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1、2020 年超级计算机行业市场现状分析一、中国超级计算机行业发展历程超级计算机是各国竞相角逐的科技制高点，也是国家综合科技实力的体现。超级计算机主要用途包括模拟核试验、处理卫星图片、解密码等，应用领域已经覆盖了互联网大数据、 工程计算、工业仿真、气象海洋、生命科学、石油物探等。1983 年 12 月“银河”问世，成为了我国第一台算力在每秒 1 亿次以上的计算机；1993 年曙光一号研制成功，实现了从向量型计算机向并行型计算机的突破，我国超算发展史如下：中国超算发展史资料来源：TOP500，华经产业研究院整理二、全球超级计算机行业市场现状分析近年来随着 IT 行业的扩张与虚拟化的进步，以及对混合
2、高性能计算解决方案的需求增长推动着全球超算行业市场快速发展，据统计，2019 年全球超算行业市场规模为 276.78 亿美元，同比增长 0.5%；2020 年受新冠疫情的影响，部分 HPC 厂商的关闭与延迟产品出货的原因，市场规模下降至 239.81 亿美元，同比下降 13.4%。2015-2020 年全球超算行业市场规模及增速资料来源：公开资料整理从全球超算行业应用领域来看，2020 年全球超算行业主要集中在国防、政府、CAE、机械设计、生命科学、DCCdistribution、EDA/IT/ISV、经济/金融等领域。应用领域排前三的分别是国防、政府与 CAE，市场份额分别占比 18.2%、
3、16.8%与 12.4%。2020 年全球超算行业各应用领域占比资料来源：公开资料整理市场结构方面，2020 年 HPC 服务器市场规模为 118.46 亿美元，占比 49.4%。HPC 存储市场规模占比为 19.9%，HPC 应用市场规模占比 16.9%，HPC 中间件与 HPC 服务市场规模分别占比 5.8%与 7.9%。2015-2020 年全球超算行业市场结构占比情况资料来源；公开资料整理三、中国超级计算机行业市场现状分析据统计，国际高性能计算大会每半年公布一次全球超级计算机 Top500 榜单，其中Top500 榜单中来自中国内地厂商占比从 2015 年 6 月榜单中的 7.4%提升
4、至 2019 年 11 月榜单中的 45.2%，并逐步与美国不相上下，目前我国依然是世界上拥有超级计算机最多的国家。2015-2021 年全球超级计算机 Top500 列表中来自中国内地厂商情况资料来源：TOP500，华经产业研究院整理2016-2020 年我国超级计算机性能整体呈上升态势。从超级计算机平均性能来看，2020 年 11 月 Top500 榜单中，世界 TOP500 超级计算机的 Linpack 性能都超过了 1319TFlops， 而中国 TOP100 机器的 Linpack 性能都超过了 1869Tflops。2013-2020 年中国超级计算机年度性能发展情况资料来源：TO
5、P500，华经产业研究院整理四、中国超级计算机行业发展建议中国超算在政府的强力推动下，通过长期的项目支持，逐步形成了若干超算研制国家队， 在广大科研人员的不懈努力下，通过有序竞争，克服了重重困难，走过了“跟跑”“并跑”阶段， 到了部分“领跑”阶段。当前，需要针对信息技术高速发展的特点，面向国家重大战略需求， 继续开展管理创新和科技创新，保持中国超算在世界第一梯队的地位，为中国经济由高速增长转向高质量增长提供实践模式。1、重视超算领域的集群创新，构建超算科研和产业生态2020 年 3 月，中共中央国务院发布“关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见”，提出要加快发展技术要素市场，完善科技创
6、新资源配置方式。改革科研项目立项和组织实施方式，坚持目标引领，强化成果导向，建立健全多元化支持机制等。我国超算取得辉煌成绩，但产业生态还比较薄弱，尚未建立以要素市场化原则配置资源 的机制。科研和产业生态包括基础研究、关键技术攻关、中试产品研发、上市产品生产、应 用推广等环节。中国超算已经聚集了我国大学、研究院所、企业等多方面人才。从研制超级 计算机的核心科研院所团队，到中科曙光、浪潮信息等上市企业，从 10 多个超算中心，到超算应用单位等，从业人员数万人，形成了一个“超算虚拟硅谷”。虽然不在同一个高新区或 者产业园内部，可以利用创新网络的邻近性正在不断减弱的趋势，在“超算虚拟硅谷”已经具 备技
7、术、劳动力、数据等市场要素的基础上，合理引导资本等市场要素参与，弥补超算产业 资本要素非常薄弱的缺陷，形成一个市场要素比较齐全的集群创新产业群，加强内部的知识 和技术转移，让知识创造、知识转移、知识传播、知识扩散在“超算虚拟硅谷”形成常态，充 分利用高等院校更加开放的特点，实现更高效的知识转移，提高技术研发成功率，为国家实 现创新能力提升，实现科技进步和经济增长提供样板。真正转化成市场上的产品，以真正形 成科研和产业的良性互动。2、持续增强超算的全方位能力，促进超算可持续发展计算机应用近些年取得了长足的进步。但是，我国 EDA 等工程和工具软件，大型领域应用软件等主要依靠进口。超算应用不仅需要
8、高性能计算机系统，同时也需要很好的应用软件，以及配套的计算环境。例如，复杂的科学计算，必须依然可视化系统，帮助应用领域科学家理解计算结果等。根据 2018 年“全球最具应用影响力超算中心”，我国仅有广州超算中心位列第五。美国有七家进入，前四名全部来自美国，日本位列第六和第九，德国位列第八。我国的超算经费中用于应用软件开发的还不到 10%，美国相应的投入资金约为中国的 6 倍。当前 TOP500 排名第二的 Summit 计算机系统在交付之前，美国能源部成立了 25 个应用软件研发小组，设计能够利用 E 级计算机的软件。因此需要加强应用投入，并尽快弥补软件算法和工具软件等超算短板，特别是在中美贸
9、易摩擦升级的背景下，更需要加强基础研究， 加强算法库、工具库的研究。美国从 2018 春季到 2019 年秋季重登 TOP500 榜首 4 次。美国的超算总体实力远远超过世界上其他国家，无论是单台计算机系统的最高性能，还是如本文分析的 TOP500 的前10、前 50 的计算机系统或者综合应用能力，都是其他国家未来十多年无法超越的。日本、欧洲的整体实力都在稳步上升。因此，竞争将更加激烈。此外，需要特别关注在摩尔定律延缓后，或者后摩尔定律时代的超算技术积累方面我国存在的差距，包括产业界的技术研发、 实现工艺和人才等方面需要加大力度进行储备，避免形成新的代差。与此同时，要补齐芯片设计环境、大型工具软件、领域应用软件等短板。