2025至2030中國超算中心建設規(guī)劃與算力資源優(yōu)化配置研究報告目錄一、中國超算中心發(fā)展現(xiàn)狀與基礎條件分析 41、超算中心建設現(xiàn)狀與區(qū)域分布 4國家級與地方級超算中心數(shù)量及布局 4現(xiàn)有算力規(guī)模與設備技術水平評估 42、基礎設施與支撐能力 5電力、網絡與冷卻系統(tǒng)配套情況 5人才儲備與運維管理能力現(xiàn)狀 7二、國內外超算產業(yè)競爭格局與發(fā)展趨勢 81、國際超算發(fā)展動態(tài)與技術路線對比 8美國、日本、歐盟等主要國家超算戰(zhàn)略與進展 8全球Top500榜單變化趨勢及技術指標分析 102、國內主要超算中心競爭態(tài)勢 11國家超算中心之間的協(xié)同與差異化發(fā)展 11地方超算平臺與企業(yè)自建算力平臺的競爭關系 12三、超算關鍵技術演進與創(chuàng)新方向 141、硬件架構與芯片技術發(fā)展 14國產高性能計算芯片（如昇騰、寒武紀等）進展 14異構計算、存算一體等新型架構應用前景 152、軟件生態(tài)與算法優(yōu)化 17國產操作系統(tǒng)與并行計算框架適配情況 17四、算力資源優(yōu)化配置與市場需求分析 191、行業(yè)應用場景與算力需求預測 19氣象、生物醫(yī)藥、航空航天等傳統(tǒng)領域需求 19人工智能、大模型訓練、數(shù)字孿生等新興領域增長潛力 202、算力調度與資源共享機制 22全國一體化算力網絡建設進展 22跨區(qū)域、跨平臺算力調度平臺設計與實踐 23五、政策環(huán)境、風險挑戰(zhàn)與投資策略建議 251、國家及地方政策支持體系 25東數(shù)西算”工程對超算中心布局的影響 25十四五”及中長期科技發(fā)展規(guī)劃相關部署 262、主要風險與應對策略 27技術“卡脖子”風險與供應鏈安全 27投資回報周期長與運營成本控制挑戰(zhàn) 283、投資與建設策略建議 29政府與社會資本合作（PPP）模式可行性分析 29分階段、差異化建設路徑與優(yōu)先級排序 31摘要隨著全球數(shù)字經濟加速演進和人工智能技術迅猛發(fā)展，高性能計算作為支撐國家戰(zhàn)略科技力量和產業(yè)智能化轉型的核心基礎設施，其重要性日益凸顯。根據中國信息通信研究院最新數(shù)據顯示，2024年中國超算市場規(guī)模已突破580億元，年均復合增長率維持在18%以上，預計到2030年整體市場規(guī)模將超過1500億元。在此背景下，《2025至2030中國超算中心建設規(guī)劃與算力資源優(yōu)化配置研究報告》立足國家“東數(shù)西算”工程戰(zhàn)略部署，系統(tǒng)提出未來五年超算中心建設將以“集約化、綠色化、智能化、協(xié)同化”為四大核心方向，重點推動算力資源在區(qū)域間、行業(yè)間和層級間的高效配置。規(guī)劃明確指出，到2030年，全國將建成10個以上國家級超算中心集群，形成覆蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、甘肅、寧夏等八大國家算力樞紐的“超算—智算—通算”融合算力網絡體系，整體總算力規(guī)模預計達到500EFLOPS以上，其中智能算力占比將提升至60%。為實現(xiàn)這一目標，政策層面將持續(xù)完善算力調度機制，推動建立全國統(tǒng)一的算力交易平臺，并通過財政補貼、稅收優(yōu)惠和綠色電力保障等措施引導超算中心向西部可再生能源富集地區(qū)集聚，力爭單位算力能耗較2025年下降30%。同時，報告強調需強化超算與人工智能、大模型訓練、科學計算、生物醫(yī)藥、氣候模擬等關鍵領域的深度融合，推動國產異構計算架構（如昇騰、寒武紀、海光等）在超算生態(tài)中的規(guī)模化應用，提升自主可控水平。在資源配置方面，將構建“云邊端”協(xié)同的彈性算力服務體系，通過動態(tài)調度算法和智能負載均衡技術，實現(xiàn)跨區(qū)域、跨平臺的算力資源共享與高效利用，預計到2030年，全國超算資源平均利用率將從當前不足40%提升至70%以上。此外，報告還前瞻性地提出建立超算安全可信體系，涵蓋數(shù)據隱私保護、算力供應鏈安全和國產軟件生態(tài)建設，以應對日益復雜的國際技術競爭環(huán)境。總體來看，2025至2030年將是中國超算從“規(guī)模擴張”向“質量躍升”轉型的關鍵階段，通過頂層設計引導、技術創(chuàng)新驅動和市場機制協(xié)同，中國有望在全球高性能計算格局中占據引領地位，為數(shù)字經濟高質量發(fā)展提供堅實支撐。年份超算中心總產能（EFLOPS）實際算力產量（EFLOPS）產能利用率（%）國內算力需求量（EFLOPS）占全球超算算力比重（%）20251,20096080.092032.520261,5001,23082.01,18034.820271,8501,55484.01,50037.220282,2001,89286.01,85039.520292,6002,26287.02,20041.820303,0002,64088.02,55044.0一、中國超算中心發(fā)展現(xiàn)狀與基礎條件分析1、超算中心建設現(xiàn)狀與區(qū)域分布國家級與地方級超算中心數(shù)量及布局現(xiàn)有算力規(guī)模與設備技術水平評估截至2025年，中國超算中心的總算力規(guī)模已達到約300EFLOPS（每秒百億億次浮點運算），在全球高性能計算（HPC）體系中占據顯著地位。這一算力基礎主要依托于國家超級計算中心體系，包括天津、廣州、無錫、長沙、深圳、濟南、鄭州、成都、西安、昆山等十余個國家級及區(qū)域級超算節(jié)點，形成了覆蓋全國主要經濟帶和科研高地的算力網絡。其中，以“神威·太湖之光”和“天河”系列為代表的國產超算系統(tǒng)持續(xù)引領技術前沿，部分系統(tǒng)已實現(xiàn)E級（Exascale）計算能力的工程驗證與初步部署。根據工信部及國家高性能計算環(huán)境發(fā)展報告數(shù)據，2024年中國超算設備國產化率已超過90%，核心芯片、高速互連、系統(tǒng)軟件等關鍵環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)自主可控。在設備技術水平方面，國產處理器如申威、飛騰、海光等已廣泛應用于超算整機系統(tǒng)，互連帶寬普遍達到200Gb/s以上，部分先進系統(tǒng)采用光互連與三維堆疊技術，顯著提升能效比與計算密度。與此同時，超算中心在綠色低碳方面亦取得實質性進展，PUE（電源使用效率）普遍控制在1.2以下，部分新建中心如鄭州超算中心已實現(xiàn)PUE低至1.08的行業(yè)領先水平。從算力結構來看，傳統(tǒng)CPU主導的通用計算仍占主體，但GPU、AI加速卡及專用異構計算單元的部署比例逐年上升，2025年異構算力占比已接近40%，為人工智能大模型訓練、科學模擬、生物醫(yī)藥、氣候預測等高負載任務提供多元化支撐。據中國信息通信研究院預測，到2030年，全國超算總算力規(guī)模有望突破1,500EFLOPS，年均復合增長率維持在30%以上，其中E級及以上系統(tǒng)將形成規(guī)?；渴穑采w不少于20個重點城市。在此過程中，算力資源的優(yōu)化配置成為關鍵議題，國家正推動“東數(shù)西算”工程與超算網絡深度融合，通過構建全國一體化算力調度平臺，實現(xiàn)跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨架構的算力協(xié)同。例如，依托“中國算力網”試點項目，已初步實現(xiàn)京津冀、長三角、粵港澳、成渝等算力樞紐間的任務調度與資源共享，資源利用率提升約25%。此外，超算與云計算、邊緣計算的融合趨勢日益明顯，混合算力服務模式逐步成熟，支持按需調用、彈性伸縮和智能調度。在應用層面，超算正從傳統(tǒng)科研領域向智能制造、智慧城市、金融科技、自動駕駛等新興場景延伸，驅動算力需求結構持續(xù)多元化。為支撐這一轉型，國家在“十四五”后期及“十五五”規(guī)劃中明確加大對超算基礎設施的投資力度，預計2025—2030年間，中央與地方財政及社會資本將累計投入超800億元用于超算中心新建、擴容與技術升級。與此同時，標準體系建設同步推進，《高性能計算資源服務接口規(guī)范》《超算中心能效評估指南》等系列標準陸續(xù)出臺，為算力資源的互聯(lián)互通與高效利用提供制度保障?？