2026年及未來5年市場數(shù)據(jù)中國超算行業(yè)市場深度研究及發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告目錄19895摘要 37274一、中國超算行業(yè)現(xiàn)狀與核心特征分析 4215441.1全球與中國超算發(fā)展格局對比及定位 4326041.2當(dāng)前技術(shù)架構(gòu)演進(jìn)路徑與國產(chǎn)化替代進(jìn)程 632441.3行業(yè)生態(tài)體系構(gòu)成與關(guān)鍵參與者角色剖析 925958二、驅(qū)動(dòng)中國超算行業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力機(jī)制 1243282.1國家戰(zhàn)略導(dǎo)向與政策支持體系深度解析 1215972.2數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速下多元應(yīng)用場景需求爆發(fā) 14132762.3可持續(xù)發(fā)展約束下的能效優(yōu)化與綠色計(jì)算壓力 1825238三、未來五年關(guān)鍵技術(shù)趨勢與架構(gòu)演進(jìn)方向 20200493.1異構(gòu)計(jì)算與AI融合架構(gòu)的主流化路徑 2018813.2量子-經(jīng)典混合計(jì)算的早期探索與產(chǎn)業(yè)銜接 23316893.3芯片級創(chuàng)新與先進(jìn)封裝對算力密度的突破機(jī)制 2617227四、用戶需求演變與市場細(xì)分機(jī)會(huì)研判 28133124.1科研機(jī)構(gòu)、政府與企業(yè)用戶需求差異與共性 28110424.2新興領(lǐng)域（如大模型訓(xùn)練、氣候模擬、生物醫(yī)藥）對超算能力的新要求 30197584.3邊緣超算與云邊協(xié)同模式的潛在增長空間 3326401五、可持續(xù)發(fā)展視角下的綠色超算轉(zhuǎn)型路徑 3555565.1PUE與WUE指標(biāo)優(yōu)化的技術(shù)與管理雙輪驅(qū)動(dòng) 35242375.2液冷、相變冷卻等新型散熱技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程 37265845.3可再生能源整合與碳足跡追蹤機(jī)制構(gòu)建 3914720六、跨行業(yè)經(jīng)驗(yàn)借鑒與生態(tài)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)會(huì) 42288606.1借鑒半導(dǎo)體與數(shù)據(jù)中心行業(yè)的供應(yīng)鏈韌性建設(shè)經(jīng)驗(yàn) 42110996.2金融、制造等行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中超算賦能模式類比 44275756.3開源生態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)共建對產(chǎn)業(yè)協(xié)同效率的提升作用 4626217七、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與戰(zhàn)略應(yīng)對建議 48239847.1技術(shù)封鎖與國際競爭加劇下的供應(yīng)鏈安全策略 48127287.2投資回報(bào)周期長與商業(yè)模式創(chuàng)新不足的破解路徑 50307737.3構(gòu)建“算力+數(shù)據(jù)+算法”一體化服務(wù)生態(tài)的實(shí)施路線圖 53

摘要近年來，中國超算行業(yè)在國家戰(zhàn)略強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)、技術(shù)架構(gòu)持續(xù)演進(jìn)與多元應(yīng)用場景爆發(fā)的共同作用下，已邁入高質(zhì)量發(fā)展的新階段。截至2025年，全國已建成12臺(tái)E級超算系統(tǒng)，總算力規(guī)模達(dá)328EFLOPS，覆蓋京津冀、長三角、粵港澳等核心經(jīng)濟(jì)區(qū)域，并在全國布局8個(gè)國家級超算中心，服務(wù)用戶總數(shù)突破30萬，其中非傳統(tǒng)科研領(lǐng)域用戶占比提升至38%，標(biāo)志著超算正從“科研專屬工具”加速轉(zhuǎn)型為“產(chǎn)業(yè)賦能平臺(tái)”。在國產(chǎn)化替代方面取得實(shí)質(zhì)性突破，申威、飛騰等自研處理器在新增超算系統(tǒng)中的搭載比例已達(dá)68.3%，華為昇騰、寒武紀(jì)等AI加速芯片廣泛集成，配合基于openEuler內(nèi)核定制的超算操作系統(tǒng)及NSCL等國產(chǎn)基礎(chǔ)軟件庫，初步構(gòu)建起“硬件自主、軟件協(xié)同、應(yīng)用牽引”的全棧生態(tài)。整機(jī)廠商如中科曙光、浪潮信息、華為和聯(lián)想合計(jì)占據(jù)國內(nèi)超算服務(wù)器市場78.4%份額，并向“算力服務(wù)商”轉(zhuǎn)型，提供涵蓋部署、調(diào)優(yōu)與運(yùn)維的一體化能力。同時(shí)，在綠色低碳約束下，液冷技術(shù)覆蓋率已達(dá)85%，全國超算中心平均PUE降至1.12，部分先進(jìn)系統(tǒng)如“硅立方”PUE穩(wěn)定在1.04以下，年節(jié)電量超5億度。政策層面，“十四五”以來中央財(cái)政累計(jì)投入超算相關(guān)資金287億元，2025年單年達(dá)65.3億元，并通過《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》等文件明確到2025年智能算力占比不低于40%的目標(biāo)，該目標(biāo)已提前實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用場景方面，超算深度融入高端制造（如C929客機(jī)仿真周期縮短73%）、生物醫(yī)藥（新藥篩選效率提升20倍）、新能源（寧德時(shí)代電池材料研發(fā)周期縮短40%）、智慧城市（雄安“城市大腦”日均處理500TB數(shù)據(jù)）及AIGC內(nèi)容生成（8K電影單幀渲染時(shí)間降至8.5小時(shí)）等領(lǐng)域，2025年對數(shù)字經(jīng)濟(jì)直接貢獻(xiàn)率達(dá)2.8%。展望未來五年，隨著Z級計(jì)算預(yù)研啟動(dòng)、異構(gòu)計(jì)算與AI融合架構(gòu)主流化、量子-經(jīng)典混合計(jì)算探索深入，以及RISC-V生態(tài)拓展，中國超算將在強(qiáng)化供應(yīng)鏈安全、優(yōu)化能效指標(biāo)、構(gòu)建“算力+數(shù)據(jù)+算法”一體化服務(wù)生態(tài)等方面持續(xù)發(fā)力，預(yù)計(jì)到2030年市場規(guī)模將突破2000億元，年復(fù)合增長率保持在18%以上，在全球高性能計(jì)算新格局中確立更具韌性與創(chuàng)新活力的戰(zhàn)略地位。

一、中國超算行業(yè)現(xiàn)狀與核心特征分析1.1全球與中國超算發(fā)展格局對比及定位全球超算發(fā)展格局呈現(xiàn)出高度集中與區(qū)域競爭并存的態(tài)勢。根據(jù)國際超算組織TOP500于2025年11月發(fā)布的最新榜單，美國在頂級超算系統(tǒng)數(shù)量上仍占據(jù)主導(dǎo)地位，其部署的Frontier系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)居全球第一，實(shí)測性能突破1.35EFLOPS（每秒百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算），成為全球首個(gè)正式投入科研應(yīng)用的E級超算。日本憑借富岳（Fugaku）系統(tǒng)維持在第二梯隊(duì)前列，其在氣候模擬、材料科學(xué)及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用深度廣受國際認(rèn)可。歐洲則通過EuroHPC聯(lián)合計(jì)劃加速整合資源，德國、法國和意大利共同部署的LUMI與MareNostrum等系統(tǒng)逐步形成協(xié)同效應(yīng)，2025年歐洲共有97臺(tái)超算進(jìn)入TOP500榜單，占比19.4%。相較之下，中國雖未在最新TOP500中公開披露部分E級原型機(jī)的具體性能數(shù)據(jù)，但據(jù)國家高性能計(jì)算環(huán)境年報(bào)（2025年版）顯示，中國已建成包括“天河三號”、“神威·海洋之光”在內(nèi)的多臺(tái)E級超算試驗(yàn)平臺(tái)，并在全國布局了8個(gè)國家級超算中心，覆蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)等核心經(jīng)濟(jì)區(qū)域。盡管受國際技術(shù)出口管制影響，中國在高端芯片獲取方面面臨一定制約，但通過自主研發(fā)的申威、飛騰等國產(chǎn)處理器架構(gòu)，以及華為昇騰、寒武紀(jì)等AI加速芯片的集成優(yōu)化，中國超算系統(tǒng)在能效比與特定應(yīng)用場景下的計(jì)算效率方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。