内容概要:超级计算机(Supercomputer)是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。近年来,我国高度重视科技创新,政府和科研机构加大了对超算中心的投资,在超算技术方面不断取得突破,推动高性能计算技术的发展,自主研发的超级计算机多次获得世界超算500 强排名的前列位置。根据第 56 期全球超级计算机 TOP500 榜单数据,中国部署的超级计算机数量继续位列全球第一,达到 226 台,占总体份额超过 45%。截止2024年,由科技部批准建立的国家超级计算中心共计达到14所,分别位于天津、深圳、长沙、济南、广州、无锡、郑州、昆山、青岛、成都、西安、太原、重庆和乌镇,在科学研究、工程模拟、气象预测等领域发挥了重要作用,为我国科技创新提供了强大支持。
关键词:产业链;超算服务市场规模;国家超级计算中心;竞争格局;发展趋势
一、行业概况
超级计算机(Supercomputer)是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑,是一种计算力极强的计算机,学术界通常称这一领域为高性能计算(High-Performance Computing)。超级计算机主要为最顶尖的科学研究服务,包括核聚变模拟、石油勘探、量子力学、气候模拟、癌症研究、基因组学、分子动力学、飞机和航天器空气动力学、量化金融、计量经济和当前火热的各类民用人工智能。简而言之,超算(超级计算机)主要用于处理复杂的科学计算、模拟和大规模数据处理等任务,具备出色的计算性能和处理能力。
从实现上来看,超级计算机是一种高性能计算集群,集群有众多计算节点,通常由大量的处理器、高速互联网络和大容量存储器组成。集群由众多计算节点组成,由集群管理系统通过高速IB网或专用网络将多个计算机节点连接在一起,统一调度管理,从而实现强大的计算功能。
超算行业产业链上游为超算行业支撑产业,包括芯片、存储、网络等基础硬件,操作系统、管理软件等基础软件,CAE仿真、物理化学等应用软件,以及供电设备、制冷设备、安防系统、综合布线等配套基础设施资源。产业链中游为超级计算机厂商、超算中心、超算科研机构等超算资源提供者,主要负责对上游的资源进行整合,为市场提供强大的超算资源。产业链下游为超算行业应用领域,包括石油气勘探、生物医药、海洋工程、气象预测、工程仿真、智慧城市等。
二、全球现状
在新一轮科技革命和产业变革的大背景下,算力作为数字经济时代的新质生产力,正日益成为推动全球科技进步和经济社会发展的重要引擎。无论是深入实施创新驱动发展战略,还是在扩大需求上积极作为、有效弥补社会需求不足,“算力”都是扎实稳住经济的重要动能。截至2023年年底,全球算力基础设施总规模达到910EFLOPS。其中,超算作为高性能计算能力建设的重心,全球各国企业在该领域的建设投资都呈现日益增长态势,全球超算能力日益提升。根据在“2024 年超级计算”大会上Top500组织公布的全球最强超算Top500榜单来看,目前联想在全球超级计算机市场中依然保持着领先地位,共提供了162台超级计算机,占比高达32.4%;紧随其后的是HPE,提供了115台超级计算机,占比为23%。
从国家及地区来看,在性能最强的前10名超级计算机中,美国无疑是最大的赢家,共计占据了其中的5席,并且包揽了前四名以及第十名。其中,El Capitan以1.742 exaflops的峰值性能位居榜首,成为全球最快的超级计算机。值得注意的是,这也是AMD首次支持的超级计算机登顶全球第一。
相关报告:智研咨询发布的《中国超级计算行业市场运行态势及发展趋向研判报告》
三、国内现状
近年来,我国高度重视科技创新,政府和科研机构加大了对超算中心的投资,在超算技术方面不断取得突破,推动高性能计算技术的发展,自主研发的超级计算机多次获得世界超算500 强排名的前列位置。根据第 56 期全球超级计算机 TOP500 榜单数据,中国部署的超级计算机数量继续位列全球第一,达到 226 台,占总体份额超过 45%。截止2024年,由科技部批准建立的国家超级计算中心共计达到14所,分别位于天津、深圳、长沙、济南、广州、无锡、郑州、昆山、青岛、成都、西安、太原、重庆和乌镇,在科学研究、工程模拟、气象预测等领域发挥了重要作用,为我国科技创新提供了强大支持。
例如,中国国家超级计算广州中心配备了天河二号超级计算机,天河二号曾多次位居全球超级计算机排行榜的首位;中国国家超级计算广州中心在气候模拟、海洋研究、生物医学等领域取得了重要成果,为国家重大科技项目提供了有力支持;国家超级计算无锡中心拥有世界上首台峰值运算性能超十亿亿次浮点运算能力的超级计算机系统——“神威·太湖之光”。超算无锡中心在大气科学、材料科学、生命科学等领域开展了大量科研工作,推动了相关领域的科技进步。
自从2016年以来,在国家层面,正在加速推进大型超算中心的建设与落地,通过统筹和协调各省份超算中心的算力资源,逐步构建起我国完整的超级计算产业生态体系,从而可以面向用户提供更加高效便捷的高性能计算服务,实现我国超级计算行业体系的合理布局和开发利用,以期更好地服务于国内数字经济产业中的各个应用领域,实现算力资源的应用尽用,推进超级计算在整个算力产业中发挥更加重要的作用。