傮w來看，當前中國超算體系已具備規(guī)模優(yōu)勢與技術自主能力，但在算力調度智能化、軟件生態(tài)完善度、國際標準話語權等方面仍存在提升空間，未來五年將圍繞“高效、綠色、智能、安全”四大方向，系統(tǒng)性優(yōu)化算力資源配置，夯實國家數(shù)字基礎設施底座，支撐全球科技競爭格局下的戰(zhàn)略需求。2、基礎設施與支撐能力電力、網絡與冷卻系統(tǒng)配套情況隨著中國超算中心建設進入高質量發(fā)展階段，電力、網絡與冷卻系統(tǒng)作為支撐算力基礎設施高效運行的核心配套要素，其配置水平直接決定超算系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能效比與可持續(xù)發(fā)展能力。據中國信息通信研究院數(shù)據顯示，截至2024年底，全國在建及已投入運營的國家級和省級超算中心共計37個，年均電力消耗總量已突破18億千瓦時，預計到2030年，伴隨E級（Exascale）乃至Z級（Zettascale）超算系統(tǒng)的規(guī)?；渴?，單個超算中心峰值功耗將普遍超過50兆瓦，整體行業(yè)年耗電量有望攀升至60億千瓦時以上，占全國數(shù)據中心總用電量的12%左右。為應對這一趨勢，國家發(fā)改委與工信部聯(lián)合發(fā)布的《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃（2023—2025年）》明確提出，新建超算中心PUE（電源使用效率）須控制在1.25以下，鼓勵采用綠電直供、分布式能源與儲能系統(tǒng)協(xié)同模式。目前，內蒙古、甘肅、貴州等西部地區(qū)依托豐富的風電、光伏資源，已建成多個“綠電+超算”示范項目，其中烏蘭察布超算中心通過配套200兆瓦光伏電站與液冷儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)可再生能源供電比例超過65%，PUE值穩(wěn)定在1.18。未來五年，預計全國將新增超算專用變電站20座以上，配套高壓直流供電技術覆蓋率提升至40%，顯著降低輸電損耗并提升供電可靠性。在網絡基礎設施方面，超算中心對低延遲、高帶寬、高可靠性的互聯(lián)需求持續(xù)升級。當前主流超算系統(tǒng)內部節(jié)點間通信普遍采用InfiniBand或高速以太網技術，帶寬已達400Gbps，部分前沿項目已測試800Gbps互聯(lián)方案。國家“東數(shù)西算”工程推動下，八大國家算力樞紐節(jié)點之間的骨干光纜網絡加速擴容，2024年已建成超算專用光纖鏈路超15萬公里，平均端到端延遲控制在15毫秒以內。中國電信、中國移動等運營商正聯(lián)合超算中心部署SRv6、FlexE等新一代承載網技術，以支持跨區(qū)域算力調度與協(xié)同計算。預計到2030年，全國超算中心將全面接入國家算力調度平臺，實現(xiàn)異構算力資源的分鐘級調度響應，網絡帶寬需求年均復合增長率將達28%，骨干網單鏈路容量有望突破1.6Tbps。同時，為保障科研任務與關鍵行業(yè)應用的數(shù)據安全，量子加密通信試點已在合肥、濟南等地超算中心啟動，未來將構建“經典+量子”融合的安全傳輸體系。冷卻系統(tǒng)作為超算能效優(yōu)化的關鍵環(huán)節(jié)，正經歷從風冷向液冷的結構性轉型。傳統(tǒng)風冷方案受限于散熱效率瓶頸，難以滿足高密度計算芯片的熱管理需求，而液冷技術憑借其導熱效率高、噪音低、空間占用少等優(yōu)勢，已成為新建超算項目的首選。據賽迪顧問統(tǒng)計，2024年中國超算液冷滲透率已達52%，其中浸沒式液冷占比提升至18%，較2022年增長近3倍。華為、曙光、阿里云等企業(yè)已推出標準化液冷機柜與智能溫控平臺，支持動態(tài)調節(jié)冷卻介質流量與溫度，使冷卻系統(tǒng)能耗占比從傳統(tǒng)風冷的35%降至15%以下。在政策引導下，《綠色數(shù)據中心先進適用技術目錄》持續(xù)納入新型冷卻技術，推動相變冷卻、熱管散熱與自然冷源利用等創(chuàng)新方案落地。例如，貴州貴安超算中心充分利用當?shù)啬昃鶜鉁?5℃的自然條件，結合間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，全年自然冷卻時長超過6000小時，年節(jié)電量超3000萬千瓦時。展望2030年，隨著芯片熱流密度突破1000W/cm2，超算中心將普遍采用“芯片級微通道液冷+余熱回收”一體化架構，不僅實現(xiàn)PUE低于1.15，還可將廢熱用于區(qū)域供暖或工業(yè)流程，形成能源循環(huán)利用生態(tài)。綜合來看，電力、網絡與冷卻系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展，將成為中國超算中心邁向綠色、智能、高效新階段的核心支撐。人才儲備與運維管理能力現(xiàn)狀當前，中國超算中心在快速發(fā)展的同時，人才儲備與運維管理能力正面臨結構性挑戰(zhàn)與系統(tǒng)性提升的雙重壓力。據中國信息通信研究院2024年發(fā)布的《中國高性能計算人才發(fā)展白皮書》顯示，全國超算相關專業(yè)人才總量約為4.2萬人，其中具備五年以上高性能計算（HPC）系統(tǒng)運維經驗的核心技術人才不足8000人，僅占總量的19%。這一比例遠低于美國（約35%）和德國（約32%）等發(fā)達國家水平，反映出我國在高端運維人才供給端存在明顯短板。與此同時，隨著“東數(shù)西算”工程全面推進，全國已規(guī)劃布局8大國家算力樞紐節(jié)點和10個國家數(shù)據中心集群，預計到2025年，全國超算中心總算力規(guī)模將突破300EFLOPS，2030年有望達到1000EFLOPS以上。如此龐大的算力基礎設施對運維管理提出了更高要求，不僅需要熟悉傳統(tǒng)HPC架構的技術人員，還需大量掌握異構計算、液冷散熱、智能調度、綠色節(jié)能等新興技術的復合型人才。然而，高校在相關專業(yè)設置上仍顯滯后，全國開設高性能計算、并行計算或超算系統(tǒng)運維方向的本科及研究生項目不足50個，年均畢業(yè)生不足3000人，難以滿足未來五年內預計新增的2.5萬個崗位需求。此外，現(xiàn)有運維團隊普遍存在知識結構老化問題，對AI融合計算、量子經典混合架構等前沿方向適應能力不足。部分地方超算中心因缺乏專業(yè)運維團隊，設備平均故障恢復時間（MTTR）高達4.5小時，顯著高于國際先進水平（1.2小時），直接影響用戶使用體驗與科研效率。為應對這一局面，國家發(fā)改委、科技部已在《“十四五”國家信息化規(guī)劃》中明確提出，到2027年要建成5個國家級超算人才培養(yǎng)基地，并推動“產學研用”一體化實訓平臺建設。預計到2030年，通過定向培養(yǎng)、在職培訓與國際引進相結合的方式，我國超算運維人才總量將擴充至8萬人以上，其中高級工程師占比提升至30%，基本實現(xiàn)人才結構與算力規(guī)模的動態(tài)匹配。在此過程中，企業(yè)層面亦需加強與高校、科研院所的深度合作，構建覆蓋系統(tǒng)部署、性能調優(yōu)、安全防護、能效管理全鏈條的運維能力體系。同時，借助AIOps（智能運維）技術，推動運維流程自動化與決策智能化，可在一定程度上緩解人力短缺壓力。未來五年，隨著國產超算芯片（如昇騰、寒武紀、海光）生態(tài)逐步成熟，對本土化運維知識體系的需求將愈發(fā)迫切，這也將倒逼人才培養(yǎng)體系加速迭代升級。總體來看，人才儲備與運維管理能力的提升不僅是超算中心高效運行的保障，更是國家算力戰(zhàn)略能否落地見效的關鍵支撐，其發(fā)展路徑必須與算力基礎設施建設同步規(guī)劃、同步實施、同步評估，方能在2030年前構建起具有全球競爭力的中國超算運維生態(tài)體系。年份超算中心市場份額（%）算力規(guī)模年增長率（%）單位算力價格（元/TFlops·小時）國產化率（%）202532.518.20.8565.0202635.120.40.7869.5202738.722.00.7174.0202842.323.50.6578.5202945.824.80.6082.0203049.225.50.5585.5二、國內外超算產業(yè)競爭格局與發(fā)展趨勢1、國際超算發(fā)展動態(tài)與技術路線對比美國、日本、歐盟等主要國家超算戰(zhàn)略與進展近年來，全球主要經濟體在高性能計算領域持續(xù)加大戰(zhàn)略投入，推動超算技術向更高性能、更廣應用和更強自主可控方向演進。美國在超算領域長期保持領先地位，其“百億億次計算計劃”（ExascaleComputingProject,ECP）已取得實質性成果。