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1、No.202215 中国信息通信研究院 2022年11月 中国算力中国算力发展指数白皮书发展指数白皮书 (20222022 年年)版权声明版权声明本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。前前 言言 当前，算力的重要性已被提升到新的高度。算力作为数字经济时代新的生产力，对推动科技进
2、步、行业数字化转型以及经济社会发展发挥重要作用。全球算力发展正面临应用多元化、供需不平衡等挑战，人工智能、数字孪生、元宇宙等新兴领域的崛起，推动算力规模快速增长、计算技术多元创新、产业格局重构重塑。2021 年是“十四五”开局之年，是我国构建新发展格局的起步之年。面对复杂严峻的国际环境和国内疫情多发散发等多重考验，我国算力发展水平实现稳步提升，整体呈现以下几方面特征：算力规模持续扩大，智能算力成为主要动力。从基础设施侧看，我国数据中心、智能计算中心加快部署，2021 年基础设施算力规模达到 140 EFLOPS，位居全球第二。在用数据中心机架规模超过 520 万标准机架，已投运智能计算中心近2
3、0个，在建智能计算中心超20个。从计算设备侧看，我国近六年累计出货超过 1960 万台通用服务器，50 万台 AI 服务器，算力总规模达到 202 EFlops，全球占比 33%，增速达到 50%，其中智能算力成为增长驱动力，增速达到 85%。算力产业蓬勃发展，算力创新能力不断提升。当前我国已形成体系较完整、规模体量庞大、创新活跃的计算产业，计算产业规模约占电子信息制造业的 20%，规模以上企业 2300 余家，整机市场份额不断攀升，形成覆盖底层软硬件、整机系统及应用的产业生态，涌现一批先进计算技术创新成果，计算芯片、计算系统、计算软件等环节持 续取得突破，新兴计算平台和系统加速创新，前沿计算
4、技术多点突破。发展环境持续优化，行业赋能效益日益显现。我国网络基础设施能力稳步提升，省际出口带宽扩容力度不断加大，5G 网络建设持续推进，算网协同体系快速发展。算力投资继续扩大，“东数西算”工程带动西部地区投资力度明显增强。数据产量快速增长，数据资源开放共享步伐不断加快。我国消费和行业应用算力需求增长迅猛，互联网依然是最大的算力需求行业，算力占比近 50%，电信、金融是算力应用较大的传统行业，制造业算力需求有较大提升潜力。算力助推经济增长，各地加快发展步伐。2021 年我国以计算机为代表的算力产业规模达到 2.6 万亿元，直接和间接分别带动经济总产出 2.2 万亿和 8.2 万亿元。京津冀、长
5、三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等区域算力发展处于领先水平，其中广东、北京、江苏、浙江、上海、山东位于第一梯队。中西部核心省份算力发展日益崛起，但目前仍面临技术产业薄弱、发展环境亟待优化、算力需求少等问题。2022 年白皮书在 2021 年基础上，加强了对算力供给水平的评价，从算力规模、算力产业、算力技术、算力环境和算力应用五个维度建立中国算力发展指数 2.0，增加了算力产业和算力技术两个维度，更加客观评估我国整体及各省份现阶段的算力发展水平，希望为各地推进算力技术产业、基础设施建设及算力应用发展提供参考。白皮书仍有诸多不足，恳请各界批评指正。目目 录录 一、全球算力进入新一轮快速发展期.2
6、（一）算力规模稳定增长.2（二）算力产业蓬勃发展.4（三）算力技术多元创新.6（四）算力赋能持续深化.10（五）算力竞争不断加剧.12 二、我国开启算力赋能数字经济新篇章.14（一）算力规模持续扩大，智能算力成为增长动力.14（二）供给水平大幅提升，先进计算创新成果涌现.17（三）发展环境持续优化，网络体系打通数据动脉.18（四）赋能效应不断激发，智改数转进入纵深发展.21（五）算力助推经济增长，数字经济实现量质齐升.24 三、中国算力发展指数评估.26（一）指标建立依据.28（二）指标体系建立.31（三）我国算力评估.33（四）算力发展指数与经济的关系.41 四、加快夯实算力基础底座，激发数