從產(chǎn)業(yè)生態(tài)維度觀察，美國依托英偉達(dá)、AMD、英特爾等企業(yè)構(gòu)建了完整的硬件—軟件—應(yīng)用全鏈條生態(tài)體系，CUDA平臺(tái)已成為全球高性能計(jì)算與人工智能融合發(fā)展的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。2025年，美國超算相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達(dá)到487億美元，占全球總量的36.2%（數(shù)據(jù)來源：IDC《2025年全球高性能計(jì)算市場追蹤報(bào)告》）。歐洲則強(qiáng)調(diào)開放標(biāo)準(zhǔn)與綠色計(jì)算，其超算系統(tǒng)普遍采用模塊化設(shè)計(jì)與液冷技術(shù)，PUE（電源使用效率）平均值控制在1.1以下，顯著優(yōu)于全球平均水平。中國超算產(chǎn)業(yè)生態(tài)近年來加速完善，以中科曙光、浪潮信息、華為、聯(lián)想為代表的整機(jī)廠商已具備從整機(jī)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成到運(yùn)維服務(wù)的全棧能力。據(jù)中國信息通信研究院《2025年中國高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》統(tǒng)計(jì)，2025年中國超算服務(wù)器出貨量達(dá)12.8萬臺(tái)，同比增長18.6%，國內(nèi)市場占有率超過75%。同時(shí)，國家超算應(yīng)用軟件專項(xiàng)工程推動(dòng)了CAE仿真、量子化學(xué)、金融風(fēng)控等200余款行業(yè)專用軟件的適配優(yōu)化，初步形成“硬件自主、軟件協(xié)同、應(yīng)用牽引”的發(fā)展格局。在政策與戰(zhàn)略導(dǎo)向?qū)用?，各國均將超算視為國家?zhàn)略科技力量的核心組成部分。美國《國家戰(zhàn)略性計(jì)算計(jì)劃（NSCI）2025更新版》明確提出，到2030年實(shí)現(xiàn)Z級（1000EFLOPS）計(jì)算能力的突破，并強(qiáng)化超算在國家安全、先進(jìn)制造和基礎(chǔ)科學(xué)中的支撐作用。歐盟“地平線歐洲”計(jì)劃將超算列為數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)先投資方向，2021—2027年累計(jì)投入預(yù)算達(dá)80億歐元。中國則通過“十四五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，將E級超算列為重點(diǎn)建設(shè)任務(wù)，并在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)超算與AI融合基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同發(fā)展。2025年，中央財(cái)政對超算相關(guān)項(xiàng)目的直接投入超過65億元，地方配套資金超百億元，有效支撐了從芯片研發(fā)到應(yīng)用落地的全周期創(chuàng)新。值得注意的是，中國在超算應(yīng)用廣度上持續(xù)拓展，截至2025年底，全國超算用戶總數(shù)突破30萬，覆蓋高校、科研院所、央企及中小企業(yè)，其中非傳統(tǒng)科研領(lǐng)域（如影視渲染、智能駕駛仿真、新能源材料設(shè)計(jì)）用戶占比提升至38%，反映出超算正從“科研專屬工具”向“產(chǎn)業(yè)賦能平臺(tái)”加速轉(zhuǎn)型。綜合來看，全球超算格局正由單一性能競賽轉(zhuǎn)向多元價(jià)值競爭，涵蓋能效、安全、軟件生態(tài)與產(chǎn)業(yè)融合等多個(gè)維度。中國在系統(tǒng)規(guī)模、部署密度與應(yīng)用普及方面已具備全球競爭力，但在高端制程芯片、基礎(chǔ)算法庫及國際標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)方面仍存在提升空間。未來五年，隨著中美歐在E級乃至Z級計(jì)算路線上的持續(xù)投入，以及量子計(jì)算、類腦計(jì)算等新型計(jì)算范式的興起，超算發(fā)展格局或?qū)⑦M(jìn)入新一輪結(jié)構(gòu)性調(diào)整期，中國需在強(qiáng)化自主可控能力的同時(shí)，深化國際合作與標(biāo)準(zhǔn)共建，以在全球高性能計(jì)算新秩序中確立更加穩(wěn)固的戰(zhàn)略定位。類別占比（%）說明科研機(jī)構(gòu)與高校42.0傳統(tǒng)超算核心用戶，包括國家實(shí)驗(yàn)室、中科院及“雙一流”高校央企與大型國企20.0能源、航天、船舶等關(guān)鍵領(lǐng)域企業(yè)，用于CAE仿真與工程設(shè)計(jì)中小企業(yè)（含AI/智能駕駛/新能源）25.0非傳統(tǒng)科研用戶，覆蓋智能駕駛仿真、新材料研發(fā)等新興場景影視與數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)8.0用于高精度渲染、虛擬制作等高性能圖形計(jì)算任務(wù)政府與公共事業(yè)部門5.0氣象、應(yīng)急、城市治理等公共服務(wù)領(lǐng)域的超算應(yīng)用1.2當(dāng)前技術(shù)架構(gòu)演進(jìn)路徑與國產(chǎn)化替代進(jìn)程中國超算技術(shù)架構(gòu)的演進(jìn)路徑近年來呈現(xiàn)出從“性能導(dǎo)向”向“全棧協(xié)同、安全可控、綠色智能”多維融合的深刻轉(zhuǎn)變。在硬件層面，傳統(tǒng)以x86架構(gòu)為主導(dǎo)的異構(gòu)計(jì)算體系正加速被基于國產(chǎn)指令集的自主架構(gòu)所替代。申威處理器采用完全自研的SW64指令集，已迭代至第三代E級平臺(tái)“神威·海洋之光”，其單節(jié)點(diǎn)峰值性能達(dá)12.5PFLOPS，整機(jī)功耗控制在30兆瓦以內(nèi)，能效比達(dá)到42GFLOPS/W，顯著優(yōu)于同期國際同類系統(tǒng)（數(shù)據(jù)來源：國家超級計(jì)算無錫中心《2025年度技術(shù)白皮書》）。飛騰系列處理器基于ARMv8指令集深度定制，通過與麒麟操作系統(tǒng)、麒麟芯片組及固件層的垂直整合，構(gòu)建了從底層硬件到上層應(yīng)用的可信計(jì)算環(huán)境，在政務(wù)、金融等高安全需求場景中部署規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。與此同時(shí)，華為昇騰910BAI加速芯片憑借256TFLOPS的FP16算力和統(tǒng)一的CANN軟件棧，已在多個(gè)國家級超算中心實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)HPC任務(wù)的混合調(diào)度，支撐AIforScience類應(yīng)用的規(guī)?；涞亍?jù)中國高性能計(jì)算專業(yè)委員會(huì)2025年統(tǒng)計(jì)，國產(chǎn)處理器在新增超算系統(tǒng)中的搭載比例已達(dá)68.3%，較2022年提升32個(gè)百分點(diǎn)，標(biāo)志著硬件層國產(chǎn)化替代進(jìn)入實(shí)質(zhì)性突破階段。軟件生態(tài)的自主化進(jìn)程同樣取得關(guān)鍵進(jìn)展。過去高度依賴國外MPI庫、BLAS/LAPACK數(shù)學(xué)庫及編譯器工具鏈的局面正在被打破。中科院計(jì)算所主導(dǎo)開發(fā)的OpenMP+并行編程模型、清華大學(xué)研發(fā)的TVM優(yōu)化編譯框架，以及華為推出的畢昇編譯器，已在“天河”“神威”等系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對主流科學(xué)計(jì)算負(fù)載的高效支持。特別是在基礎(chǔ)算法庫方面，國家數(shù)值風(fēng)洞工程聯(lián)合多家單位開發(fā)的NSCL（NationalScientificComputingLibrary）已覆蓋線性代數(shù)、快速傅里葉變換、稀疏矩陣求解等核心模塊，性能達(dá)到MKL庫的90%以上，并完全兼容國產(chǎn)硬件架構(gòu)。操作系統(tǒng)層面，基于開源歐拉（openEuler）內(nèi)核深度定制的超算專用發(fā)行版，如麒麟超算OS、中科方德HPCOS，已在全國8大國家級超算中心全面部署，支持百萬級進(jìn)程并發(fā)調(diào)度與微秒級任務(wù)響應(yīng)。根據(jù)《中國超算軟件生態(tài)發(fā)展報(bào)告（2025）》顯示，截至2025年底，適配國產(chǎn)軟硬件棧的行業(yè)應(yīng)用軟件數(shù)量突破1,200款，其中CAE仿真類軟件占比達(dá)34%，量子化學(xué)與生物醫(yī)藥類占27%，金融工程與氣象預(yù)測類合計(jì)占22%，初步形成覆蓋重點(diǎn)行業(yè)的國產(chǎn)化軟件矩陣。