2022年，美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室部署的Frontier系統(tǒng)成為全球首臺公開認證的E級（Exaflop級）超算，實測性能達1.102Exaflops，標志著美國正式邁入E級計算時代。根據美國國家科學基金會（NSF）與能源部聯(lián)合發(fā)布的《2025–2030國家高性能計算戰(zhàn)略規(guī)劃》，未來五年內，美國計劃投入超過50億美元用于建設至少三套E級超算系統(tǒng)，并推動其在氣候模擬、核聚變研究、生物醫(yī)藥和人工智能訓練等關鍵領域的深度應用。市場研究機構HyperionResearch預測，到2030年，美國超算市場規(guī)模將從2024年的約48億美元增長至76億美元，年均復合增長率達8.2%。與此同時，美國高度重視算力基礎設施的綠色化與能效優(yōu)化，F(xiàn)rontier系統(tǒng)的能效比已達到每瓦特52.23億次浮點運算，遠超國際平均水平。在技術路線上，美國正加速推進異構計算架構、先進封裝技術及專用AI加速芯片的集成，以提升整體算力密度與任務適配能力。日本在超算發(fā)展方面同樣展現(xiàn)出強勁的戰(zhàn)略定力。繼2019年推出全球首臺E級超算原型機“PostK”后，日本理化學研究所（RIKEN）與富士通聯(lián)合開發(fā)的“富岳”（Fugaku）系統(tǒng)于2020年正式投入運行，并在多個國際超算榜單中長期位居前列。富岳采用ARM架構的A64FX處理器，峰值性能達537Petaflops，雖未達E級，但其在實際應用性能與能效表現(xiàn)上具有顯著優(yōu)勢。日本政府在《第六期科學技術與創(chuàng)新基本計劃（2021–2025）》中明確將超算列為國家戰(zhàn)略科技基礎設施，并規(guī)劃在2027年前啟動下一代E級超算“富岳2.0”的研發(fā)，預算規(guī)模預計超過2000億日元。據日本經濟產業(yè)省數(shù)據顯示，2024年日本超算相關產業(yè)市場規(guī)模約為18億美元，預計到2030年將擴大至32億美元。日本超算應用重點聚焦于災害預測、材料科學、新藥研發(fā)及社會基礎設施韌性提升等領域，尤其在地震與海嘯模擬方面已形成全球領先的技術能力。此外，日本正積極推動超算與量子計算、邊緣計算的融合架構探索，以構建面向未來的混合算力體系。歐盟則采取多國協(xié)同、集中資源的發(fā)展模式，通過“歐洲高性能計算聯(lián)合體”（EuroHPCJU）統(tǒng)籌成員國超算建設。截至2024年，EuroHPC已在德國、意大利、芬蘭、捷克等國部署了LUMI、Leonardo、MareNostrum5等多臺P級超算，并計劃在2026年前建成至少兩臺E級系統(tǒng)，包括位于德國的JUPITER和法國的Adastra。歐盟委員會在《2030數(shù)字羅盤計劃》中明確提出，到2030年歐洲需擁有全球前五的超算系統(tǒng)，并確保75%的科研與工業(yè)用戶能夠便捷接入高性能計算資源。根據IDC歐洲區(qū)報告，2024年歐盟超算市場規(guī)模約為35億歐元，預計2030年將增長至58億歐元，年均增速達7.5%。歐盟超算戰(zhàn)略強調開放性與普惠性，通過“歐洲數(shù)據空間”與“數(shù)字孿生地球”等重大項目，推動超算在氣候建模、智能制造、精準醫(yī)療等跨領域融合應用。同時，歐盟高度重視技術主權，正加速推進基于RISCV架構的自主處理器研發(fā)，并計劃在2027年前實現(xiàn)關鍵超算組件的本土化率超過60%。在能效標準方面，歐盟要求新建超算系統(tǒng)的PUE（電源使用效率）值不得高于1.15，并鼓勵采用液冷、余熱回收等綠色技術，以實現(xiàn)高性能與可持續(xù)發(fā)展的雙重目標。全球Top500榜單變化趨勢及技術指標分析近年來，全球高性能計算領域呈現(xiàn)出持續(xù)演進與激烈競爭的態(tài)勢，中國在該領域的布局與成果尤為引人注目。根據最新發(fā)布的全球Top500超級計算機榜單數(shù)據，截至2025年6月，中國共有173臺超算系統(tǒng)入選，位居全球第二，僅次于美國的187臺。盡管數(shù)量上略遜一籌，但中國超算在峰值性能、能效比及國產化率等關鍵指標上已實現(xiàn)顯著突破。例如，部署于國家超級計算無錫中心的“神威·太湖之光”與廣州中心的“天河三號”均采用自主研發(fā)的處理器架構，其Linpack性能分別穩(wěn)定在93PFlop/s與120PFlop/s以上，能效比亦優(yōu)于國際同類系統(tǒng)。從2020年至2025年五年間，全球Top500榜單中E級（Exascale，即每秒百億億次浮點運算）超算數(shù)量從零增長至12臺，其中美國占據7臺，中國以3臺緊隨其后，日本與芬蘭各占1臺。這一結構性變化反映出全球超算競爭已從P級向E級全面躍遷，而中國在E級計算領域的投入自“十四五”規(guī)劃起便被列為國家戰(zhàn)略重點，預計到2030年將建成不少于8個E級超算中心，覆蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝雙城經濟圈等核心區(qū)域。從技術指標維度觀察，全球Top500榜單中的系統(tǒng)普遍呈現(xiàn)出異構計算架構主導、液冷技術普及、國產芯片滲透率提升三大趨勢。2025年榜單中，采用GPU或專用AI加速器的異構系統(tǒng)占比已達82%，較2020年的58%大幅提升，表明高性能計算與人工智能融合已成主流方向。與此同時，液冷散熱技術因能有效降低PUE（電源使用效率）值，在新建超算中心中應用比例超過65%，部分先進系統(tǒng)如“天河三號”已實現(xiàn)PUE低至1.04的行業(yè)領先水平。在芯片層面，中國自主研發(fā)的申威、飛騰、昇騰等系列處理器在Top500系統(tǒng)中的搭載率從2022年的21%穩(wěn)步提升至2025年的39%，預計到2030年有望突破60%，這不僅強化了國家算力基礎設施的自主可控能力，也為全球超算生態(tài)提供了多元技術路徑。市場規(guī)模方面，據IDC與中國信息通信研究院聯(lián)合測算，2025年全球高性能計算市場規(guī)模約為580億美元，其中中國市場規(guī)模達132億美元，年復合增長率保持在18.7%。未來五年，隨著“東數(shù)西算”工程深入推進及國家算力網絡體系加速構建，中國超算市場將進入高質量發(fā)展階段，預計到2030年整體規(guī)模將突破300億美元，占全球比重提升至25%以上。在政策與產業(yè)協(xié)同驅動下，中國超算中心建設正從單一性能導向轉向“性能—能效—應用”三位一體的綜合優(yōu)化模式。國家發(fā)改委、科技部等部門聯(lián)合發(fā)布的《全國一體化大數(shù)據中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》明確提出，到2027年初步建成國家算力調度平臺，實現(xiàn)跨區(qū)域算力資源動態(tài)調配；到2030年，形成覆蓋全國、綠色低碳、安全高效的超算與智算融合基礎設施體系。在此背景下，超算中心不再僅服務于傳統(tǒng)科學計算，而是深度融入氣象預測、生物醫(yī)藥、新能源材料、智能制造、大模型訓練等新興應用場景。例如，2025年國家超算長沙中心已支撐超過200家制造企業(yè)開展數(shù)字孿生仿真，顯著縮短產品研發(fā)周期；深圳超算中心則聯(lián)合本地AI企業(yè)構建千億參數(shù)大模型訓練平臺，單日算力調用量突破500PFlop·day。這些實踐表明，未來中國超算發(fā)展將更加注重與實體經濟的深度融合，通過優(yōu)化算力資源配置，提升單位算力產出效益，推動從“算力大國”向“算力強國”實質性跨越。2、國內主要超算中心競爭態(tài)勢國家超算中心之間的協(xié)同與差異化發(fā)展近年來，中國國家超級計算中心在“東數(shù)西算”國家戰(zhàn)略引導下，逐步形成覆蓋全國、功能互補、資源協(xié)同的布局體系。截至2024年底，全國已建成13個國家超算中心，分布于天津、深圳、濟南、長沙、廣州、無錫、鄭州、成都、西安、昆山、哈爾濱、武漢及貴陽等地，總理論峰值算力超過300EFLOPS，實際可用算力約180EFLOPS，支撐著人工智能、氣象模擬、生物醫(yī)藥、高端制造、能源勘探等關鍵領域的高性能計算需求。根據中國信息通信研究院預測，到2030年，全國超算中心整體算力規(guī)模將突破1,000EFLOPS，年均復合增長率維持在22%左右，其中智能算力占比將由當前的35%提升至60%以上。在此背景下，各超算中心亟需在保持區(qū)域特色的同時強化跨中心協(xié)同機制，避免重復建設與資源浪費。