7、字经济发展引擎.42（一）夯实算力底座，引导基础设施布局.42（二）坚持创新驱动，促进核心技术研发.43（三）打造产业体系，提升计算产品供给.44（四）营造发展环境，优化网络数据服务.44（五）丰富融合应用，强化算力行业赋能.45（六）加强国际合作，推进一带一路建设.45 附件一：算力指数测算框架.46（一）算力规模分指数测算方法.46（二）算力产业分指数测算方法.47 （三）算力技术分指数测算方法.48（四）算力环境分指数测算方法.48（五）算力应用分指数测算方法.49 附件二：数据来源.50 图图 目目 录录 图 1 算力发展研究体系.2 图 2 全球算力规模及增速.3 图 3 先进计算技
8、术产业体系框架.7 图 4 2021 年全球算力规模与 GDP 关系.12 图 5 2021 年全球算力规模分布情况.13 图 6 我国算力规模及增速.16 图 7 我国算力内部结构.17 图 8 我国移动通信基站发展情况.19 图 9 我国 IT 硬件、软件、服务支出规模.20 图 10 我国各行业算力应用分布情况.22 图 11 2016-2021 年移动互联网流量及月 DOU 增长情况.24 图 12 2016-2021 年全球和我国算力规模与 GDP、数字经济规模关系.25 图 13 中国算力发展指数 2.0.27 图 14 2021 年中国部分省份算力发展指数.34 图 15 202
9、1 年中国部分省份算力规模分指数.35 图 16 2021 年中国部分省份基础设施算力规模.36 图 17 2021 年中国部分省份算力产业分指数.37 图 18 2021 年中国部分省份算力技术分指数.38 图 19 2021 年中国部分省份算力环境分指数.39 图 20 2021 年中国部分省份算力应用分指数.40 图 21 算力发展指数与 GDP 关系.41 表 目 录 表 1 中国算力发展指标体系.31 中国算力发展指数白皮书（2022 年）1 算力是数字经济时代新生产力，已成为推动数字经济发展的核心力量、支撑数字经济发展的坚实基础，对推动科技进步、促进行业数字化转型以及支撑经济社会发
10、展发挥重要的作用。根据中国算力发展指数白皮书（2021 年）测算，算力每投入 1 元，将带动 34元的经济产出。当前算力发展面临应用多元化、供需不平衡的挑战。一方面，迈入万物智能时代，新兴技术的快速兴起、海量数据的爆发性增长以及应用场景的日益多元化，激发算力成百上千倍增长，加速算力多样化升级。另一方面，算力的提升面临多维度的挑战，从芯片到算力的转化依然存在着巨大的鸿沟，现有计算技术升级能够带来的算力规模增速大约每年仅数倍，供需之间的差距依然很大，不论是硬件层面还是架构层面，计算技术发展都亟需变革。基于算力的内涵和特点，2021 年白皮书主要从算力规模、算力环境和算力应用三个维度建立算力发展研究
11、体系。2022 年白皮书在2021 年基础上，从算力规模、算力产业、算力技术、算力环境和算力应用五个维度进一步完善算力发展研究体系，如图 1 所示，增加了算力产业和算力技术两个维度，加强了对算力供给水平的评价，突出计算技术和产业对于算力发展的基石作用。在数字经济时代，算力规模是国家和地区数字化生产力发展水平的重要指标，是生产力；算力产业是算力发展的基础底座，是竞争力；算力技术是算力创新发展的源泉，是驱动力；算力环境是算力发展的重要条件，是辅助力；算力应中国算力发展指数白皮书（2022 年）2 用反映了算力发展的需求状况，是牵引力。以先进计算为代表的算力技术和算力产业为算力规模发展提供坚实支撑，
12、算力环境为算力规模、算力技术和算力产业的发展提供土壤，算力应用拉动算力规模和算力产业的增长，驱动算力技术升级，五大要素相互促进、协同发展。来源：中国信息通信研究院 图 1 算力发展研究体系 一、全球算力进入新一轮快速发展期 算力是数字时代的新生产力。万物智能时代对计算的需求呈百千倍递增态势，科学研究、人工智能、数字孪生以及元宇宙等新兴领域的快速崛起，推动全球算力规模的快速增长，驱动算力技术与产品的多元创新，带动产业格局的重构重塑，算力成为全球数字经济发展新引擎和各国战略竞争新焦点。（一）算力规模稳定增长（一）算力规模稳定增长 全球算力规模保持高速稳定增长态势。在以万物感知、万物互联、万物智能为
13、特征的数字经济时代背景下，全球数据总量和算力规模继中国算力发展指数白皮书（2022 年）3 续呈现高速增长态势。根据国家数据资源调查报告数据，2021 年全球数据总产量 67 ZB，近三年平均增速超过 26%。经中国信息通信研究院测算，2021 年全球计算设备算力总规模达到 615 EFlops，增速达到44%，其中基础算力规模1（FP322）为 369 EFlops，智能算力规模3（换算为FP32）为232 EFlops，超算算力规模4（换算为FP32）为14 EFlops。结合华为 GIV 预测，2030 年人类将迎来 YB 数据时代，全球算力规模达到56 ZFlops，平均年增速达到65
