現(xiàn)狀

第二節(jié) 應(yīng)用生態(tài)

一、軟件適配不足

（一）行業(yè)應(yīng)用移植

（二）工具鏈完善度

二、商業(yè)模式創(chuàng)新

（一）算力服務(wù)定價(jià)

（二）投資回報(bào)周期

第十三章 區(qū)域發(fā)展比較

第一節(jié) 京津冀集群

一、國家超算中心

（一）天津中心定位

（二）河北（廊坊/保定）中心特色

二、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同

（一）中科院體系支持

（二）高校人才培養(yǎng)

第二節(jié) 長三角集群

一、上海超算中心

（一）商業(yè)化運(yùn)營模式

（二）國際對接窗口

二、浙江江蘇協(xié)同

（一）制造業(yè)應(yīng)用深化

（二）數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展

第十四章 投資價(jià)值分析

第一節(jié) 市場容量測算

一、直接市場規(guī)模

（一）系統(tǒng)硬件市場

（二）服務(wù)軟件市場

二、間接帶動(dòng)效應(yīng)

（一）數(shù)字經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)

（二）產(chǎn)業(yè)升級價(jià)值

第二節(jié) 投資機(jī)會評估

一、上游領(lǐng)域

（一）國產(chǎn)芯片突破

（二）先進(jìn)封裝技術(shù)

二、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）工業(yè)仿真云

（二）生物計(jì)算平臺

第十五章 數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能

第一節(jié) 產(chǎn)業(yè)升級

一、智能制造

（一）數(shù)字孿生工廠

（二）虛擬樣機(jī)優(yōu)化

二、現(xiàn)代服務(wù)

（一）金融科技計(jì)算

（二）數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作

第二節(jié) 社會治理

一、智慧城市

（一）交通仿真優(yōu)化

（二）應(yīng)急管理決策

二、公共服務(wù)

（一）疫情模擬預(yù)測

（二）教育資源均衡

第十六章 可持續(xù)發(fā)展路徑

第一節(jié) 綠色計(jì)算

一、能耗管理

（一）智能功耗調(diào)控

（二）清潔能源應(yīng)用

二、循環(huán)經(jīng)濟(jì)

（一）設(shè)備回收利用

（二）材料低碳工藝

第二節(jié) 社會責(zé)任

一、科技普惠

（一）算力資源共享

（二）偏遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋

二、倫理治理

（一）ai計(jì)算邊界

（二）數(shù)據(jù)安全保護(hù)

第十七章 國際合作與競爭

第一節(jié) 一帶一路

一、技術(shù)輸出

（一）東盟國家合作

（二）中東歐項(xiàng)目

二、標(biāo)準(zhǔn)共建

（一）聯(lián)合研發(fā)中心

（二）測試認(rèn)證互認(rèn)

第二節(jié) 技術(shù)交流

一、學(xué)術(shù)合作

（一）國際會議參與

（二）聯(lián)合論文發(fā)表

二、人才流動(dòng)

（一）頂尖專家引進(jìn)

（二）青年學(xué)者培養(yǎng)

第十八章 戰(zhàn)略建議

第一節(jié) 企業(yè)層面

一、技術(shù)創(chuàng)新

（一）關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)

（二）專利布局策略

二、市場拓展

（一）行業(yè)解決方案

（二）服務(wù)模式創(chuàng)新

第二節(jié) 產(chǎn)業(yè)層面

一、生態(tài)構(gòu)建

（一）軟硬件協(xié)同

（二）應(yīng)用開發(fā)者社區(qū)

二、標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)

（一）測試基準(zhǔn)制定

（二）行業(yè)規(guī)范推廣

第十九章 政策建議

第一節(jié) 國家層面

一、頂層設(shè)計(jì)

（一）中長期規(guī)劃銜接

（二）重大專項(xiàng)部署

二、環(huán)境營造

（一）人才培養(yǎng)體系

（二）創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制

第二節(jié) 地方層面

一、區(qū)域協(xié)同

（一）算力網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

（二）特色應(yīng)用培育

二、政策支持

（一）產(chǎn)業(yè)基金引導(dǎo)

（二）稅收優(yōu)惠措施

第二十章 結(jié)論與展望

第一節(jié) 主要結(jié)論

一、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

二、市場競爭格局

三、應(yīng)用落地成效

第二節(jié) 未來展望

一、技術(shù)融合趨勢

二、產(chǎn)業(yè)變革方向

三、社會影響預(yù)測

圖表目錄

圖表：超級計(jì)算機(jī)架構(gòu)演進(jìn)路線圖（2025）

圖表：全球主要國家超算政策對比

圖表：top500各國上榜系統(tǒng)數(shù)量（2025）

圖表：中國超算系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)對比

圖表：典型應(yīng)用領(lǐng)域加速比分析

圖表：產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)國產(chǎn)化率

圖表：能效比（ppw）進(jìn)步曲線

圖表：技術(shù)出口管制清單影響評估

圖表：zettascale技術(shù)路線圖

圖表：數(shù)字孿生應(yīng)用成熟度

圖表：主要廠商市場份額（2025）

圖表：行業(yè)痛點(diǎn)調(diào)研結(jié)果

圖表：區(qū)域發(fā)展指數(shù)熱力圖

圖表：市場規(guī)模預(yù)測（2025-2030）

圖表：產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架

圖表：綠色超算技術(shù)實(shí)施效果

圖表：國際合作項(xiàng)目分布

圖表：企業(yè)戰(zhàn)略實(shí)施路徑

圖表：政策工具組合建議

圖表：發(fā)展指標(biāo)預(yù)測（2030）