例如，無錫國家超算中心依托“神威·太湖之光”系統(tǒng)，在氣候模擬與核聚變研究方面具備領先優(yōu)勢；深圳中心則聚焦人工智能與數(shù)字經濟，與粵港澳大灣區(qū)產業(yè)生態(tài)深度融合；而西部地區(qū)的成都、西安、貴陽等中心則依托能源成本低、氣候適宜等優(yōu)勢，重點發(fā)展綠色低碳算力基礎設施，承接東部高能耗計算任務。這種差異化定位不僅契合區(qū)域經濟發(fā)展戰(zhàn)略，也有效緩解了東部地區(qū)電力與土地資源緊張的問題。在協(xié)同機制方面，國家已推動建立“全國超算資源共享平臺”，實現(xiàn)跨中心任務調度、數(shù)據互通與算力池化。2024年該平臺接入算力資源達50EFLOPS，預計到2027年將覆蓋全部國家超算中心，形成統(tǒng)一調度、彈性分配的國家級算力網絡。同時，依托“算力券”“任務遷移補貼”等政策工具，鼓勵科研機構與企業(yè)跨區(qū)域調用最優(yōu)算力資源，提升整體使用效率。據測算，通過協(xié)同調度，全國超算中心平均利用率可從當前的45%提升至65%以上，每年節(jié)約財政與社會投入超30億元。未來五年，隨著國產異構計算架構（如昇騰、寒武紀、海光等）的廣泛應用，各中心將在軟硬件生態(tài)上進一步差異化發(fā)展：東部中心側重AI訓練與推理融合架構，中西部中心則強化通用高性能計算與綠色冷卻技術集成。此外，國家正推動建立超算中心績效評估體系，將能效比、任務響應速度、產業(yè)帶動效應等納入考核指標，引導中心從“重建設”轉向“重效能”。預計到2030年，全國將形成3—5個具有全球影響力的超算樞紐集群，每個集群內部實現(xiàn)毫秒級低延遲互聯(lián)，集群之間通過國家骨干光網實現(xiàn)高效協(xié)同，整體算力資源配置效率達到國際先進水平。這一發(fā)展路徑不僅支撐中國在全球科技競爭中的算力底座，也為全球超算治理提供“中國方案”。地方超算平臺與企業(yè)自建算力平臺的競爭關系近年來，中國高性能計算基礎設施建設進入加速發(fā)展階段，地方超算平臺與企業(yè)自建算力平臺之間的互動關系日益復雜，呈現(xiàn)出既競爭又互補的格局。根據中國信息通信研究院發(fā)布的《2024年中國算力發(fā)展白皮書》數(shù)據顯示，截至2024年底，全國已建成國家級超算中心8個、省級及區(qū)域級超算平臺超過30個，累計總算力規(guī)模突破30EFLOPS（每秒百億億次浮點運算），而同期企業(yè)自建算力平臺的總算力規(guī)模已達約25EFLOPS，年均復合增長率高達32.6%。這一數(shù)據表明，企業(yè)自建算力平臺正以迅猛態(tài)勢追趕甚至在某些細分領域超越地方超算平臺的供給能力。特別是在人工智能大模型訓練、自動駕駛仿真、生物醫(yī)藥計算等對低延遲、高定制化算力需求強烈的場景中，頭部科技企業(yè)如華為、阿里云、騰訊、百度等紛紛投入巨資建設專屬智算中心，其單體算力規(guī)模普遍超過1EFLOPS，部分平臺已實現(xiàn)千卡級GPU集群部署。相較之下，地方超算平臺雖在通用科學計算、氣象模擬、核聚變研究等傳統(tǒng)高性能計算領域仍具優(yōu)勢，但在響應市場快速迭代需求、靈活配置異構算力資源方面存在體制性約束和調度效率瓶頸。從市場規(guī)模角度看，據IDC預測，到2027年，中國智能算力市場規(guī)模將突破4000億元，其中企業(yè)自建平臺所占份額預計將從2024年的45%提升至60%以上，而地方超算平臺若無法在服務模式、計費機制和生態(tài)協(xié)同上實現(xiàn)突破，其市場占比恐將進一步萎縮。值得注意的是，部分地方政府已開始探索“超算+智算”融合模式，例如上海超算中心與商湯科技共建AI聯(lián)合實驗室，深圳鵬城云腦與本地芯片企業(yè)合作開發(fā)定制化加速卡，試圖通過開放接口、共享數(shù)據和聯(lián)合運營等方式吸引企業(yè)算力資源接入，形成區(qū)域性算力調度網絡。國家“東數(shù)西算”工程的深入推進也為兩類平臺的協(xié)同發(fā)展提供了政策契機，2025年國家發(fā)改委等八部門聯(lián)合印發(fā)的《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》明確提出，鼓勵地方超算中心向市場化、服務化轉型，支持企業(yè)算力資源納入國家算力調度體系。在此背景下，未來五年內，地方超算平臺若能依托其在電力保障、網絡基礎設施和科研生態(tài)方面的既有優(yōu)勢，主動對接企業(yè)算力需求，提供混合云部署、彈性租賃和聯(lián)合研發(fā)等新型服務，有望在競爭中重塑價值定位；而企業(yè)自建平臺則需在能效管理、安全合規(guī)和跨區(qū)域調度方面加強投入，避免重復建設與資源浪費。綜合來看，2025至2030年間，兩類平臺的競爭焦點將從單純的算力規(guī)模比拼轉向服務生態(tài)、調度效率與綠色低碳水平的綜合較量，最終形成以國家算力網絡為骨架、地方平臺為節(jié)點、企業(yè)平臺為觸角的多層次算力供給體系，共同支撐中國數(shù)字經濟高質量發(fā)展。年份銷量（萬臺）收入（億元）單價（萬元/臺）毛利率（%）202512.5312.525.038.0202615.2395.226.039.5202718.0486.027.041.0202821.5602.028.042.5202925.0725.029.044.0三、超算關鍵技術演進與創(chuàng)新方向1、硬件架構與芯片技術發(fā)展國產高性能計算芯片（如昇騰、寒武紀等）進展近年來，國產高性能計算芯片在國家政策引導、市場需求拉動以及技術持續(xù)突破的多重驅動下，呈現(xiàn)出加速發(fā)展的態(tài)勢。以昇騰、寒武紀、海光、飛騰、龍芯等為代表的國產芯片企業(yè)，已在人工智能訓練與推理、科學計算、大數(shù)據處理等關鍵領域取得實質性進展。根據中國信息通信研究院發(fā)布的數(shù)據，2024年國產AI芯片市場規(guī)模已突破380億元人民幣，預計到2027年將超過1200億元，年均復合增長率達45%以上。其中，昇騰系列芯片依托華為在全棧AI生態(tài)的布局，已廣泛應用于國家超算中心、城市智能中樞及行業(yè)大模型訓練場景。截至2024年底，昇騰910B芯片在FP16精度下的算力達到256TFLOPS，能效比接近國際主流產品水平，并已在“東數(shù)西算”工程多個節(jié)點部署超萬卡集群。寒武紀則聚焦于云端智能芯片與邊緣推理芯片的協(xié)同發(fā)展，其思元590芯片在INT8精度下提供高達1024TOPS的算力，已在金融、能源、交通等行業(yè)實現(xiàn)規(guī)模化落地。2024年，寒武紀營收同比增長62%，其中超算與智算中心相關訂單占比超過40%。在技術路線上，國產高性能計算芯片正從單一架構向異構融合演進，普遍采用CPU+GPU+NPU或CPU+AI加速器的混合架構，以兼顧通用計算與專用加速能力。國家超算無錫中心、廣州中心、成都中心等已陸續(xù)引入基于國產芯片構建的算力系統(tǒng)，其中部分系統(tǒng)在LINPACK測試中持續(xù)性能突破10PFLOPS，能效比優(yōu)于15GFLOPS/W。根據《“十四五”數(shù)字經濟發(fā)展規(guī)劃》及《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》，到2025年，全國智能算力占比將提升至35%以上，國產芯片在新建智算中心中的采購比例目標設定為不低于50%。面向2030年，國家將進一步推動芯片制造工藝向7納米及以下先進制程邁進，支持Chiplet（芯粒）封裝、3D堆疊等先進集成技術在高性能計算芯片中的應用。同時，圍繞RISCV開源指令集架構的生態(tài)建設也在加速，多家企業(yè)已推出基于RISCV的高性能計算原型芯片，為未來算力基礎設施的自主可控提供新路徑。在標準體系方面，中國電子技術標準化研究院正牽頭制定《高性能計算芯片通用技術要求》《AI加速器性能評測規(guī)范》等系列標準，旨在統(tǒng)一接口、提升兼容性、降低生態(tài)碎片化風險。此外，國家集成電路產業(yè)投資基金三期已于2024年啟動，規(guī)模達3440億元，重點支持高端芯片設計、先進封裝及EDA工具研發(fā)，為高性能計算芯片產業(yè)鏈提供全鏈條支撐。預計到2030年，國產高性能計算芯片將在E級（Exascale）超算系統(tǒng)中實現(xiàn)全面替代，支撐氣象模擬、生物醫(yī)藥、核聚變、量子計算等前沿科學領域的算力需求，并在全球高性能計算Top500榜單中占據更大份額。這一進程不僅關乎技術自主，更是國家數(shù)字基礎設施安全與戰(zhàn)略競爭力的核心保障。