14、%，其中基础算力达到3.3 ZFlops，平均年增速达 27%；智能算力达到 52.5 ZFlops，平均年增速超过 80%；超算算力达到 0.2 ZFlops，平均年增速超过 34%。来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500 图 2 全球算力规模及增速 1基础算力规模按照全球近 6 年服务器算力总量估算。全球基础算力=近六年（年服务器出货规模*当年服务器平均算力）。2FP32 为单精度浮点数，FP16 为半精度浮点数，FP64 为双精度浮点数。3智能算力规模按照全球近 6 年 AI 服务器算力总量估算。全球智能算力=近六年（年 AI 服务器出货规模*当年 AI 服务器平
15、均算力）。4超算算力规模主要是基于全球超级计算机 TOP500 数据，并参考超算生产商的相关数据估算。中国算力发展指数白皮书（2022 年）4 需求多元化加速算力多样化升级。多样化的智能场景需要多元化的算力，人工智能、科学研究以及元宇宙等新兴领域快速崛起都对算力提出更高要求。以元宇宙为例，英特尔预估元宇宙需要将计算能力提升一千倍，英伟达认为沉浸式体验下的实时渲染算力还差百万倍。基础算力方面，云计算已基本恢复到疫情前增长水平，根据 IDC 数据，2021 年全球云计算 IaaS 市场规模增长至 913.5 亿美元，同比上涨 35.64%，IaaS+PaaS 市场累计达 1596 亿美元，同比增长
16、 37.08%。云计算在未来将成为主流的通用计算模式，既为大数据、人工智能、5G 等新技术提供基础支撑，也为产业数字化转型与智能化升级提供动力源泉。智能算力方面，当前海量复杂数据处理需求与单一算力供给之间存在矛盾，全球急剧扩增的数据中 80%以上都是非结构化数据（文本、图片、语音、视频等），随着摩尔定律和登纳德缩放定律放缓，以 CPU 为代表的芯片年性能提升不超过 15%，难以满足处理视频、图片等非结构化数据的需求，亟需多样化的智能算力。超算算力方面，十年千倍定律依然在持续，美国橡树岭国家实验室（ORNL）的新型超级计算机 Frontier 以 Linpack 基准测试 1.102 EFlop
17、s（每秒百亿亿次浮点运算）的性能，超越日本的 Fugaku，成为全球首个公开确认的百亿亿次超级计算机，全球超级计算机正式进入 E 级计算时代。（二）算力产业蓬勃发展（二）算力产业蓬勃发展 受益于经济的快速复苏，全球服务器市场持续增长。整机方面，2021 全球服务器市场出货量和销售额分别为 1353.9 万台和 992.2 亿中国算力发展指数白皮书（2022 年）5 美元，同比增长 6.9%和 6.4%。HPE/新华三在全球服务器市场上位居榜首，市场份额达到 15.6%，戴尔、浪潮、联想和华为分列二到五位，市场份额分别为 15.4%、8.9%、6.4%和 1.9%。芯片方面，服务器芯片市场长期被
18、 X86 架构所主导，英特尔、AMD 市场份额分别为 81%、16%，随着英特尔在服务器主导地位的削弱，AMD 市场份额仍将持续提升。此外 ARM 服务器芯片产品逐步崛起，英伟达、亚马逊、华为、阿里等国内外巨头已陆续推出自研 ARM 服务器 CPU，预计 ARM服务器市场份额也将不断提升，到 2024 年接近 10%，成为通用算力的重要补充力量。训练数据规模和模型复杂度的不断增大，推动 AI 服务器需求快速增长。整机方面，据 IDC 统计数据，2021 年，全球 AI 服务器市场规模达 156 亿美元，同比增长 39.1%，超过全球 AI 整体市场（含硬件、软件及服务）增长率 22.5%，成为
19、 AI 整体市场增长的驱动力量。在 2021 年全球 AI 服务器市场中，浪潮、戴尔、HPE 分别以 20.9%、13.0%、9.2%的市占率位列前三，三家厂商总市场份额占比达 43.1%，华为（5.8%）和 IBM（4.1%）位列第四和第五。芯片方面，传统芯片巨头加速完善 AI 芯片产品体系，不断推进全能力建设，抢占多样性算力生态主导权。英特尔发布新一代高性能深度学习 AI 训练处理器Habana Gaudi2，运算速度是上一代的 2 倍。AMD 在完成赛灵思的收购后，计划在 CPU 中融入赛灵思的 FPGA AI 引擎。英伟达推全新架构 GPU，采用台积电 4nm 工艺，集成 800 亿个