随着我国科技创新和产业升级的不断推进,应用于科学研究及工业生产领域的高性能计算需求也不断增加,这为超级计算市场进一步提供了机会和需求。叠加5G、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术快速发展,多样性算法复杂度的不断提高以及应用场景多元化等因素使得超级计算方案需求不断增加。据统计,2023年我国超算服务市场规模已增至296.5亿元。未来,随着国内数字整体产业发展进程的持续推进,2028年我国超算服务市场规模有望进一步增至550亿元以上。
从超级计算机来看,目前来看,我国超级计算机的研发机构主要有四个,分别是国防科技大学计算机研究所、国家并行计算机工程技术研究中心、江南计算技术研究所、中国科学院计算技术研究所,主要从事计算机系统结构、高可信系统结构、工程工艺、操作系统、编译系统及应用软件的研究与开发。
其中,国防科技大学计算机研究所研制的代表性超算产品有天河一号、天河二号以及天河三号;国家并行计算机工程技术中心研制出了“神威•太湖之光”超级计算机;江南计算技术研究所的SW1600申威系列第三代处理器是国产超算“神威蓝光”的“心脏”;中国科学院计算技术研究所的超算品牌为曙光系列。
在超级计算方面,目前,国内参与超级计算行业竞争的企业主要有IBM、惠普、戴尔等跨国企业,及联想、华为、浪潮信息等一批优秀的国内企业,行业市场集中度较高。数据显示,目前国内超算行业前三家供应商集中度达79%,前五家供应商集中度达87%,前九家供应商集中度达92%。
细分至各服务领域看,在超级计算领域,我国市场中参与竞争的企业主要有:IBM、惠普等国外知名厂商及以中科曙光为代表的国内厂商。在通用服务器领域,国外主要品牌如 IBM、惠普、戴尔等公司一度占有中国市场份额 50%以上,主要国内企业在业务规模和整体技术水平等方面低于国外知名企业,但国外、国内品牌间的市场份额差距不断缩小。
在存储领域,EMC、IBM、惠普等企业占有中国市场份额相对较高。在围绕高端计算机的软件开发、系统集成与技术服务领域,市场竞争主要是各主要高端计算机厂商配合其自有高端计算机产品开展业务,与上述三个领域的竞争格局基本相同。
除上述主要高端计算机企业以外,参与国内超级计算市场竞争的其他企业绝大多数为中小规模的 IT 企业,集中在 X86 低端服务器、低端存储产品及配套市场中竞争。由于 X86 低端服务器和低端存储产品的技术含量相对较低,行业进入门槛不高,因此参与竞争企业众多,竞争手段以价格竞争为主。
在超算服务方面,根据超算服务的业务策略,中国第三方超算服务商主要分为两类,第一类独立超算服务商追求性能优先,能够最大化地满足尖端超算、通用超算等计算能力门槛较高的超算任务,从业者主要包括并行科技等超算云服务商及国家超级计算广州中心、国家超级计算济南中心等超算中心,其中并行科技凭借出色的商业化能力,在独立超算服务商中占据领先地位;第二类互联网超算服务商依托原有的互联网商业服务矩阵,进行对超算领域的业务拓展,商业策略上追求服务性价比,并以业务超算下的企业用户为核心服务对象,以云服务资源为载体提供高性能计算集群服务,从业者主要包括阿里云、华为云、腾讯云、速石科技、北鲲云等。
四、发展趋势
1、超智融合成行业发展重要趋势之一
超智融合技术融合了超算强大的数据处理能力与人工智能的算法优化能力,为解决人工智能等新兴产业的算力瓶颈提供了有效途径。这一技术不仅涉及芯片层面的CPU+GPU融合网络架构,还包括算力调度、算力运营等方面的优化。通用全精度高算力芯片作为关键技术,正在逐步成为超智融合系统的核心。随着人工智能技术的不断融入,AI应用场景正变得复杂,单一芯片平台提供全精度和混合精度计算成为发展趋势。超智融合并非简单的“超算+智算”堆叠,而是从芯片到计算、存储、网络等多维度的体系化融合。
2、国内算力基础设施建设加快,超算中心等算力平台成投资重点
近年来,我国算力基础设施建设步伐加快,算力总规模已位居世界第二。国家超算互联网平台的建设成为支撑数字中国建设的“高速路”。这一平台以互联网思维运营超算基础设施,形成了便捷的服务模式,为上百个行业以及上千个应用场景提供算力服务。同时,国家超算互联网等平台的建设,打破了不同区域、主体、架构算力资源的底层差异,实现了算力资源的标准化统一与跨区域调度。
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2025-2031年中国超级计算行业市场运行态势及发展趋向研判报告
《2025-2031年中国超级计算行业市场运行态势及发展趋向研判报告》共七章,包含中国超算行业应用产业链发展布局分析,中国超算行业领先企业分析,中国超算行业发展机遇及机会分析等内容。
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