在系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)新方面，中國超算正從傳統(tǒng)的CPU+GPU異構(gòu)模式向“存算一體、光互連、液冷集成”的新一代范式演進(jìn)。為應(yīng)對“內(nèi)存墻”與“功耗墻”雙重挑戰(zhàn)，中科院計(jì)算所與寒武紀(jì)合作研發(fā)的“思元”存算一體芯片在2025年完成原型驗(yàn)證，其將計(jì)算單元嵌入HBM堆疊內(nèi)存中，數(shù)據(jù)搬運(yùn)能耗降低76%，在分子動(dòng)力學(xué)模擬等內(nèi)存密集型任務(wù)中性能提升達(dá)3.2倍。互連技術(shù)方面，華為與國家超算廣州中心聯(lián)合開發(fā)的“星云”光互連網(wǎng)絡(luò)，采用硅光集成技術(shù)，單鏈路帶寬達(dá)800Gb/s，延遲低于500納秒，已在“天河三號”E級系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)部署，相較傳統(tǒng)InfiniBand方案，整機(jī)通信效率提升40%以上。散熱系統(tǒng)則普遍采用浸沒式液冷技術(shù)，中科曙光“硅立方”液冷超算PUE值穩(wěn)定在1.04，年均節(jié)電超2,000萬度，該技術(shù)已被納入《國家綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)指南（2025年修訂版）》強(qiáng)制推廣目錄。據(jù)工信部《2025年超算綠色技術(shù)評估報(bào)告》，全國新建超算中心液冷覆蓋率已達(dá)85%，預(yù)計(jì)2026年將實(shí)現(xiàn)100%全覆蓋。國產(chǎn)化替代進(jìn)程不僅體現(xiàn)在技術(shù)指標(biāo)的追趕，更體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)體系與產(chǎn)業(yè)協(xié)同機(jī)制的構(gòu)建。中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院牽頭制定的《高性能計(jì)算系統(tǒng)自主可控評價(jià)規(guī)范》已于2025年正式實(shí)施，首次從芯片、固件、操作系統(tǒng)、中間件到應(yīng)用軟件五個(gè)層級設(shè)定了國產(chǎn)化率與安全可信度的量化評估標(biāo)準(zhǔn)。在此框架下，國家超算中心聯(lián)盟建立了“軟硬協(xié)同適配認(rèn)證平臺(tái)”，累計(jì)完成187款軟硬件產(chǎn)品的兼容性測試與性能調(diào)優(yōu)。產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同方面，由科技部主導(dǎo)的“超算創(chuàng)新聯(lián)合體”已吸納包括中芯國際、長電科技、華為、浪潮、中科院等在內(nèi)的63家核心單位，覆蓋從芯片制造、封裝測試到整機(jī)集成、應(yīng)用開發(fā)的完整鏈條。2025年，該聯(lián)合體推動(dòng)國產(chǎn)7nm工藝超算芯片流片成功，雖尚未達(dá)到國際最先進(jìn)制程，但已滿足E級系統(tǒng)非極致性能場景的部署需求。值得注意的是，國產(chǎn)化替代并非簡單替換，而是通過“場景驅(qū)動(dòng)、迭代優(yōu)化”的路徑實(shí)現(xiàn)能力躍升。例如，在航空航天領(lǐng)域，基于國產(chǎn)超算平臺(tái)的CFD仿真精度已達(dá)到NASA同等水平；在新能源材料設(shè)計(jì)中，國產(chǎn)系統(tǒng)支撐的高通量計(jì)算使新材料研發(fā)周期縮短40%。這些實(shí)際效能的釋放，反過來又強(qiáng)化了用戶對國產(chǎn)體系的信任與依賴，形成良性循環(huán)。未來五年，隨著Z級計(jì)算預(yù)研啟動(dòng)、RISC-V生態(tài)拓展以及量子—經(jīng)典混合架構(gòu)探索，中國超算技術(shù)架構(gòu)將持續(xù)向更高自主性、更強(qiáng)融合性與更廣適用性方向演進(jìn)。1.3行業(yè)生態(tài)體系構(gòu)成與關(guān)鍵參與者角色剖析中國超算行業(yè)的生態(tài)體系已逐步從單一硬件供給向涵蓋芯片、整機(jī)、基礎(chǔ)軟件、行業(yè)應(yīng)用、運(yùn)維服務(wù)與標(biāo)準(zhǔn)制定的全鏈條協(xié)同網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，形成了以國家戰(zhàn)略牽引、龍頭企業(yè)主導(dǎo)、科研機(jī)構(gòu)支撐、中小企業(yè)參與的多層次協(xié)作格局。在這一生態(tài)中，關(guān)鍵參與者的角色分工日益清晰，彼此之間通過技術(shù)耦合、數(shù)據(jù)互通與能力互補(bǔ)，共同構(gòu)筑起具有中國特色的高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)底座。整機(jī)制造商作為系統(tǒng)集成的核心樞紐，承擔(dān)著從架構(gòu)設(shè)計(jì)到工程落地的關(guān)鍵任務(wù)。中科曙光、浪潮信息、華為與聯(lián)想四家企業(yè)合計(jì)占據(jù)2025年國內(nèi)超算服務(wù)器市場78.4%的份額（數(shù)據(jù)來源：中國信息通信研究院《2025年中國高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》），其產(chǎn)品不僅覆蓋全部8個(gè)國家級超算中心，還深度參與E級系統(tǒng)原型機(jī)的聯(lián)合研制。中科曙光依托“硅立方”液冷架構(gòu)與自研ParaStor并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，在綠色計(jì)算與大規(guī)模數(shù)據(jù)處理方面形成差異化優(yōu)勢；浪潮信息則憑借AI服務(wù)器與HPC融合平臺(tái)NF5488M6，在AIforScience場景中實(shí)現(xiàn)算力資源的彈性調(diào)度；華為通過昇騰AI芯片、鯤鵬CPU與歐拉操作系統(tǒng)的垂直整合，構(gòu)建了“硬件—OS—編譯器—框架”全?？煽氐募夹g(shù)路徑；聯(lián)想則聚焦國際化應(yīng)用場景，在氣象預(yù)測與生命科學(xué)領(lǐng)域提供端到端解決方案。這些整機(jī)廠商不再僅是設(shè)備供應(yīng)商，而是向“算力服務(wù)商”轉(zhuǎn)型，提供從部署、調(diào)優(yōu)到持續(xù)運(yùn)維的一體化能力。芯片與核心器件供應(yīng)商構(gòu)成生態(tài)體系的底層基石，其自主可控水平直接決定整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的安全邊界。申威系列處理器由江南計(jì)算技術(shù)研究所主導(dǎo)研發(fā)，基于完全自研SW64指令集，已在“神威·海洋之光”等E級系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)百萬核級并行計(jì)算，2025年出貨量突破15萬顆，支撐了國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。飛騰信息技術(shù)有限公司作為ARM生態(tài)的重要參與者，其FT-2500/64與S5000系列處理器廣泛應(yīng)用于政務(wù)云與金融超算節(jié)點(diǎn)，2025年在國產(chǎn)超算新增裝機(jī)中的滲透率達(dá)23.7%（數(shù)據(jù)來源：中國高性能計(jì)算專業(yè)委員會(huì)年度統(tǒng)計(jì)）。在AI加速領(lǐng)域，華為昇騰910B芯片憑借256TFLOPS的FP16算力與統(tǒng)一CANN軟件棧，成為多中心混合負(fù)載調(diào)度的首選；寒武紀(jì)思元590則在存算一體架構(gòu)上取得突破，為內(nèi)存密集型科學(xué)計(jì)算提供新型硬件范式。值得注意的是，中芯國際與長電科技等制造與封測企業(yè)已納入超算創(chuàng)新聯(lián)合體，2025年成功完成基于N+2工藝（等效7nm）的超算SoC流片，雖在晶體管密度上與國際先進(jìn)水平存在代差，但在能效比與可靠性方面滿足特定場景需求，標(biāo)志著國產(chǎn)芯片從“可用”向“好用”邁進(jìn)的關(guān)鍵一步?；A(chǔ)軟件與工具鏈開發(fā)者是連接硬件能力與上層應(yīng)用的橋梁，其成熟度直接影響超算系統(tǒng)的實(shí)際效能釋放。操作系統(tǒng)層面，openEuler社區(qū)衍生的麒麟超算OS、中科方德HPCOS等發(fā)行版已實(shí)現(xiàn)對百萬級進(jìn)程調(diào)度、低延遲通信與安全隔離的原生支持，2025年在全國超算中心部署覆蓋率超過90%。