20、晶体管，大幅提升了中国算力发展指数白皮书（2022 年）6 AI 计算速度。E 级超算时代已经来临，超算设备厂商纷纷加快产业化步伐。整机方面，超算设备厂商纷纷加强产业整合和布局，在 TOP 500 的榜单上，联想是目前最大的超级计算机制造商，共有 161 台，全球占比32.2%；HPE 有 96 台入围，占比 19.2%，排名第二；浪潮、Atos、曙光以 50 台、42 台、36 台分列三到五位，占比 10%、8.4%、7.2%。HPE 以 13 亿美元收购 Cray 后，推出首个 E 级超算 Frontier，预计2023 年推出超过 2 EFlops 性能的超算。法国 Atos 推出了新型
21、超级计算机 BullSequana XH3000，将实现 E 级传统数字仿真和 10E 级 AI 加速计算。芯片方面，CPU 仍以英特尔和 AMD 为主，TOP 500 榜单上使用英特尔 CPU 的超算高达 388 台，占比 77.6%，93 台使用 AMD处理器。此外异构计算芯片在超级计算机中应用越来越多，TOP 500榜单上共有 168 台超级计算机使用了加速器/协同处理器技术，其中154 台使用了英伟达芯片，8 台采用 AMD 芯片。（三）算力技术多元创新（三）算力技术多元创新 先进计算夯实算力发展基石。万物智联时代，海量数据洪流和多样应用需求爆发拉动算力规模成倍增长、算力结构持续调整，
22、单一技术升级路径已难以匹配算力高质量发展需求，以多元化、融合化为特征的先进计算技术迎来新一轮发展浪潮。面向海量数据、实时响应、泛在多元、绿色安全等场景的信息处理需求，通过计算理论、计算器件、计算部件、计算系统等融合性创新和颠覆性重构，形成更高算力、中国算力发展指数白皮书（2022 年）7 更高能效、更加多样、更加灵活的计算技术和产品，将有助于实现单点计算性能的提升与算力系统的高效利用，解决算力面临的挑战，打破后摩尔时代的算力危机。一方面，先进计算作为推动技术革新的新动力，推动基于硅基半导体的经典计算技术持续向前演进，以系统化思维逐步改变芯片设计思路，形成多样化的计算架构。另一方面，量子计算、存
23、算一体、光计算、类脑计算等颠覆性计算技术取得突破进展，推动非经典计算从理论走向实践。随着先进计算技术的不断发展，现有算力规模将得到有效提升，算力成本显著降低，算力利用效率提高，算力体系将得到颠覆性的变革。来源：中国信息通信研究院 图 3 先进计算技术产业体系框架 摩尔定律不断演进。一是，先进工艺持续升级。三星于 2022 年上半年底宣布 3nm 正式进入量产，采用新型 GAA 围栅结构晶体管替代传统 FinFET 技术，相比于 5nm 节点，性能提升约 23%，功耗下降中国算力发展指数白皮书（2022 年）8 约 45%，面积减少 16%。2nm 及以下节点先进工艺研发竞相开展，主要围绕围栅器
24、件、高数值孔径极紫外光刻机、二维材料等新结构、新设备、新材料方向多维攻关，目前台积电已启动 1.4nm 工艺布局，英特尔规划在 2024 年进入埃米制造时代，持续延续摩尔定律生命周期。二是，芯粒（Chiplet）开辟演进新路径。依托 2.5D 和 3D 等高级封装技术，芯粒可以实现不同工艺制程、不同类型芯片间立体集成，成为应对先进工艺设计难度和成本大幅提升的有效方案。随着英特尔、AMD、ARM 等业界巨头推进 Chiplet 互联标准的统一，Chiplet 有望变革行业现有规则，影响芯片未来升级路径。计算芯片加快突破。在 CPU、GPU 等通用芯片性能持续升级的同时，计算芯片专用化发展仍在延续
25、。人工智能芯片迈入商业落地阶段，业内已形成覆盖全场景的芯片解决方案，云端训练侧英伟达 GPU占据主要市场份额，云端推理侧高效能芯片架构多样化发展；端侧场景高度碎片化，已在自动驾驶、视频监控、智能家居等领域形成一批商用落地产品。数据处理单元（DPU）芯片成为行业追逐新热点，数据密集型需求的快速增长对云端现有计算体系架构提出了新要求，专注数据加速处理以及云端各类资源管理的 DPU 芯片创新活跃，成为提升系统效能的重要推手。目前，英伟达、英特尔、美满等芯片厂商，亚马逊、阿里云等云服务商，芯启源、中科驭数等新锐企业均已形成自研 DPU 产品。异构计算成为主流模式。伴随异构计算在移动互联网、人工智能、中