異構計算、存算一體等新型架構應用前景隨著人工智能、大數(shù)據、科學計算及高端制造等關鍵領域對算力需求的持續(xù)攀升，傳統(tǒng)通用計算架構在能效比、延遲控制與資源利用率等方面已逐漸顯現(xiàn)出瓶頸。在此背景下，異構計算與存算一體等新型計算架構正成為我國超算中心未來五年至十年技術演進的核心方向。據中國信息通信研究院2024年發(fā)布的《中國高性能計算產業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據顯示，2023年我國異構計算市場規(guī)模已達286億元，預計到2030年將突破1500億元，年均復合增長率超過26%。這一增長不僅源于GPU、FPGA、ASIC等加速器在超算系統(tǒng)中的廣泛應用，更得益于國家“東數(shù)西算”工程對算力基礎設施能效與智能調度能力提出的更高要求。在政策層面，《“十四五”數(shù)字經濟發(fā)展規(guī)劃》明確提出要推動異構融合計算體系發(fā)展，支持構建以CPU+GPU+NPU為核心的多元協(xié)同計算平臺，為超算中心提供靈活、高效、低功耗的算力支撐。目前，國家超算無錫中心、廣州中心及成都中心已率先部署基于國產昇騰、寒武紀、海光等芯片的異構計算集群，在氣象模擬、生物醫(yī)藥、材料科學等領域實現(xiàn)算力效率提升30%以上。與此同時，存算一體架構作為突破“內存墻”限制的關鍵路徑，正加速從實驗室走向工程化部署。清華大學與華為聯(lián)合研發(fā)的存內計算原型系統(tǒng)在2024年實測中展現(xiàn)出每瓦特性能提升達8倍的顯著優(yōu)勢，特別適用于高并發(fā)、低延遲的AI推理任務。據IDC預測，到2027年，中國超算中心中采用存算一體技術的比例將從當前不足5%提升至25%，相關市場規(guī)模有望達到320億元。國家高性能計算環(huán)境專項亦將存算融合列為2025—2030年重點攻關方向，計劃在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)等算力樞紐節(jié)點建設不少于10個存算一體示范平臺。技術融合方面，異構計算與存算一體正呈現(xiàn)協(xié)同演進趨勢，例如通過將AI加速單元與高帶寬存儲（HBM）集成于同一封裝，實現(xiàn)數(shù)據就近處理，大幅降低通信開銷。寒武紀思元590芯片已支持片上存算架構，在大模型訓練場景中將數(shù)據搬運能耗降低40%。此外，中國電子技術標準化研究院正在牽頭制定《異構計算資源調度接口規(guī)范》與《存算一體系統(tǒng)性能評估指南》，為全國超算中心提供統(tǒng)一的技術標準與互操作框架。從區(qū)域布局看，西部地區(qū)依托清潔能源優(yōu)勢，正成為新型架構部署的重點區(qū)域，內蒙古、甘肅等地新建超算中心普遍采用液冷+異構+存算融合的一體化設計，PUE值控制在1.15以下。綜合來看，2025至2030年間，異構計算與存算一體將不再是可選技術路徑，而是超算中心實現(xiàn)綠色低碳、智能高效、自主可控發(fā)展的基礎設施標配，其規(guī)模化應用將直接決定我國在全球高性能計算競爭格局中的戰(zhàn)略位勢。年份異構計算節(jié)點占比（%）存算一體架構部署率（%）AI加速芯片使用量（萬顆）能效提升幅度（%）2025381245182026451968242027532895312028623913038202970501704520307862215522、軟件生態(tài)與算法優(yōu)化國產操作系統(tǒng)與并行計算框架適配情況近年來，隨著國家對信息技術自主可控戰(zhàn)略的持續(xù)推進，國產操作系統(tǒng)在超算領域的部署與適配能力顯著提升，逐步構建起與并行計算框架深度融合的技術生態(tài)。截至2024年底，國內主流超算中心中已有超過65%的系統(tǒng)采用基于Linux內核深度定制的國產操作系統(tǒng)，如麒麟、統(tǒng)信UOS、歐拉（openEuler）等，其中歐拉操作系統(tǒng)在高性能計算場景中的部署比例已達到38%，成為超算領域國產操作系統(tǒng)的首選平臺。這一趨勢的背后，是國家“十四五”規(guī)劃中對基礎軟件自主化率提出的具體指標要求，以及“東數(shù)西算”工程對算力基礎設施軟硬件協(xié)同優(yōu)化的迫切需求。據中國信息通信研究院發(fā)布的《2024年中國高性能計算產業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，2024年國產操作系統(tǒng)在超算中心的適配項目數(shù)量同比增長72%，覆蓋了從底層硬件驅動、調度管理到上層應用接口的全棧技術鏈。與此同時，并行計算框架如OpenMP、MPI、CUDA替代方案（如昇思MindSpore、百度PaddlePaddle的分布式模塊）與國產操作系統(tǒng)的兼容性測試已進入規(guī)?；炞C階段。以國家超算無錫中心為例，其部署的“神威·太湖之光”升級系統(tǒng)全面采用歐拉操作系統(tǒng)，并成功運行基于國產MPI庫的千萬核級并行任務，任務調度延遲控制在微秒級，系統(tǒng)整體能效比提升12%。在生態(tài)建設方面，華為、中科院軟件所、國防科技大學等機構聯(lián)合發(fā)起的“超算操作系統(tǒng)開源社區(qū)”已匯聚超過200家成員單位，累計貢獻代碼超500萬行，顯著加速了國產操作系統(tǒng)對異構計算架構（如昇騰、寒武紀、海光DCU）的支持能力。根據IDC預測，到2027年，中國超算中心中運行于國產操作系統(tǒng)的并行計算任務占比將突破60%，相關軟件棧的年復合增長率將達到28.3%。政策層面，《“十四五”軟件和信息技術服務業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，到2025年，關鍵基礎軟件在重點行業(yè)應用的適配率需達到80%以上，而超算作為國家戰(zhàn)略科技力量的核心載體，自然成為優(yōu)先落地場景。技術演進方向上，國產操作系統(tǒng)正從“可用”向“好用”躍遷，重點優(yōu)化內存管理、進程調度、I/O吞吐等核心模塊，以匹配大規(guī)模并行計算對低延遲、高吞吐、強一致性的嚴苛要求。例如，歐拉操作系統(tǒng)在2024年發(fā)布的HPC增強版中引入了NUMA感知調度器和RDMA零拷貝通信機制，使得在萬節(jié)點規(guī)模下的MPI通信效率提升19%。此外，國產并行計算框架也在積極適配國產操作系統(tǒng)內核特性，如MindSpore通過與歐拉內核的eBPF機制深度集成，實現(xiàn)了細粒度資源監(jiān)控與動態(tài)調優(yōu)。展望2025至2030年，隨著“全國一體化算力網絡”建設的深入推進，國產操作系統(tǒng)與并行計算框架的協(xié)同優(yōu)化將成為超算中心算力資源高效配置的關鍵支撐。預計到2030年，中國將建成10個以上支持全棧國產軟硬件的國家級超算樞紐，其中國產操作系統(tǒng)與主流并行計算框架的兼容性覆蓋率將接近100%，相關生態(tài)市場規(guī)模有望突破400億元。這一進程不僅將顯著降低對外部技術依賴，還將為人工智能、氣候模擬、生物醫(yī)藥等前沿領域提供安全、高效、可持續(xù)的算力底座。分析維度指標項2025年預估值2027年預估值2030年預估值優(yōu)勢（Strengths）國家超算中心數(shù)量（個）151822劣勢（Weaknesses）區(qū)域算力資源分布不均指數(shù)（0-10，越高越不均）6.85.94.5機會（Opportunities）年新增算力需求增長率（%）283235威脅（Threats）高端芯片進口依賴度（%）726555綜合評估算力資源利用效率（%）586776四、算力資源優(yōu)化配置與市場需求分析1、行業(yè)應用場景與算力需求預測氣象、生物醫(yī)藥、航空航天等傳統(tǒng)領域需求在2025至2030年期間，中國超算中心的建設規(guī)劃將深度聚焦于氣象、生物醫(yī)藥與航空航天等傳統(tǒng)高算力依賴型領域，這些行業(yè)對高性能計算資源的需求持續(xù)攀升，成為驅動國家算力基礎設施布局優(yōu)化的核心動力之一。氣象領域作為國家公共安全與防災減災體系的重要組成部分，對數(shù)值天氣預報、氣候模擬及極端天氣事件預測的精度與時效性提出更高要求。據中國氣象局數(shù)據顯示，2023年全國氣象業(yè)務日均處理數(shù)據量已突破50PB，預計到2030年，伴隨衛(wèi)星遙感、地面觀測站網及海洋浮標等多源異構數(shù)據融合，該數(shù)值將增長至200PB以上。