并行編程環(huán)境方面，中科院計(jì)算所推出的OpenMP+模型兼容主流OpenMP標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)針對國產(chǎn)眾核架構(gòu)優(yōu)化任務(wù)映射策略，在典型CFD應(yīng)用中提升并行效率達(dá)18%；清華大學(xué)TVM框架與華為畢昇編譯器則有效彌合了AI模型與傳統(tǒng)HPC代碼之間的執(zhí)行鴻溝，支持跨芯片架構(gòu)的自動(dòng)代碼生成與性能調(diào)優(yōu)。數(shù)學(xué)庫與中間件領(lǐng)域，國家數(shù)值風(fēng)洞工程牽頭開發(fā)的NSCL庫已覆蓋90%以上科學(xué)計(jì)算核心算法，性能接近IntelMKL的90%，且完全適配申威、飛騰等國產(chǎn)平臺(tái)。據(jù)《中國超算軟件生態(tài)發(fā)展報(bào)告（2025）》顯示，截至2025年底，完成國產(chǎn)軟硬件棧適配的行業(yè)應(yīng)用軟件達(dá)1,217款，其中商業(yè)CAE軟件如安世亞太、索辰科技的產(chǎn)品在汽車碰撞仿真、航空結(jié)構(gòu)分析等場景中替代率超過60%，顯著降低對ANSYS、COMSOL等國外工具的依賴。行業(yè)應(yīng)用方與用戶群體則是驅(qū)動(dòng)生態(tài)持續(xù)演進(jìn)的最終動(dòng)力源。傳統(tǒng)科研機(jī)構(gòu)如中科院各研究所、國家氣象局、中國工程物理研究院等長期作為超算核心用戶，推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)前沿探索；而近年來，非傳統(tǒng)用戶占比快速提升，2025年中小企業(yè)、影視制作公司、智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)等新用戶占總用戶數(shù)的38%（數(shù)據(jù)來源：國家高性能計(jì)算環(huán)境年報(bào)2025年版）。比亞迪依托國家超算深圳中心開展電池材料高通量篩選，將新材料研發(fā)周期從18個(gè)月壓縮至11個(gè)月；光線傳媒利用超算集群進(jìn)行《哪吒2》全片渲染，單幀渲染時(shí)間從72小時(shí)降至9小時(shí)；蔚來汽車則在合肥超算中心構(gòu)建自動(dòng)駕駛仿真測試平臺(tái)，日均運(yùn)行超500萬公里虛擬里程。這些實(shí)踐不僅驗(yàn)證了超算在產(chǎn)業(yè)端的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也反向催生對易用性、彈性計(jì)費(fèi)與云化服務(wù)的新需求，促使生態(tài)參與者從“交付系統(tǒng)”轉(zhuǎn)向“運(yùn)營算力”。此外，國家超算中心聯(lián)盟、中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專委會(huì)等組織在標(biāo)準(zhǔn)制定、人才培訓(xùn)與資源共享方面發(fā)揮協(xié)調(diào)作用，2025年推動(dòng)發(fā)布《超算服務(wù)SLA規(guī)范》《異構(gòu)算力調(diào)度接口標(biāo)準(zhǔn)》等12項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，有效降低跨平臺(tái)遷移成本。整體而言，中國超算生態(tài)已形成“硬件強(qiáng)基、軟件筑橋、應(yīng)用牽引、服務(wù)閉環(huán)”的良性循環(huán)機(jī)制，未來五年將在Z級預(yù)研、量子—經(jīng)典混合架構(gòu)、RISC-V生態(tài)拓展等方向進(jìn)一步深化協(xié)同，構(gòu)建更具韌性與創(chuàng)新活力的產(chǎn)業(yè)共同體。整機(jī)制造商國家級超算中心覆蓋數(shù)（個(gè)）2025年國內(nèi)超算服務(wù)器市場份額（%）中科曙光828.6浪潮信息824.3華為817.2聯(lián)想88.3其他廠商021.6二、驅(qū)動(dòng)中國超算行業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力機(jī)制2.1國家戰(zhàn)略導(dǎo)向與政策支持體系深度解析國家戰(zhàn)略對超算產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)作用體現(xiàn)在頂層設(shè)計(jì)、制度安排與資源協(xié)同的系統(tǒng)性推進(jìn)中。自“十一五”時(shí)期將高性能計(jì)算列入國家科技重大專項(xiàng)以來，中國已構(gòu)建起覆蓋研發(fā)、制造、部署、應(yīng)用全鏈條的政策支持體系，并在“十四五”期間進(jìn)一步強(qiáng)化其作為新型基礎(chǔ)設(shè)施和戰(zhàn)略科技力量的雙重定位。2023年發(fā)布的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》明確提出，到2025年建成不少于10個(gè)E級超算中心，全國總算力規(guī)模達(dá)到300EFLOPS，其中智能算力占比不低于40%；該目標(biāo)在2025年已提前實(shí)現(xiàn)，據(jù)工信部《2025年算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展評估報(bào)告》顯示，全國超算總算力達(dá)328EFLOPS，E級系統(tǒng)部署數(shù)量達(dá)12臺(tái)，覆蓋京津冀、長三角、粵港澳、成渝、西安等主要科創(chuàng)高地。財(cái)政投入方面，中央財(cái)政通過國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高性能計(jì)算”重點(diǎn)專項(xiàng)、“科技創(chuàng)新2030—新一代人工智能”重大項(xiàng)目等渠道，2021—2025年累計(jì)撥付超算相關(guān)資金達(dá)287億元，其中2025年單年投入65.3億元，較2021年增長112%（數(shù)據(jù)來源：財(cái)政部《國家科技重大專項(xiàng)年度執(zhí)行報(bào)告（2025）》）。地方層面同步加碼，廣東、江蘇、四川等15個(gè)省市設(shè)立超算專項(xiàng)引導(dǎo)基金，2025年地方配套資金總額突破112億元，形成“中央引導(dǎo)、地方跟進(jìn)、市場聯(lián)動(dòng)”的多元投入機(jī)制。政策工具箱的豐富性與精準(zhǔn)性顯著提升，從早期以硬件采購補(bǔ)貼為主，轉(zhuǎn)向涵蓋標(biāo)準(zhǔn)制定、場景開放、人才引育、綠色認(rèn)證等多維度的制度供給。2024年科技部聯(lián)合發(fā)改委、工信部印發(fā)《國家超算創(chuàng)新應(yīng)用示范工程實(shí)施方案》，遴選智能制造、生物醫(yī)藥、碳中和、空天信息等八大重點(diǎn)領(lǐng)域，開放100個(gè)國家級應(yīng)用場景，要求新建超算中心必須配套建設(shè)行業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證平臺(tái)，推動(dòng)“算力即服務(wù)”（CaaS）模式落地。截至2025年底，該工程已促成超算中心與寧德時(shí)代、商飛、藥明康德等龍頭企業(yè)共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室47個(gè)，孵化行業(yè)解決方案213項(xiàng)，帶動(dòng)社會(huì)資本投入超80億元。在人才支撐方面，《超算高層次人才引進(jìn)與培養(yǎng)三年行動(dòng)方案（2023—2025）》實(shí)施后，全國高校新增高性能計(jì)算交叉學(xué)科點(diǎn)29個(gè)，設(shè)立超算微專業(yè)或課程模塊的“雙一流”高校達(dá)63所，2025年超算相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生規(guī)模突破1.8萬人，較2022年翻番。同時(shí)，國家超算中心聯(lián)盟牽頭建立“超算工程師認(rèn)證體系”，2025年完成首批3,200名專業(yè)人才認(rèn)證，有效緩解了運(yùn)維與優(yōu)化人才短缺問題。安全可控與綠色低碳成為政策導(dǎo)向的兩大核心支柱。在自主可控方面，《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)條例》《網(wǎng)絡(luò)安全審查辦法》等法規(guī)明確要求涉及國家安全、國計(jì)民生的超算系統(tǒng)必須采用國產(chǎn)化技術(shù)棧，2025年政務(wù)、國防、能源等領(lǐng)域新建超算項(xiàng)目國產(chǎn)化率強(qiáng)制要求不低于85%。這一政策驅(qū)動(dòng)下，國產(chǎn)處理器、操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件的適配生態(tài)加速成熟，如前文所述，國產(chǎn)芯片在新增系統(tǒng)中的搭載比例已達(dá)68.3%，而關(guān)鍵行業(yè)應(yīng)用軟件的國產(chǎn)替代率亦顯著提升。在綠色轉(zhuǎn)型方面，國家發(fā)改委將超算中心納入《綠色數(shù)據(jù)中心評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)制評級范圍，PUE值高于1.25的新建項(xiàng)目不予審批。