26、国算力发展指数白皮书（2022 年）9 高性能计算等各类典型应用中占比显著提高，多样化、跨体系处理器协同成为提升计算并行度和能效的重要手段，主要涉及硬件体系架构、软硬融合协同两个维度的重构重建。硬件架构突破以 CPU 为中心的体系，应用维度从芯片内、节点内向系统级分区异构逐步深化，计算架构从“控制芯片+各类专用加速芯片”的典型模式向多擎分立等新体系探索，有望实现更大规模的多系统高效并行调度。软件协同以跨域统一和灵活调配为重要方向，借助统一异构软件平台整合编译器、编程语言、加速库、开发工具等，提供面向底层不同计算架构的编程模型和应用程序接口，实现多样异构算力的统一管理调度，典型代表包括英特尔 O
27、neAPI、英伟达 CUDA 和华为北冥多样性计算融合架构等。泛在协同计算应用深化。泛在协同是更宽泛的计算系统创新概念。其中，中心边缘协同已在众多场景中得到应用，并逐步由本地数据预处理向应用计算流程的云边协同支撑深化，人工智能训练由以云为主转向云边协同，推理则由以云和端为主，向边端协同迈进。目前，云边端泛在计算架构和边缘侧算力实现是推进重点。在算力网络中，云、边、端共同构成了多层立体的泛在计算架构，通过与网络的深度融合，构成算力网络的新型基础设施。边缘侧算力实现受场景制约，对功能定义、性能要求等差异性较大，目前处于共性需求梳理、架构明确等初步阶段。随着云边端协同、边缘计算、多设备协作等多维协同
28、体系商用规模不断扩大，边缘计算部署比例将不断提升。中国算力发展指数白皮书（2022 年）10 前沿计算产业化初探。计算技术与数学、物理、生物等多学科交叉融合，由此衍生的存算一体、光计算、量子计算等前沿颠覆计算技术创新活跃，成为未来探索的重要方向，目前部分领域开始走向产业化探索。存算一体架构实现在存储单元中进行计算，有望攻克“内存墙”瓶颈，目前业内涌现知存科技等一批初创企业，相关产品已在物联网、可穿戴设备中实现应用。光计算利用光学器件折射、干涉等光学特性进行运算，产品原型已开始在数据中心试用，预计两年内将推出商业化产品，生态建设成为未来发展和突破的重点。量子计算在随机电路采样、玻色采样等特定问题
29、求解中展现算力优越性，研究机构正尝试在加密解密、化学模拟、药物研发等场景中进行应用。（四）算力赋能持续深化（四）算力赋能持续深化 算力对数字经济和 GDP 的发展有显著的带动作用，一方面加速电子信息制造业、软件和信息技术服务业、互联网行业、通信行业等信息技术产业创新发展，另一方面助推制造、交通、零售等传统产业数字化转型升级，带来产业产值增长、生产效率提升、商业模式创新、用户体验优化等延伸性效益。算力驱动数字产业化发展进程。当前，算力作为数字经济核心产业的重要底座支撑，带动上下游产业链发展作用日渐凸显，在集成电路、服务器、云计算等领域尤为明显。集成电路方面，2021 年全球计算与存储相关集成电路
30、销售额约为 2000 亿美元，较去年增长 20%以上。服务器方面，2021 年数据中心基础设施投资额持续上涨，全球服中国算力发展指数白皮书（2022 年）11 务器市场出货量和销售额分别为 1353.9 万台和 992.2 亿美元，同比增长 6.9%和 6.4%。云计算方面，在算力赋能行业数字化转型的带动下，云原生技术持续落地，带动技术架构、应用效能、云化效益的全方位提升，2021 年全球云计算市场规模达 4086 亿美元，同比增长 29.0%，保持高速增长和快速创新态势。算力成为产业数字化稳增长的关键引擎。算力的持续投入为产业的数字化转型提供了原始动力，为实现生产效率提升、服务能力优化、商业
31、模式创新建立了坚实基础。其中，制造业数字化转型是对算力依赖程度较高、生产效率提升较为显著的领域，以云计算、边缘计算、智能计算为代表的算力投入有利于打造高度协同的智能制造生态体系。国际制造业巨头西门子在 2021 年成功打造首个完全基于数字企业概念的工厂，在规划、分析、模拟、测试、验证等流程中运用数字孪生技术，在强大算力的加持下，实现补料速度提高 50%，空间效率提高 40%，批量生产灵活性提高 30%，生产力提高 20%。全球各国算力规模与经济发展水平呈现正相关。当前，随着算力底座的不断夯实，算力对数字经济发展和千行百业数字化转型的支撑作用愈加凸显，已成为衡量一个地区经济社会发展程度的重要指标