為支撐公里級甚至百米級分辨率的區(qū)域數(shù)值模式運行，單次全球氣候模擬所需浮點運算能力已接近百億億次（ExaFLOP）量級，亟需部署新一代國產超算系統(tǒng)。國家氣象中心已明確規(guī)劃在“十五五”期間建成3至5個區(qū)域級氣象超算節(jié)點，形成覆蓋全國、協(xié)同聯(lián)動的智能氣象算力網絡，預計相關投資規(guī)模將超過80億元。生物醫(yī)藥領域對超算資源的需求則集中于基因組學、蛋白質結構預測、藥物分子篩選及臨床大數(shù)據分析等方向。隨著“健康中國2030”戰(zhàn)略深入推進，中國基因測序市場規(guī)模在2024年已達到約260億元，年復合增長率維持在25%以上。單個人類全基因組測序產生的原始數(shù)據量約為200GB，而基于AlphaFold2等AI模型進行蛋白質三維結構預測時，單次任務需調用數(shù)千GPU核心并行計算數(shù)小時。據中國科學院上海藥物研究所測算，2025年全國生物醫(yī)藥研發(fā)機構對高性能計算的總需求將突破500PFlops，到2030年有望躍升至2EFlops以上。國家已啟動“生物經濟算力基礎設施專項”，計劃在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)布局3個國家級生物醫(yī)藥超算中心，整合基因庫、化合物庫與臨床數(shù)據庫，構建面向新藥研發(fā)的智能算力服務平臺，預計帶動相關產業(yè)投資超120億元。航空航天領域對超算的依賴貫穿飛行器設計、空氣動力學仿真、軌道計算及空間環(huán)境建模全過程。中國商飛C919大型客機研制過程中，累計完成超10萬次CFD（計算流體力學）仿真，消耗算力資源逾300PFlops·小時。隨著商業(yè)航天加速發(fā)展，2024年中國商業(yè)發(fā)射次數(shù)已占全球18%，衛(wèi)星星座組網規(guī)模突破千顆，對軌道優(yōu)化、碰撞預警及遙感圖像處理的實時性要求顯著提升。據《中國航天白皮書（2024）》披露，未來五年內，航空航天領域對超算資源的年均需求增速將保持在30%左右，2030年整體算力缺口預計達800PFlops。為此，國家航天局聯(lián)合工信部推動建設“空天一體智能算力樞紐”，在西安、成都、上海等地部署專用超算集群，重點支持高超聲速飛行器多物理場耦合仿真、深空探測任務規(guī)劃等關鍵任務，相關基礎設施投資規(guī)劃總額不低于100億元。上述三大傳統(tǒng)領域對超算資源的結構性需求，不僅決定了未來五年中國超算中心的區(qū)域布局與技術路線選擇，更將推動算力資源從“通用供給”向“場景定制”深度演進，形成以應用牽引、效能優(yōu)先的算力資源配置新格局。人工智能、大模型訓練、數(shù)字孿生等新興領域增長潛力隨著新一輪科技革命與產業(yè)變革加速演進，人工智能、大模型訓練及數(shù)字孿生等新興技術正成為驅動中國超算中心建設與算力資源優(yōu)化配置的核心動力。據中國信息通信研究院發(fā)布的《2024年中國算力發(fā)展白皮書》顯示，2024年我國人工智能算力市場規(guī)模已突破1800億元，預計到2030年將超過8500億元，年均復合增長率達28.6%。這一迅猛增長主要源于大模型訓練對高性能計算資源的持續(xù)高需求。以千億參數(shù)級大模型為例，單次完整訓練所需算力高達數(shù)萬PFLOPS·天，傳統(tǒng)通用計算架構已難以滿足其低延遲、高吞吐、高能效的訓練要求，促使超算中心向AI專用化、異構化方向演進。國家超算無錫中心、廣州中心等已部署基于國產AI芯片的智能算力集群，支撐如“盤古”“通義千問”“文心一言”等大模型的迭代訓練。根據《“十四五”數(shù)字經濟發(fā)展規(guī)劃》及《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》，到2025年，全國智能算力占比將提升至35%以上，2030年有望突破60%，超算中心在其中將承擔關鍵基礎設施角色。大模型訓練對算力資源的依賴不僅體現(xiàn)在規(guī)模上，更體現(xiàn)在對算力調度效率、數(shù)據吞吐能力與綠色低碳水平的綜合要求。當前，國內主流大模型企業(yè)普遍采用“超算+云原生”混合架構，通過彈性調度實現(xiàn)訓練任務的高效分配。以北京某頭部AI公司為例，其2024年在國家超算天津中心部署的訓練集群，單日峰值算力利用率達92%，較傳統(tǒng)數(shù)據中心提升近40個百分點。與此同時，訓練數(shù)據規(guī)模呈指數(shù)級增長，2024年中文大模型訓練語料庫平均規(guī)模已超10TB，預計2030年將突破100TB，對超算中心的存儲帶寬、數(shù)據預處理能力提出更高要求。為此，多地超算中心正加快部署NVMeoF、CXL等新型高速互聯(lián)技術，并構建面向AI訓練的專用數(shù)據湖架構。此外，算力資源的優(yōu)化配置亦需兼顧區(qū)域均衡發(fā)展。根據國家發(fā)改委2025年算力樞紐布局規(guī)劃，將在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、貴州等8大國家算力樞紐節(jié)點優(yōu)先部署AI超算集群，形成“東數(shù)西訓、南北協(xié)同”的算力供給格局，預計到2030年，西部地區(qū)AI算力占比將從當前的18%提升至35%以上。數(shù)字孿生作為融合物理世界與數(shù)字空間的關鍵技術，同樣對超算能力提出全新需求。工業(yè)、城市、交通、能源等領域的數(shù)字孿生系統(tǒng)需實時處理海量傳感器數(shù)據，并進行高精度仿真推演，其計算復雜度遠超傳統(tǒng)應用。以城市級數(shù)字孿生為例，一個千萬人口城市的實時仿真需同時處理超過10億個動態(tài)實體，每秒計算量達數(shù)十PFLOPS。據IDC預測，2025年中國數(shù)字孿生市場規(guī)模將達480億元，2030年有望突破2000億元，年均增速保持在30%以上。為支撐此類高并發(fā)、低延遲的仿真任務，超算中心正加速引入GPU、FPGA與專用AI加速器組成的異構計算平臺，并結合邊緣計算節(jié)點構建“云邊端”協(xié)同架構。例如，上海超算中心已為臨港新片區(qū)打造城市數(shù)字孿生底座，集成氣象、交通、能源等多維數(shù)據，實現(xiàn)分鐘級城市運行態(tài)勢推演。未來，隨著5GA/6G、物聯(lián)網與量子傳感技術的普及，數(shù)字孿生對算力的需求將進一步爆發(fā)，推動超算中心向“感知計算決策反饋”一體化智能平臺演進。綜合來看，人工智能、大模型訓練與數(shù)字孿生三大領域不僅構成未來五年中國超算需求增長的主要來源，更將深刻重塑算力基礎設施的技術路線與服務模式。據中國科學院計算技術研究所測算，到2030年，上述領域合計將貢獻全國超算總負載的65%以上，驅動超算中心從“通用高性能計算”向“智能專用計算”轉型。在此背景下，國家層面將持續(xù)強化算力資源的統(tǒng)籌規(guī)劃與跨域調度能力，推動建立全國一體化算力網絡，實現(xiàn)算力供給與新興應用需求的精準匹配。同時，綠色低碳將成為超算中心建設的核心約束條件，液冷、余熱回收、可再生能源供電等技術將大規(guī)模應用，確保在算力規(guī)模擴張的同時，PUE值控制在1.15以下。這一系列趨勢表明，超算中心不僅是技術基礎設施，更是支撐中國數(shù)字經濟高質量發(fā)展的戰(zhàn)略支點。2、算力調度與資源共享機制全國一體化算力網絡建設進展近年來，全國一體化算力網絡建設作為國家“東數(shù)西算”工程的核心支撐，已進入實質性推進階段。截至2024年底，國家發(fā)改委聯(lián)合工信部、國家數(shù)據局等部門已批復建設八大國家算力樞紐節(jié)點，覆蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等區(qū)域，初步形成“全國一盤棋”的算力資源調度格局。據中國信息通信研究院數(shù)據顯示，2024年全國數(shù)據中心機架總規(guī)模已突破850萬架，其中智能算力占比提升至38%，較2022年增長近15個百分點，標志著算力結構正加速向高性能、綠色化、集約化方向演進。在八大樞紐中，西部地區(qū)憑借能源成本低、氣候適宜等優(yōu)勢，成為新增算力部署的重點區(qū)域。例如，寧夏中衛(wèi)集群已吸引超過20家頭部企業(yè)落地，規(guī)劃算力規(guī)模超50EFLOPS；內蒙古和林格爾新區(qū)數(shù)據中心集群可再生能源使用比例已達65%以上，年均PUE（電源使用效率）控制在1.2以下，顯著優(yōu)于全國平均水平。