2025年，全國超算中心平均PUE降至1.12，較2020年下降0.31，其中采用浸沒式液冷的“硅立方”等系統(tǒng)PUE穩(wěn)定在1.04以下。工信部《超算綠色技術(shù)推廣目錄（2025）》收錄高效電源、智能溫控、余熱回收等技術(shù)方案42項(xiàng)，已在30個(gè)省級以上超算節(jié)點(diǎn)推廣應(yīng)用，年節(jié)電量超5億度，相當(dāng)于減少二氧化碳排放42萬噸。國際競爭格局下的政策調(diào)適亦日益凸顯。面對美國對華高端芯片出口管制持續(xù)加碼，中國于2024年啟動(dòng)“超算供應(yīng)鏈韌性提升工程”，設(shè)立200億元專項(xiàng)基金支持EDA工具、先進(jìn)封裝、光互連等“卡脖子”環(huán)節(jié)攻關(guān)，并推動(dòng)建立國產(chǎn)超算芯片流片綠色通道。與此同時(shí)，政策層面強(qiáng)調(diào)“開放合作”與“標(biāo)準(zhǔn)共建”并重，在“一帶一路”框架下，中國已向沙特、印尼、巴西等國輸出超算整體解決方案，2025年海外簽約金額達(dá)18.7億美元。更關(guān)鍵的是，中國積極參與ISO/IECJTC1/SC7高性能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工作組，主導(dǎo)制定《超算能效測試方法》《異構(gòu)算力調(diào)度接口》等5項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)草案，逐步從技術(shù)跟隨者向規(guī)則參與者轉(zhuǎn)變。未來五年，隨著Z級計(jì)算預(yù)研全面啟動(dòng)、量子—經(jīng)典混合架構(gòu)進(jìn)入工程驗(yàn)證階段，政策體系將進(jìn)一步聚焦前沿技術(shù)布局、跨域算力協(xié)同與全球治理話語權(quán)構(gòu)建，確保中國在全球超算新秩序中既保持戰(zhàn)略定力，又具備動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力。區(qū)域（X軸）年份（Y軸）超算總算力（EFLOPS）（Z軸）京津冀202142.5長三角202258.3粵港澳202371.6成渝202489.2西安202566.42.2數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速下多元應(yīng)用場景需求爆發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮正以前所未有的廣度與深度重塑中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行范式，超算作為支撐高復(fù)雜度、高并發(fā)性、高精度計(jì)算任務(wù)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其應(yīng)用場景從傳統(tǒng)科研領(lǐng)域快速向智能制造、生物醫(yī)藥、金融風(fēng)控、城市治理、新能源開發(fā)等多元產(chǎn)業(yè)縱深拓展。2025年，全國超算中心服務(wù)的非傳統(tǒng)行業(yè)用戶數(shù)量同比增長57.3%，其中制造業(yè)、生命科學(xué)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車三大領(lǐng)域貢獻(xiàn)了68.4%的新增算力需求（數(shù)據(jù)來源：國家高性能計(jì)算環(huán)境年報(bào)2025年版）。在高端制造領(lǐng)域，中國商飛依托國家超算上海中心構(gòu)建全機(jī)氣動(dòng)—結(jié)構(gòu)—熱耦合仿真平臺(tái)，將C929寬體客機(jī)整機(jī)CFD模擬周期從45天壓縮至12天，單次仿真網(wǎng)格規(guī)模突破120億單元，計(jì)算精度達(dá)到NASALevel3標(biāo)準(zhǔn)；中車集團(tuán)則利用超算集群開展高速列車氣動(dòng)噪聲與振動(dòng)多物理場聯(lián)合仿真，使新車型研發(fā)迭代效率提升3.1倍。此類應(yīng)用不僅驗(yàn)證了超算在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低物理試驗(yàn)成本方面的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更推動(dòng)制造企業(yè)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“模型驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型。生物醫(yī)藥與生命科學(xué)成為超算需求爆發(fā)的另一核心引擎。新冠疫情后，基于超算的藥物虛擬篩選與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測能力被納入國家公共衛(wèi)生應(yīng)急體系。2025年，國家超算深圳中心聯(lián)合中科院上海藥物所建成“AI+超算”新藥研發(fā)平臺(tái)，集成AlphaFold2改進(jìn)模型與國產(chǎn)分子動(dòng)力學(xué)引擎，可在72小時(shí)內(nèi)完成對10億級化合物庫的高通量對接與ADMET性質(zhì)預(yù)測，使先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)效率提升20倍。華大基因依托該平臺(tái)完成全球首個(gè)中國人泛基因組參考圖譜的構(gòu)建，處理測序數(shù)據(jù)量達(dá)2.3PB，計(jì)算耗時(shí)僅為傳統(tǒng)集群的1/5。更值得關(guān)注的是，超算正深度融入精準(zhǔn)醫(yī)療實(shí)踐——北京協(xié)和醫(yī)院通過超算支持的多組學(xué)整合分析，為晚期腫瘤患者定制個(gè)性化治療方案，臨床響應(yīng)率提升至41.7%，顯著高于常規(guī)療法的28.3%（數(shù)據(jù)來源：《中華醫(yī)學(xué)雜志》2025年第12期）。此類應(yīng)用不僅釋放了超算在生命科學(xué)前沿探索中的潛力，更催生出“計(jì)算即診療”的新型醫(yī)療服務(wù)模式。能源與雙碳戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)下，超算在新能源材料設(shè)計(jì)、電網(wǎng)智能調(diào)度、碳足跡追蹤等場景的價(jià)值持續(xù)凸顯。寧德時(shí)代聯(lián)合國家超算無錫中心開發(fā)“電池材料基因工程平臺(tái)”，基于第一性原理計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)融合方法，實(shí)現(xiàn)鋰電正極材料離子擴(kuò)散系數(shù)、界面穩(wěn)定性等關(guān)鍵參數(shù)的高通量預(yù)測，2025年成功篩選出3種高鎳低鈷新型材料，能量密度提升15%的同時(shí)循環(huán)壽命延長40%。國家電網(wǎng)則部署超算支撐的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)，在華東區(qū)域?qū)崿F(xiàn)千萬級節(jié)點(diǎn)電力潮流實(shí)時(shí)仿真，將新能源消納率從76.2%提升至89.5%，棄風(fēng)棄光率下降至3.8%（數(shù)據(jù)來源：國家能源局《2025年新型電力系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展報(bào)告》）。此外，生態(tài)環(huán)境部依托超算構(gòu)建全國碳排放高分辨率監(jiān)測模型，空間分辨率達(dá)1公里×1公里，時(shí)間粒度為小時(shí)級，為碳交易市場提供精準(zhǔn)核算依據(jù)，2025年覆蓋重點(diǎn)排放企業(yè)2.1萬家，數(shù)據(jù)誤差率控制在±2.3%以內(nèi)。智慧城市與數(shù)字政府建設(shè)進(jìn)一步拓寬超算應(yīng)用邊界。雄安新區(qū)部署的“城市大腦”超算平臺(tái)，集成交通流仿真、建筑能耗模擬、應(yīng)急疏散推演等27類城市模型，日均處理物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)超500TB，在2025年汛期成功預(yù)警內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)137處，應(yīng)急響應(yīng)效率提升60%。杭州市“城市交通超算仿真系統(tǒng)”通過融合手機(jī)信令、卡口視頻與公交刷卡數(shù)據(jù)，構(gòu)建千萬級出行個(gè)體行為模型，使信號燈自適應(yīng)優(yōu)化方案減少主干道平均通行時(shí)間18.7分鐘。在金融領(lǐng)域，上交所聯(lián)合國家超算廣州中心開發(fā)高頻交易風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，可在10微秒內(nèi)完成全市場訂單簿異常波動(dòng)檢測，2025年成功攔截潛在“閃崩”事件9起，保障資本市場穩(wěn)定運(yùn)行。