32、。其中，算力对数字经济和 GDP 的发展有显著的带动作用，2021 年全球算力规模增长 44%，数字经济规模和名义 GDP 分别增长 15.6%和13%。全球各国算力规模与经济发展水平密切相关，经济发展水平越高，算力规模越大。2021 年算力规模前 20 的国家中有 17 个是全球中国算力发展指数白皮书（2022 年）12 排名前 20 的经济体，并且前五名排名一致。与 2020 年相比，英国、荷兰、意大利、澳大利亚、新加坡等国算力排名有所提升。来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、世界银行 图 4 2021 年全球算力规模与 GDP 关系（五）算力竞争不断加剧（五）算力竞争不断加
33、剧 全球主要国家和地区深化算力发展路径。算力成为各国抢占发展主导权的重要手段，全球主要国家和地区纷纷加快战略布局进程。美国高度重视算力新兴技术发展，通过更新技术清单引领技术创新方向，持续巩固美国在算力技术领域的全球领导地位。2022 年 2 月美国白宫发布新版关键和新兴技术清单，涵盖先进计算等十四个关键技术和五个新兴技术领域，其中先进计算包括超级计算、边缘计算、云计算、数据存储、计算架构、数据处理和分析六大子领域。日本从国家层面制定量子和人工智能技术发展战略。在量子技术方面，通过设中国算力发展指数白皮书（2022 年）13 立 8 个“量子技术创新基地”、成立“量子技术新产业创造协议会”（Q-
34、STAR），推进量子技术研发及产业化建设，并在量子未来社会愿景中提出在 2022 年建成首台日本国产量子计算机、到 2030 年量子技术使用者达到 1000 万人的目标；在人工智能技术方面，日本发布AI 战略 2022，围绕人才、产业竞争力、技术体系、国际合作、应对紧迫危机五大战略目标，加快人工智能技术产业发展。欧盟不断加大算力基础设施建设和关键技术研发的投入力度。2021 年 9 月欧盟计划为数据基础设施、5G、量子计算等领域投资 1770 亿美元；2022年 2 月欧盟发布投资金额超过 430 亿欧元的欧洲芯片法案，提出聚焦新一代处理器、人工智能和边缘计算等芯片技术，发展鳍式场效应晶体管（
35、FinFET）、全环绕栅极晶体管（GAA）、全耗尽型绝缘体上硅（FD-SOI）等半导体工艺技术，强化欧盟各国在高端芯片设计和半导体生产工艺方面的竞争优势，将欧盟芯片产能从目前占全球的 10%提升到 2030 年的 20%。来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500 图 5 2021 年全球算力规模分布情况 美国34%中国33%欧洲14%日本5%其他14%中国算力发展指数白皮书（2022 年）14 全球算力竞争愈加白热化。算力水平方面，美国、中国、欧洲、日本在全球算力规模中的份额分别为 34%、33%、14%和 5%，其中全球基础算力竞争以美国和中国为第一梯队，且中美差距不断
36、缩小，美国在全球基础算力排名第一，其份额达 37%，中国以 26%份额排名第二；智能算力方面，中国、美国处于领先，算力全球占比分别为 45%和 28%；美国、日本、中国在超级计算综合性能指标方面优势明显，总算力份额分别为 48%、22%、18%，中国在绝对数量方面处于领先。全球化方面，在当前复杂严峻的国际环境下，世界各国加快本土算力产业建设，重塑全球产业链供应链竞争格局，给算力技术创新及产业生态带来新挑战。欧美日等发达国家发布相关政策进一步保护本土产业链供应链安全，以维持在计算芯片设计、关键原材料、半导体制造设备等方面技术优势，巩固和提高企业全球竞争力。全球各国都应从本国国情、发展阶段和资源禀
37、赋出发，综合借鉴国际上其他国家有益的经验，摸索出自身算力发展的可行路径，同时积极推进国际合作。二、我国开启算力赋能数字经济新篇章 2021 年是“十四五”开局之年，是我国构建新发展格局的起步之年。面对复杂严峻的国际环境和国内疫情多发散发等多重考验，我国充分发挥超大规模市场优势，实现了算力规模和供给水平的大幅提升，行业赋能效益日益显现，发展环境持续优化，助推数字经济蓬勃发展。（一）算力规模持续扩大，智能算力成为增长动力（一）算力规模持续扩大，智能算力成为增长动力 从基础设施侧看，数据中心、智能计算中心、超算中心加快部署。中国算力发展指数白皮书（2022 年）15 随着全国一体化算力网络国家枢纽节
38、点的部署和“东数西算”工程的推进，我国算力基础设施建设和应用保持快速发展，根据工信部数据，我国基础设施算力规模达到 140 EFlops，位居全球第二。一是数据中心规模大幅提升。截至 2021 年底，我国在用数据中心机架总规模超过 520 万标准机架，平均上架率超过 55%，在用数据中心服务器规模1900 万台，存储容量达到 800EB（1EB=1024PB）。电能使用效率（PUE）持续下降，行业内先进绿色数据中心 PUE 已降低到 1.1 左右，达到世界先进水平。二是智能计算中心加快布局。根据 ICPA智算联盟统计，截至 2022 年 3 月，全国已投运的人工智能计算中心有近 20 个，在建