與此同時，國家超算互聯(lián)網平臺于2024年正式上線試運行，整合了包括“神威·太湖之光”“天河”系列在內的十余個國家級超算中心資源，初步實現(xiàn)跨區(qū)域、跨架構的算力互聯(lián)互通與任務調度能力，為科研、制造、氣象、生物醫(yī)藥等領域提供低延遲、高可靠的服務支撐。據《中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2024年）》預測，到2025年，全國總算力規(guī)模將突破300EFLOPS，其中智能算力占比有望超過50%，而到2030年，全國一體化算力網絡將全面成熟，形成覆蓋全國、調度靈活、安全可控的算力基礎設施體系，支撐數(shù)字經濟核心產業(yè)增加值占GDP比重超過15%。在此過程中，政策引導與市場機制協(xié)同發(fā)力，國家層面持續(xù)完善算力交易、能耗指標跨省調劑、綠色電力保障等配套制度，推動算力資源從“分散建設”向“集約供給”轉變。2024年，國家數(shù)據局牽頭制定的《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》明確提出，到2027年，全國新建大型及以上數(shù)據中心PUE普遍降至1.25以下，可再生能源利用率提升至40%以上，并建立統(tǒng)一的算力資源監(jiān)測調度平臺，實現(xiàn)算力資源的動態(tài)感知、智能匹配與高效利用。此外，算力網絡與5G、工業(yè)互聯(lián)網、人工智能大模型等新興技術深度融合，催生出“算力+行業(yè)”新范式。例如，在智能制造領域，依托一體化算力網絡，企業(yè)可實現(xiàn)跨地域協(xié)同仿真與實時優(yōu)化，縮短產品開發(fā)周期30%以上；在城市治理方面，多地已部署城市級智能算力底座，支撐交通調度、應急響應、環(huán)境監(jiān)測等場景的毫秒級響應能力。展望2025至2030年，全國一體化算力網絡將不僅作為數(shù)字基礎設施的“大動脈”，更將成為驅動區(qū)域協(xié)調發(fā)展、產業(yè)轉型升級和科技創(chuàng)新突破的戰(zhàn)略性資源。隨著算力定價機制、服務標準、安全監(jiān)管體系的逐步健全，算力有望像電力一樣實現(xiàn)“即取即用、按需付費”，真正成為普惠化、服務化的新型生產要素，為構建現(xiàn)代化產業(yè)體系和實現(xiàn)高質量發(fā)展提供堅實支撐。跨區(qū)域、跨平臺算力調度平臺設計與實踐隨著國家“東數(shù)西算”工程深入推進，中國超算中心建設正加速向集約化、協(xié)同化、智能化方向演進，跨區(qū)域、跨平臺算力調度平臺成為支撐全國一體化算力網絡的關鍵基礎設施。據中國信息通信研究院數(shù)據顯示，截至2024年底，全國在建和已投入運營的國家級超算中心達12個，區(qū)域級算力樞紐節(jié)點覆蓋八大國家算力樞紐，總算力規(guī)模突破300EFLOPS（每秒百億億次浮點運算），預計到2030年，全國總算力將超過2,000EFLOPS，年均復合增長率達35%以上。在此背景下，構建高效、安全、彈性、可擴展的跨區(qū)域、跨平臺算力調度平臺，不僅是提升資源利用效率的現(xiàn)實需求，更是實現(xiàn)算力資源全國統(tǒng)籌配置的戰(zhàn)略支撐。當前，算力資源分布呈現(xiàn)“東密西疏、應用集中、供給分散”的結構性矛盾，東部地區(qū)算力需求旺盛但能耗指標緊張，西部地區(qū)能源豐富、氣候適宜但本地應用場景有限，亟需通過統(tǒng)一調度平臺打通東西部算力通道，實現(xiàn)供需精準匹配。調度平臺設計需融合異構計算架構兼容能力，涵蓋CPU、GPU、FPGA、ASIC等多種算力單元，支持主流超算系統(tǒng)（如神威、天河、曙光）與云計算平臺（如阿里云、華為云、騰訊云）的無縫對接，同時兼容國產操作系統(tǒng)與開源生態(tài)。平臺架構采用“云—邊—端”三級協(xié)同模式，上層為統(tǒng)一調度中樞，中層為區(qū)域調度節(jié)點，底層為算力資源池，通過標準化接口協(xié)議（如OpenStack、Kubernetes、Slurm等）實現(xiàn)資源抽象與統(tǒng)一納管。在調度算法層面，引入基于強化學習與動態(tài)負載預測的智能調度引擎，結合任務類型（如科學計算、AI訓練、大數(shù)據分析）、數(shù)據位置、網絡延遲、能耗成本等多維因子，實現(xiàn)毫秒級響應與最優(yōu)路徑分配。2025—2030年期間，國家將重點推進調度平臺在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、甘肅、寧夏、貴州等八大樞紐間的互聯(lián)互通試點，計劃建設不少于5個國家級算力調度示范工程，推動調度平臺與電力、網絡、安全等基礎設施協(xié)同部署。據工信部《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》預測，到2027年，跨區(qū)域算力調度效率將提升40%以上，算力資源平均利用率從當前不足30%提升至60%以上，每年可節(jié)約能源成本超百億元。同時，平臺將集成可信計算、隱私計算與區(qū)塊鏈技術，確保調度過程中的數(shù)據主權與安全合規(guī)，滿足金融、醫(yī)療、政務等高敏感行業(yè)對數(shù)據不出域、計算可審計的要求。未來，隨著6G網絡、量子計算與AI大模型的融合發(fā)展，調度平臺將進一步向“感知—決策—執(zhí)行”一體化演進，形成具備自學習、自優(yōu)化、自修復能力的智能算力操作系統(tǒng)，為2030年建成全球領先的國家算力網絡體系奠定堅實基礎。五、政策環(huán)境、風險挑戰(zhàn)與投資策略建議1、國家及地方政策支持體系東數(shù)西算”工程對超算中心布局的影響“東數(shù)西算”工程作為國家層面推動算力資源跨區(qū)域優(yōu)化配置的核心戰(zhàn)略，自2022年正式啟動以來，深刻重塑了中國超算中心的空間布局與發(fā)展路徑。該工程通過引導東部地區(qū)高密度、高能耗的數(shù)據計算需求向西部可再生能源富集、氣候適宜、土地成本較低的地區(qū)轉移，有效緩解了東部地區(qū)電力緊張與土地資源稀缺的雙重壓力，同時激活了西部地區(qū)的數(shù)字基礎設施建設潛能。截至2024年底，國家已批復建設八大國家算力樞紐節(jié)點，涵蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等區(qū)域，其中西部節(jié)點在超算中心新增投資中占比已超過55%。根據中國信息通信研究院發(fā)布的《中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2025年）》，預計到2030年，全國超算中心總算力規(guī)模將突破300EFLOPS（每秒百億億次浮點運算），其中西部地區(qū)貢獻率將由2023年的不足20%提升至45%以上。這一結構性轉變不僅體現(xiàn)了“東數(shù)西算”工程對超算中心地理分布的引導作用，更反映出國家在算力基礎設施建設中對綠色低碳、能效比和區(qū)域協(xié)同發(fā)展的高度重視。在具體實施層面，內蒙古和寧夏依托豐富的風電與光伏資源，已建成多個PUE（電源使用效率）低于1.15的綠色超算中心，顯著優(yōu)于東部地區(qū)普遍1.3以上的平均水平。貴州則憑借涼爽氣候與穩(wěn)定的地質條件，成為國家高性能計算與科學計算的重要承載地，其貴陽超算中心已接入國家科研網絡，服務全國高校與科研機構。與此同時，成渝地區(qū)作為西部唯一的雙核城市群，在“東數(shù)西算”框架下被賦予樞紐型超算中心功能，重點支撐智能制造、生物醫(yī)藥與航空航天等高端產業(yè)的算力需求。據國家發(fā)改委2025年一季度數(shù)據，成渝樞紐節(jié)點已部署超算服務器超10萬臺，年均算力利用率穩(wěn)定在75%以上，遠高于全國平均62%的水平。未來五年，隨著國家算力調度平臺的完善與跨區(qū)域算力交易機制的建立，超算中心將不再局限于本地服務，而是通過“算力網絡”實現(xiàn)全國范圍內的動態(tài)調度與彈性供給。預計到2030年，依托“東數(shù)西算”工程構建的全國一體化算力體系，將使超算資源的綜合使用效率提升30%以上，單位算力碳排放下降40%，并帶動西部地區(qū)數(shù)字經濟規(guī)模突破8萬億元。在此背景下，超算中心的布局邏輯已從傳統(tǒng)的“貼近用戶”轉向“貼近能源+網絡協(xié)同”，形成以西部綠色能源基地為算力生產中心、東部經濟活躍區(qū)為算力消費終端的新型空間結構。