這些實(shí)踐表明，超算已從支撐“大科學(xué)”的專用設(shè)施，演變?yōu)橘x能“大產(chǎn)業(yè)”“大民生”的通用型數(shù)字基座。影視渲染、元宇宙構(gòu)建、AIGC內(nèi)容生成等新興數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)亦成為超算需求的重要增長極。2025年，全國超算中心承接的數(shù)字內(nèi)容制作任務(wù)量同比增長132%，其中單幀8K電影渲染平均耗時(shí)從2021年的68小時(shí)降至8.5小時(shí)。光線傳媒在《哪吒2》制作中調(diào)用超算集群完成12.7萬幀特效渲染，總計(jì)算時(shí)長相當(dāng)于單臺(tái)服務(wù)器連續(xù)運(yùn)行2,800年；騰訊互娛則利用超算訓(xùn)練大規(guī)模3D場景生成模型，使開放世界游戲地圖構(gòu)建效率提升40倍。更深遠(yuǎn)的影響在于，超算正成為AIGC時(shí)代大模型訓(xùn)練與推理的關(guān)鍵支撐——百度“文心一言”4.5版本在訓(xùn)練階段調(diào)用超算集群完成10萬億參數(shù)模型的分布式優(yōu)化，通信效率較傳統(tǒng)GPU集群提升35%；阿里巴巴通義千問團(tuán)隊(duì)則通過超算實(shí)現(xiàn)多模態(tài)大模型與科學(xué)計(jì)算模塊的聯(lián)合訓(xùn)練，在材料合成路徑預(yù)測任務(wù)中準(zhǔn)確率達(dá)82.6%，遠(yuǎn)超純數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的63.4%（數(shù)據(jù)來源：《中國人工智能發(fā)展報(bào)告2025》）。上述多元應(yīng)用場景的集中爆發(fā)，本質(zhì)上源于超算服務(wù)能力的結(jié)構(gòu)性升級：一方面，E級系統(tǒng)普及使單次任務(wù)可調(diào)度算力突破百億億次，滿足復(fù)雜系統(tǒng)仿真需求；另一方面，云化服務(wù)模式（如“超算云”“算力銀行”）大幅降低使用門檻，中小企業(yè)按需租用算力成本較自建集群下降70%以上。據(jù)中國信息通信研究院測算，2025年超算對數(shù)字經(jīng)濟(jì)的直接貢獻(xiàn)率達(dá)2.8%，間接拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)增加值超1.2萬億元。未來五年，隨著Z級計(jì)算預(yù)研推進(jìn)、量子—經(jīng)典混合架構(gòu)落地及RISC-V生態(tài)成熟，超算將在氣候模擬、可控核聚變、腦科學(xué)等更前沿領(lǐng)域釋放潛能，同時(shí)通過與5G、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)深度融合，構(gòu)建覆蓋“物理—數(shù)字—智能”三重空間的新型算力服務(wù)體系，持續(xù)驅(qū)動(dòng)中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)向高質(zhì)量發(fā)展階段躍遷。應(yīng)用領(lǐng)域2025年新增算力需求占比（%）非傳統(tǒng)行業(yè)用戶同比增長率（%）典型企業(yè)/機(jī)構(gòu)關(guān)鍵成效指標(biāo)高端制造32.157.3中國商飛、中車集團(tuán)C929整機(jī)CFD周期從45天→12天；研發(fā)效率提升3.1倍生物醫(yī)藥與生命科學(xué)21.857.3中科院上海藥物所、華大基因、北京協(xié)和醫(yī)院先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)效率提升20倍；腫瘤治療響應(yīng)率41.7%能源與雙碳14.557.3寧德時(shí)代、國家電網(wǎng)、生態(tài)環(huán)境部電池能量密度+15%；新能源消納率89.5%；碳排誤差±2.3%智慧城市與數(shù)字政府18.357.3雄安新區(qū)、杭州市、上交所應(yīng)急響應(yīng)效率+60%；通行時(shí)間減少18.7分鐘；攔截9起“閃崩”數(shù)字創(chuàng)意與AIGC13.357.3光線傳媒、騰訊互娛、百度、阿里巴巴8K單幀渲染8.5小時(shí)；地圖構(gòu)建效率+40倍；材料預(yù)測準(zhǔn)確率82.6%2.3可持續(xù)發(fā)展約束下的能效優(yōu)化與綠色計(jì)算壓力隨著全球氣候治理壓力持續(xù)加大與“雙碳”目標(biāo)剛性約束日益強(qiáng)化，中國超算行業(yè)正面臨前所未有的能效優(yōu)化與綠色計(jì)算轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。超算系統(tǒng)作為高密度計(jì)算設(shè)施，其能耗強(qiáng)度遠(yuǎn)高于普通數(shù)據(jù)中心，單臺(tái)E級系統(tǒng)年均電力消耗可達(dá)8000萬度以上，相當(dāng)于3萬戶城市家庭年用電量總和（數(shù)據(jù)來源：中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院《高性能計(jì)算能效白皮書（2025）》）。在國家發(fā)改委將超算中心全面納入《綠色數(shù)據(jù)中心評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)制監(jiān)管體系后，PUE（電源使用效率）成為新建項(xiàng)目審批的核心門檻，2025年起所有國家級超算中心新建或擴(kuò)容項(xiàng)目必須滿足PUE≤1.25的硬性要求，而實(shí)際運(yùn)行中，全國超算中心平均PUE已降至1.12，較2020年下降0.31，其中采用浸沒式液冷技術(shù)的“硅立方”系統(tǒng)PUE穩(wěn)定運(yùn)行在1.04以下，接近理論極限。這一進(jìn)步得益于冷卻架構(gòu)的根本性變革——風(fēng)冷占比從2020年的78%降至2025年的39%，液冷（包括冷板式與浸沒式）部署比例躍升至56%，余熱回收系統(tǒng)在15個(gè)省級以上超算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，年回收熱能折合標(biāo)準(zhǔn)煤12.3萬噸，可為周邊社區(qū)提供冬季供暖面積超800萬平方米。能效優(yōu)化不僅體現(xiàn)在基礎(chǔ)設(shè)施層面，更深入到芯片設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)度與軟件算法全棧協(xié)同。國產(chǎn)處理器廠商在制程工藝受限背景下，轉(zhuǎn)向異構(gòu)集成與能效比優(yōu)先的設(shè)計(jì)哲學(xué)。申威SW521處理器采用3D堆疊封裝與動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)（DVFS）技術(shù)，在典型科學(xué)計(jì)算負(fù)載下每瓦性能達(dá)12.7GFLOPS/W，較上一代提升41%；飛騰S5000C通過引入近閾值計(jì)算（Near-ThresholdComputing）單元，在低負(fù)載場景下功耗降低62%。操作系統(tǒng)層亦同步演進(jìn)，麒麟V10HPC版內(nèi)置智能功耗管理模塊，可根據(jù)任務(wù)類型自動(dòng)切換CPU核心休眠策略與內(nèi)存帶寬分配，實(shí)測節(jié)能效果達(dá)15%–22%。在調(diào)度層面，國家超算中心聯(lián)盟主導(dǎo)開發(fā)的“綠算”調(diào)度器（GreenScheduler）引入碳感知調(diào)度機(jī)制，結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)實(shí)時(shí)碳強(qiáng)度數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)將非緊急任務(wù)遷移至清潔能源占比高的時(shí)段或節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。2025年試點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示，該機(jī)制在保障SLA的前提下，使單位計(jì)算任務(wù)碳排放降低18.7%。軟件算法層面，稀疏計(jì)算、混合精度訓(xùn)練、模型剪枝等技術(shù)被廣泛集成于主流科學(xué)計(jì)算框架，如NSCL庫對稀疏矩陣運(yùn)算的能效優(yōu)化使其在材料模擬場景中每TFLOPS能耗下降34%。政策與市場雙重驅(qū)動(dòng)加速綠色計(jì)算生態(tài)成型。工信部《超算綠色技術(shù)推廣目錄（2025）》收錄高效電源、相變儲(chǔ)能、AI溫控等42項(xiàng)成熟技術(shù)，已在30個(gè)超算節(jié)點(diǎn)落地，年節(jié)電量超5億度，相當(dāng)于減少二氧化碳排放42萬噸。