39、设的人工智能计算中心超 20 个。地方依托智能计算中心，一方面为企业提供普惠算力，支撑当地科研创新和人才培养，另一方面结合本地产业特色，加快人工智能应用创新，聚合人工智能产业生态，例如武汉人工智能计算中心陆续孵化出紫东.太初、武汉.LuoJia 等大模型，加速推动 AI 在多模态交互、遥感等领域的落地应用。三是超算商业化进程不断提速。我国超算进入到以应用需求为导向的发展阶段，多款由服务器供应商研制、提供商业化算力服务的超级计算机在 2021年我国 HPC TOP100 中排名前列，与此同时，国内很多超算中心为加强商业化运行改革，引入专业的超算商业化运营公司，以云服务的理念和方式输出超算资源。从
40、设备供给侧看，我国算力规模持续增长。经中国信息通信研究院测算，2021 年我国计算设备算力总规模达到 202 EFlops，全球占比中国算力发展指数白皮书（2022 年）16 约为 33%，保持 50%以上的高位增长，高于全球增速。基础算力稳定增长，基础算力规模5为 95 EFlops，增速为 24%，在我国算力占比为47%，其中 2021 年通用服务器出货量达到 374.9 万台，同比增长 7%，六年累计出货量超过 1960 万台。智能算力增长迅速，智能算力规模6达到 104 EFlops，增速为 85%，在我国算力占比超过 50%，成为算力快速增长的驱动力，其中 2021 年 AI 服务器
41、出货量达到 23 万台，同比增长 59%，六年累计出货量超过 50 万台。超算算力持续提升，超算算力规模7为 3 EFlops，增速为 30%，其中 2021 中国高性能计算机TOP100 排在第一名的性能是上年的 1.34 倍，联想、浪潮、曙光超算数量位列国内前三。来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500、HPC TOP100 图 6 我国算力规模及增速 5基础算力规模按照我国近 6 年服务器算力总量估算。我国基础算力=近六年（年服务器出货规模*当年服务器平均算力）。6智能算力规模按照我国近 6 年 AI 服务器算力总量估算。我国智能算力=近六年（年 AI 服务器出货规
42、模*当年 AI 服务器平均算力）。7超算算力规模主要是基于全球超级计算机 TOP500、中国高性能计算机性能 TOP100 数据，并参考超算生产商的相关数据。中国算力发展指数白皮书（2022 年）17 来源：中国信息通信研究院 图 7 我国算力内部结构（二）供给水平大幅提升，先进计算创新成果涌现（二）供给水平大幅提升，先进计算创新成果涌现 算力产业加速壮大升级。经过多年发展，我国已形成体系较完整、规模体量庞大、创新活跃的计算产业，在全球产业分工体系中的重要性日益提升。当前，我国计算产业规模约占电子信息制造业的 20%，规模以上企业 2300 余家，“创新突破、兼容并蓄”的产业发展新格局正加快构
43、建。一是整机市场份额不断攀升。通用计算领域，根据 IDC数据显示，浪潮、新华三、戴尔、联想、华为排名我国服务器市场前五名，国产品牌市场份额合计接近 75%。智能计算领域，浪潮、安擎、华为排名我国人工智能服务器市场前三名，国产品牌市场份额达 85%。高性能计算领域，我国超算系统占有量与制造商总装机量均保持全球领先。二是产业生态不断完善。国产芯片已初具规模，X86、ARM、自主架构 CPU 持续深化规模应用，百度、寒武纪等 AI 芯片加速迭代中国算力发展指数白皮书（2022 年）18 优化，国产操作系统逐步向金融、电信、医疗等行业应用渗透，鲲鹏生态、PKS 体系等计算产业生态日渐完善，覆盖底层软硬
44、件、整机系统及应用等关键环节。算力创新能力不断提升。2021 年我国计算机领域发明申请超过三万件，先进计算领域涌现出一批创新成果。一是基础软硬件持续突破。互联网厂商加速服务器芯片、AI 芯片自研，阿里推出 CPU 芯片倚天 710，已在阿里云数据中心规模化部署；百度智能云联合昆仑芯推出第二代昆仑芯云服务器，搭载的昆仑芯 2 代 AI 芯片整体性能较上一代提升 2-3 倍。开源操作系统欧拉加强更新迭代，在安全性、易用性、生态能力上进一步提升，装机量累计超过百万套。二是新兴计算平台系统加速布局。新型计算系统结构与系统、新型存储系统、领域专用软硬协同计算系统等成为创新热点方向，华为等企业推出多样性计