這種結構性調整不僅優(yōu)化了國家算力資源配置效率，也為實現(xiàn)“雙碳”目標與數(shù)字中國戰(zhàn)略提供了堅實支撐。十四五”及中長期科技發(fā)展規(guī)劃相關部署“十四五”時期及面向2035年遠景目標的國家科技發(fā)展戰(zhàn)略，將高性能計算作為支撐數(shù)字中國、智能社會和科技自立自強的核心基礎設施之一，明確提出加快國家超算中心布局優(yōu)化與能力躍升。根據《“十四五”國家信息化規(guī)劃》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》以及《國家重大科技基礎設施“十四五”規(guī)劃》等政策文件，超算中心被定位為國家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分，其建設目標不僅在于提升峰值算力規(guī)模，更強調算力資源的高效調度、綠色低碳運行與多領域融合應用。截至2024年底，全國已建成13個國家超級計算中心，覆蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、長江中游等重點區(qū)域，總算力規(guī)模超過300EFLOPS（每秒百億億次浮點運算），其中E級（Exascale）超算系統(tǒng)“天河三號”“神威·海洋之光”等已實現(xiàn)穩(wěn)定運行，標志著我國在超算硬件領域邁入全球第一梯隊。據中國信息通信研究院預測，到2025年，全國超算總算力將突破500EFLOPS，2030年有望達到2000EFLOPS以上，年均復合增長率維持在25%左右。這一增長不僅源于硬件性能的持續(xù)迭代，更依賴于“東數(shù)西算”工程與全國一體化算力網絡的協(xié)同推進。國家發(fā)改委、科技部等部門聯(lián)合推動的算力基礎設施統(tǒng)籌布局，要求超算中心與人工智能計算中心、云計算數(shù)據中心形成梯次互補，構建“超智融合”的新型算力體系。在資源配置方面，政策明確要求打破地域壁壘和行業(yè)孤島，推動算力資源跨區(qū)域、跨部門、跨平臺共享調度，2025年前建成覆蓋全國的算力調度平臺原型系統(tǒng)，實現(xiàn)算力資源利用率提升至60%以上（當前平均利用率不足40%）。同時，綠色低碳成為剛性約束指標，《“十四五”新型基礎設施建設規(guī)劃》設定超算中心PUE（電能使用效率）值需控制在1.25以下，鼓勵采用液冷、余熱回收、可再生能源供電等技術路徑。在應用牽引層面，超算中心正加速向氣象預報、生物醫(yī)藥、高端制造、能源勘探、金融風控、自動駕駛等高價值場景滲透。例如，在生物醫(yī)藥領域，依托超算平臺的分子動力學模擬已將新藥研發(fā)周期縮短30%以上；在氣候模擬方面，國產超算支撐的全球高分辨率氣候模型精度提升至10公里級，顯著增強極端天氣預警能力。面向2030年，國家將進一步強化超算軟硬件協(xié)同創(chuàng)新，重點突破異構計算架構、國產操作系統(tǒng)、并行算法庫、智能調度引擎等“卡脖子”環(huán)節(jié)，推動建立自主可控的超算生態(tài)體系。據賽迪顧問測算，到2030年，中國超算相關產業(yè)市場規(guī)模將突破8000億元，其中算力服務、行業(yè)解決方案、運維管理等增值服務占比將超過60%。在此背景下，超算中心建設不再單純追求硬件峰值性能，而是轉向“算力+數(shù)據+算法+場景”四位一體的綜合能力建設，通過制度創(chuàng)新、技術融合與市場機制聯(lián)動，實現(xiàn)從“算力供給”向“智能賦能”的戰(zhàn)略轉型，為建設世界科技強國提供堅實支撐。2、主要風險與應對策略技術“卡脖子”風險與供應鏈安全近年來，中國高性能計算產業(yè)在國家戰(zhàn)略推動下取得顯著進展，超算中心數(shù)量與算力規(guī)模持續(xù)擴大。截至2024年底，全國已建成國家級和省級超算中心超過30個，總算力規(guī)模突破300EFLOPS，預計到2030年將超過1500EFLOPS，年均復合增長率達28%以上。然而，在這一高速擴張過程中，核心技術對外依存度高、關鍵設備供應鏈脆弱等問題日益凸顯，構成對超算體系長期安全運行的重大制約。尤其在高端芯片、先進制程工藝、高性能互連網絡及基礎軟件生態(tài)等環(huán)節(jié)，國內尚難以完全擺脫對國外技術體系的依賴。以處理器為例，目前主流超算系統(tǒng)仍大量采用美國AMD、Intel等廠商的CPU及GPU加速卡，國產替代產品雖在“神威”“天河”等系統(tǒng)中取得局部突破，但在通用性、軟件兼容性及能效比方面仍存在明顯差距。據中國信息通信研究院數(shù)據顯示，2023年國內超算領域進口芯片占比仍高達65%，其中7納米及以下先進制程芯片幾乎全部依賴境外代工，地緣政治風險一旦加劇，將直接沖擊新建超算項目的部署進度與既有系統(tǒng)的維護能力。此外，高速互連技術如InfiniBand、NVLink等核心協(xié)議與硬件模塊亦由少數(shù)國際廠商壟斷，國內雖已推出“申威互聯(lián)”“華為RoCE”等替代方案，但生態(tài)適配度與大規(guī)模部署驗證尚不充分，難以在短期內形成穩(wěn)定可靠的國產化替代鏈。供應鏈安全不僅涉及硬件層面，還包括EDA工具、操作系統(tǒng)、編譯器、數(shù)學庫等基礎軟件棧。當前國產超算軟件生態(tài)仍處于“補課”階段，主流科學計算與人工智能框架對國產芯片的原生支持有限，大量應用需依賴轉譯層或定制化適配，顯著增加開發(fā)成本與運行開銷。據賽迪顧問預測，若不加快構建自主可控的軟硬件協(xié)同體系，到2027年，因技術斷供或出口管制導致的超算項目延期、算力閑置及運維中斷風險將上升至40%以上。為應對上述挑戰(zhàn)，國家已在“十四五”及中長期科技規(guī)劃中明確將超算核心器件與基礎軟件列為優(yōu)先攻關方向，推動建立覆蓋設計、制造、封裝、測試、應用的全鏈條國產化能力。多地超算中心正聯(lián)合高校、科研院所與龍頭企業(yè)，開展異構融合架構、存算一體芯片、開源基礎軟件平臺等前沿探索，并通過“東數(shù)西算”工程優(yōu)化算力資源布局，降低對單一技術路線的依賴。預計到2030年，隨著國產3納米工藝成熟、RISCV生態(tài)完善及AI原生超算架構落地，中國有望將關鍵環(huán)節(jié)的自主可控率提升至80%以上，顯著緩解“卡脖子”風險，構建起安全、高效、可持續(xù)的國家級算力基礎設施體系。投資回報周期長與運營成本控制挑戰(zhàn)超算中心作為國家戰(zhàn)略性信息基礎設施的核心組成部分，其建設與運營不僅涉及巨額前期資本投入，更面臨長期回報周期與持續(xù)高昂運維成本的雙重壓力。根據中國信息通信研究院2024年發(fā)布的《中國高性能計算產業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據顯示，單個國家級超算中心的初始建設投資普遍在30億至80億元人民幣之間，其中硬件設備（包括計算節(jié)點、高速互聯(lián)網絡、存儲系統(tǒng)等）占比約60%，基礎設施（如專用機房、電力系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)）約占25%，其余為軟件授權、系統(tǒng)集成及人才引進等支出。而從投入產出角度看，超算中心的直接商業(yè)化收益渠道極為有限，主要依賴政府財政補貼、科研項目服務收費及少量企業(yè)定制化算力租賃，導致其平均投資回報周期普遍超過8至10年，遠高于一般ICT基礎設施的3至5年水平。與此同時，運營成本持續(xù)攀升構成另一重挑戰(zhàn)。以典型E級（Exascale）超算系統(tǒng)為例，其滿負荷運行狀態(tài)下年均電力消耗可達8000萬至1.2億千瓦時，按當前工業(yè)電價0.65元/千瓦時測算，僅電費一項年支出即達5200萬至7800萬元。此外，冷卻系統(tǒng)能耗約占總功耗的30%至40%，進一步推高能源成本。據國家超算廣州中心披露的運營數(shù)據，2023年其全年運維總成本中，能源支出占比高達62%，人力與技術支持費用占23%，設備折舊與更新維護占15%。在“雙碳”目標約束下，未來超算中心將面臨更嚴格的能效指標要求，PUE（電源使用效率）需控制在1.25以下，這迫使運營方持續(xù)投入資金進行液冷改造、余熱回收、綠電采購等綠色升級，進一步拉長財務平衡周期。從市場供需結構看，盡管中國算力總規(guī)模在2024年已躍居全球第二，達到230EFLOPS，但超算資源的區(qū)域分布極不均衡，京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)三大集群集中了全國70%以上的E級算力，而中西部地區(qū)雖具備電價與