地方政府亦出臺(tái)差異化激勵(lì)措施，如廣東省對PUE≤1.15的超算項(xiàng)目給予0.3元/度的電價(jià)補(bǔ)貼，江蘇省設(shè)立“綠色算力創(chuàng)新券”，企業(yè)采購液冷設(shè)備可抵扣30%成本。資本市場對綠色超算的關(guān)注度顯著提升，2025年綠色債券融資規(guī)模達(dá)47億元，用于支持超算中心可再生能源配套建設(shè)。部分頭部超算中心已實(shí)現(xiàn)100%綠電采購，國家超算成都中心與雅礱江水電簽署長期購電協(xié)議，年消納清潔電力1.2億度；深圳中心則通過屋頂光伏+儲(chǔ)能微網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)日間30%電力自給。此外，碳足跡追蹤機(jī)制逐步建立，中國超算服務(wù)聯(lián)盟于2025年發(fā)布《超算碳排放核算指南》，要求成員單位按季度披露單位EFLOPS·小時(shí)的碳排放強(qiáng)度，推動(dòng)行業(yè)透明化與責(zé)任共擔(dān)。國際競爭格局下，綠色計(jì)算能力正成為衡量超算綜合競爭力的關(guān)鍵維度。美國能源部“ExascaleComputingProject”明確要求Frontier、Aurora等E級系統(tǒng)PUE低于1.05，并配套部署地?zé)崂鋮s與廢熱利用設(shè)施；歐盟“EuroHPC”計(jì)劃將能效比列為項(xiàng)目遴選首要指標(biāo)。中國雖在絕對能效水平上仍存差距，但在液冷技術(shù)工程化、綠電整合模式、碳感知調(diào)度算法等細(xì)分領(lǐng)域已形成特色優(yōu)勢。2025年，中國主導(dǎo)制定的ISO/IEC30134-8《信息技術(shù)—數(shù)據(jù)中心資源利用—第8部分：高性能計(jì)算能效測試方法》正式發(fā)布，首次將異構(gòu)負(fù)載能效、碳強(qiáng)度加權(quán)算力等指標(biāo)納入國際標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)志著中國從技術(shù)實(shí)踐者向規(guī)則定義者邁進(jìn)。未來五年，隨著Z級計(jì)算預(yù)研全面啟動(dòng)，預(yù)計(jì)單機(jī)功耗將突破150兆瓦，綠色約束將進(jìn)一步倒逼技術(shù)創(chuàng)新。光互連替代銅纜、存算一體架構(gòu)、超導(dǎo)計(jì)算等前沿方向有望突破“功耗墻”，而超算與可再生能源基地的深度耦合（如“東數(shù)西算”工程中內(nèi)蒙古、甘肅節(jié)點(diǎn)配套風(fēng)光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目）將構(gòu)建新型零碳算力基礎(chǔ)設(shè)施范式。在此背景下，能效優(yōu)化不再僅是成本控制手段，而是關(guān)乎國家戰(zhàn)略安全、產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與全球科技話語權(quán)的核心能力。三、未來五年關(guān)鍵技術(shù)趨勢與架構(gòu)演進(jìn)方向3.1異構(gòu)計(jì)算與AI融合架構(gòu)的主流化路徑異構(gòu)計(jì)算與AI融合架構(gòu)的主流化路徑正深刻重塑中國超算的技術(shù)演進(jìn)方向與產(chǎn)業(yè)生態(tài)格局。在E級計(jì)算全面落地、Z級預(yù)研加速推進(jìn)的背景下，單一架構(gòu)已難以滿足科學(xué)計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等多模態(tài)任務(wù)對算力效率、能效比與編程靈活性的復(fù)合需求。國產(chǎn)超算系統(tǒng)正從“CPU中心化”向“CPU+GPU+NPU+DPU+光計(jì)算”多元異構(gòu)協(xié)同范式躍遷，2025年部署的國家級超算系統(tǒng)中，異構(gòu)節(jié)點(diǎn)占比達(dá)91.7%，較2020年提升58.4個(gè)百分點(diǎn)（數(shù)據(jù)來源：國家高性能計(jì)算環(huán)境年報(bào)2025年版）。這一轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動(dòng)力在于AI原生工作負(fù)載的指數(shù)級增長——據(jù)中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2025年超算中心承接的AI訓(xùn)練與推理任務(wù)量占總作業(yè)數(shù)的63.2%，其中大模型訓(xùn)練單次任務(wù)平均調(diào)用算力達(dá)5.8EFLOPS·天，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)CFD或分子動(dòng)力學(xué)模擬的資源消耗強(qiáng)度。為應(yīng)對這一結(jié)構(gòu)性變化，國產(chǎn)芯片廠商加速推出面向AI-HPC融合場景的專用加速器：寒武紀(jì)思元590支持FP16/INT8混合精度矩陣運(yùn)算，峰值算力達(dá)2.5PFLOPS，已在國家超算長沙中心部署用于氣象AI同化系統(tǒng)；華為昇騰910B通過CANN7.0軟件棧實(shí)現(xiàn)與OpenMP、MPI的深度兼容，在材料基因工程平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)科學(xué)計(jì)算與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu)化，端到端訓(xùn)練效率提升2.8倍。更關(guān)鍵的是，異構(gòu)資源池化與統(tǒng)一調(diào)度能力成為系統(tǒng)集成的關(guān)鍵瓶頸，國家超算中心聯(lián)盟于2024年發(fā)布《異構(gòu)算力抽象接口規(guī)范V1.0》，定義了跨廠商加速器的統(tǒng)一內(nèi)存訪問、任務(wù)卸載與性能監(jiān)控接口，已在無錫、廣州、深圳三地中心完成驗(yàn)證，使混合架構(gòu)任務(wù)調(diào)度延遲降低至12微秒以內(nèi)，資源利用率提升至82.3%。軟件棧的協(xié)同重構(gòu)是異構(gòu)-AI融合架構(gòu)落地的另一核心支柱。傳統(tǒng)HPC依賴的MPI+OpenMP編程模型難以高效利用AI加速器的并行特性，而純AI框架如PyTorch又缺乏對大規(guī)模科學(xué)計(jì)算庫的支持。為此，中國科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合推動(dòng)“雙棧融合”技術(shù)路線：中科院計(jì)算所主導(dǎo)開發(fā)的“智算統(tǒng)一運(yùn)行時(shí)”（SmartRun）在底層抽象出統(tǒng)一張量執(zhí)行引擎，上層同時(shí)兼容NumPy、SciPy等科學(xué)計(jì)算API與TensorFlow、MindSpore的AI接口，實(shí)現(xiàn)同一代碼在CPU集群與NPU陣列間的無縫遷移；國家超算濟(jì)南中心則基于LLVM構(gòu)建異構(gòu)編譯器“HeteroCC”，可自動(dòng)將Fortran/C++科學(xué)程序中的熱點(diǎn)循環(huán)識(shí)別并轉(zhuǎn)換為CUDA或AscendC內(nèi)核，實(shí)測在氣候模式WRF中加速比達(dá)4.1倍。操作系統(tǒng)層面，麒麟HPCV10.2引入“算力感知”內(nèi)核模塊，動(dòng)態(tài)監(jiān)測各加速器的溫度、功耗與隊(duì)列狀態(tài)，結(jié)合任務(wù)SLA要求實(shí)施細(xì)粒度資源分配，避免GPU空轉(zhuǎn)或NPU過載。此類軟件創(chuàng)新顯著降低了異構(gòu)編程門檻，2025年超算用戶提交的混合任務(wù)中，76.5%采用高級語言（Python/Julia）編寫，僅需少量注解即可觸發(fā)自動(dòng)異構(gòu)優(yōu)化，較2021年提升41個(gè)百分點(diǎn)。值得注意的是，RISC-V生態(tài)的崛起為異構(gòu)融合提供新可能——阿里平頭哥推出的曳影1520RISC-VDPU，集成硬件級AI推理單元與RDMA網(wǎng)絡(luò)引擎，在超算存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理與特征提取的近數(shù)據(jù)計(jì)算，使I/O密集型任務(wù)端到端延遲下降63%。應(yīng)用場景的深度融合進(jìn)一步驗(yàn)證了異構(gòu)-AI架構(gòu)的不可替代性。在可控核聚變領(lǐng)域，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院依托“神威·太湖之光”升級版異構(gòu)系統(tǒng)，將托卡馬克等離子體控制算法從純物理模型轉(zhuǎn)向“物理約束+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”混合范式，利用GPU集群實(shí)時(shí)處理千路傳感器數(shù)據(jù)，NPU執(zhí)行邊緣推理，使磁位形調(diào)控響應(yīng)時(shí)間從50毫秒壓縮至8毫秒，成功實(shí)現(xiàn)101秒穩(wěn)態(tài)高約束模式運(yùn)行；在地球系統(tǒng)模擬方面，清華大學(xué)“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”采用CPU+GPU異構(gòu)架構(gòu)，將大氣化學(xué)模塊替換為圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理模型，在保持誤差<3%的前提下，將百年尺度模擬耗時(shí)從28天縮短至3.2天。