45、算融合架构，构建包括编程语言、编译器、加速库、开发框架等在内的多样性计算软件栈，降低多样性算力的开发部署难度，提升多样性算力的应用效能。三是前沿计算技术多点突破。之江实验室等团队联合研发的量子计算模拟器 SWQSIM，基于神威超级计算机，可提供每秒 4.4 百亿亿次的持续计算性能，研究成果获 2021 年“戈登贝尔奖”。中国科学技术大学等团队研制的“九章二号”光量子计算机原型机，具备一定编程能力，在图论、量子化学等领域具有应用潜力。（三）发展环境持续优化，网络体系打通数据动脉（三）发展环境持续优化，网络体系打通数据动脉“双千兆”网络基础设施为算力发展提供坚实保障。在全国一体中国算力发展指数白皮
46、书（2022 年）19 化算力网络建设背景下，算力设施和网络设施融合程度进一步加深，低延迟、高带宽的互联网络成为连接东西部算力设施，强化各区域算力协同的基础，为我国算力设施空间布局优化提供支撑。我国网络基础设施能力稳步提升，互联网骨干网、城域网结构得到持续优化，已启动建设多条“东数西算”干线光缆，推进一体化大数据中心体系、工业互联网大数据中心体系建设。省际出口带宽扩容力度不断加大，2021 年各省份平均互联网省际出口带宽达到 42 Tbps，增速超 90%。5G 建设引领发展，截至 2021 年底全国移动通信基站总数达 996 万个，其中 4G 基站总数达到 590 万个，累计建成 5G 基站
47、超 142 万个，覆盖所有地级市、98%的县区，每万人拥有 10.1 个 5G 基站，覆盖率达 24%，提高 11 个百分点。随着网络基础设施日益完善，云、边、端之间界线模糊化，算力与网络协同能力逐渐增强，支撑多样化算力发展体系。来源：工业和信息化部 图 8 我国移动通信基站发展情况 0200400600800100012002015201620172018201920202021单位：万个2G/3G基站数4G基站数5G基站数中国算力发展指数白皮书（2022 年）20 继续扩大的算力投资为算力持续高速稳增长注入动力。当前云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术正加速与经济社会各领域渗透融合，产
48、业数字化转型进程提速升级，信息化和工业化深度融合发展，企业数字化比例持续提高，带动我国在计算硬件、软件及服务等领域支出的不断增长，为算力发展提供强劲动力。IDC 数据显示，2021年我国 IT 支出规模达到 2.3 万亿，同比增长 14%，带动我国经济强劲复苏。与此同时，在我国“东数西算”工程带动下，算力投资呈现由东向西转移趋势，西部地区投资力度明显增强，八大算力枢纽节点地区成为投资热点，算力投资空间布局得到优化，促进我国算力设施向集约化、规模化、绿色化发展。来源：中国信息通信研究院、IDC 图 9 我国 IT 硬件、软件、服务支出规模 日益完善的数据资源体系打通算力发展“大动脉”。数据是数字
49、0.000.501.001.502.002.502018201920202021单位：万亿元IT硬件IT软件IT服务中国算力发展指数白皮书（2022 年）21 经济时代新生产资料，是算力发展的基础。数据产量的快速增长、数据处理需求的不断提高以及数据资源的开放流通促进了算力的开发与应用需求增长，间接成为了算力发展的助推剂。当前我国数据产量快速增长，根据国家数据资源调查报告数据，2017 年到 2021 年，我国数据产量从 2.3ZB 增长至 6.6ZB，全球占比 9.9%，位居世界第二。数据资源开放共享步伐不断加快，根据数字中国发展报告 2021 年数据，2017 年到 2021 年，全国省级公
50、共数据开放平台由 5 个增至 24个，开放的有效数据集由 8398 个增至近 25 万个，各地积极探索数据治理规则，培育数据要素市场，促进数据流通交易和开发利用，助力数据要素价值的释放。（四）赋能效应不断激发，智改数转进入纵深发展（四）赋能效应不断激发，智改数转进入纵深发展 随着我国算力支撑能力持续增强，算力应用的新业态、新模式正加速涌现，一方面算力深度融入互联网、电信、金融、制造等行业，为各行业各领域的智能化改造和数字化转型提供支撑。另一方面，虚拟现实与元宇宙有望成为撬动信息消费的重要杠杆，或将成为推动算力下一个增长阶段的驱动力。算力为行业数字化转型注入强劲动能。从应用领域看，我国算力应用正