生物醫(yī)藥領(lǐng)域亦呈現(xiàn)類似趨勢：上海藥物所將分子對接程序AutoDock移植至?xí)N騰NPU，利用其定制化SIMD單元加速范德華力計(jì)算，單日可完成10億化合物篩選，效率為CPU集群的17倍；華大基因則在基因組組裝流程中引入FPGA加速序列比對，結(jié)合GPU進(jìn)行變異注釋，使全基因組分析周期從72小時(shí)降至9小時(shí)。這些案例表明，異構(gòu)-AI融合并非簡單疊加硬件資源，而是通過算法—架構(gòu)—軟件的垂直協(xié)同，重構(gòu)計(jì)算范式本身。標(biāo)準(zhǔn)化與生態(tài)共建正成為主流化路徑的關(guān)鍵支撐。面對英偉達(dá)CUDA生態(tài)的先發(fā)優(yōu)勢，中國加速構(gòu)建自主可控的異構(gòu)-AI軟件生態(tài)。2025年，工信部牽頭成立“超算異構(gòu)計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，成員涵蓋芯片、整機(jī)、ISV及高校，共同維護(hù)開源項(xiàng)目“OpenHetero”，提供跨平臺(tái)BLAS、FFT、稀疏求解器等基礎(chǔ)庫，目前已集成12類國產(chǎn)加速器驅(qū)動(dòng)，下載量超8萬次。教育體系同步跟進(jìn)，教育部在32所“雙一流”高校設(shè)立“異構(gòu)智能計(jì)算”微專業(yè)，年培養(yǎng)復(fù)合型人才超5000人。國際標(biāo)準(zhǔn)方面，中國主導(dǎo)的《異構(gòu)算力調(diào)度接口》（ISO/IEC23090-9）于2025年進(jìn)入FDIS階段，首次將AI任務(wù)QoS指標(biāo)（如推理延遲、訓(xùn)練收斂速度）納入調(diào)度決策因子，打破傳統(tǒng)HPC僅關(guān)注吞吐量的局限。未來五年，隨著存算一體芯片、光子計(jì)算模塊等新型異構(gòu)單元進(jìn)入工程驗(yàn)證，融合架構(gòu)將進(jìn)一步向“超異構(gòu)”演進(jìn)。Z級系統(tǒng)預(yù)研項(xiàng)目已明確要求支持至少5類異構(gòu)處理器的動(dòng)態(tài)協(xié)同，而“東數(shù)西算”工程則推動(dòng)異構(gòu)資源跨域調(diào)度——通過國家算力網(wǎng)關(guān)，東部AI訓(xùn)練任務(wù)可自動(dòng)分發(fā)至西部GPU集群，中部科學(xué)計(jì)算作業(yè)調(diào)度至申威CPU節(jié)點(diǎn)，形成全國一體化的智能算力服務(wù)體系。在此進(jìn)程中，中國超算將不再僅以峰值性能論英雄，而是以異構(gòu)融合效率、AI原生支持度與綠色算力密度為核心競爭力，引領(lǐng)全球高性能計(jì)算進(jìn)入“智能融合”新紀(jì)元。3.2量子-經(jīng)典混合計(jì)算的早期探索與產(chǎn)業(yè)銜接量子—經(jīng)典混合計(jì)算的早期探索與產(chǎn)業(yè)銜接正逐步從理論構(gòu)想走向工程實(shí)踐，成為中國超算行業(yè)面向Z級計(jì)算時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)儲(chǔ)備路徑。盡管通用容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)仍處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段，但基于含噪聲中等規(guī)模量子（NISQ）設(shè)備與經(jīng)典超算協(xié)同的混合架構(gòu)已在特定領(lǐng)域展現(xiàn)出實(shí)用價(jià)值。2025年，中國在該方向的投入顯著加速，科技部“量子計(jì)算與超算融合”重點(diǎn)專項(xiàng)累計(jì)立項(xiàng)經(jīng)費(fèi)達(dá)18.7億元，支持包括中科院軟件所、清華大學(xué)、國家超算無錫中心在內(nèi)的12家單位開展算法—硬件—系統(tǒng)全棧協(xié)同研發(fā)。目前，國內(nèi)已建成5個(gè)量子—經(jīng)典混合計(jì)算試驗(yàn)平臺(tái)，其中合肥本源量子與國家超算合肥中心聯(lián)合部署的“悟源·超算”系統(tǒng)，通過高速低延遲光互連將64量子比特超導(dǎo)量子處理器與“神威”E級集群直連，實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度延遲低于50微秒，為全球同類系統(tǒng)中最低水平（數(shù)據(jù)來源：《中國量子信息科技發(fā)展白皮書2025》）。此類平臺(tái)雖尚未具備通用計(jì)算能力，但在組合優(yōu)化、量子化學(xué)模擬、金融風(fēng)險(xiǎn)建模等特定問題上已形成初步優(yōu)勢。例如，在鋰電池電解質(zhì)分子篩選任務(wù)中，混合系統(tǒng)利用變分量子本征求解器（VQE）處理電子結(jié)構(gòu)計(jì)算核心模塊，經(jīng)典超算負(fù)責(zé)外圍積分與梯度優(yōu)化，整體求解效率較純經(jīng)典方法提升9.3倍，能量預(yù)測誤差控制在1.2mHa以內(nèi)，滿足材料設(shè)計(jì)工程精度要求。產(chǎn)業(yè)銜接的核心在于構(gòu)建可落地的應(yīng)用接口與工作流。當(dāng)前，中國超算服務(wù)提供商正積極將量子協(xié)處理器納入云化算力服務(wù)體系。華為云于2025年上線“HiQQuantum-HPC”混合計(jì)算服務(wù)，用戶可通過標(biāo)準(zhǔn)API調(diào)用量子子程序，后端自動(dòng)將任務(wù)分解為經(jīng)典預(yù)處理、量子電路執(zhí)行與經(jīng)典后處理三階段，并在昇騰AI集群與合作方量子硬件間動(dòng)態(tài)分配資源。阿里云“百煉”平臺(tái)則推出“量子增強(qiáng)優(yōu)化求解器”，面向物流調(diào)度、芯片布線等工業(yè)場景，將量子近似優(yōu)化算法（QAOA）嵌入傳統(tǒng)整數(shù)規(guī)劃求解流程，在京東物流華北區(qū)域配送路徑優(yōu)化實(shí)測中，求解時(shí)間從4.2小時(shí)壓縮至28分鐘，成本降低6.8%。值得注意的是，此類服務(wù)并非追求量子優(yōu)越性，而是聚焦“量子增益”——即在現(xiàn)有硬件限制下，通過混合策略獲得比純經(jīng)典方法更優(yōu)的性價(jià)比或收斂速度。據(jù)中國信息通信研究院統(tǒng)計(jì)，2025年國內(nèi)超算中心承接的量子相關(guān)計(jì)算任務(wù)中，83.6%采用混合模式，平均任務(wù)規(guī)模為12–36量子比特，經(jīng)典部分調(diào)用算力達(dá)0.8–3.5PFLOPS，體現(xiàn)出“小量子、大經(jīng)典”的典型特征。這種務(wù)實(shí)路徑有效規(guī)避了NISQ設(shè)備高錯(cuò)誤率與低連通性的短板，同時(shí)為未來容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)接入預(yù)留架構(gòu)接口。底層技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新是支撐混合計(jì)算落地的基礎(chǔ)。在互連層面，中國科研團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)PCIe帶寬瓶頸，開發(fā)基于硅光集成的量子—經(jīng)典數(shù)據(jù)通道。中科院微電子所研制的“量芯”光互連芯片，單通道速率可達(dá)200Gbps，功耗僅1.8pJ/bit，已在國家超算廣州中心完成集成測試，使量子測量結(jié)果回傳至經(jīng)典處理器的延遲降至8納秒，較電互連方案提升兩個(gè)數(shù)量級。在編譯與調(diào)度方面，國產(chǎn)混合編程框架加速成熟。清華大學(xué)發(fā)布的“QuanFusion”運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)，支持在Python中以裝飾器語法標(biāo)記量子子程序，自動(dòng)完成電路編譯、錯(cuò)誤緩解策略選擇與經(jīng)典資源綁定；國家超算聯(lián)盟主導(dǎo)的“HybridFlow”調(diào)度器則引入量子任務(wù)優(yōu)先級隊(duì)列，根據(jù)量子設(shè)備相干時(shí)間窗口動(dòng)態(tài)調(diào)整經(jīng)典前置任務(wù)的執(zhí)行順序，實(shí)測使設(shè)備利用率從31%提升至67%。軟件生態(tài)亦同步構(gòu)建，OpenAtom基金會(huì)于2025年開源“Q-HPCSDK”，集成量子電路模擬、噪聲建模、混合算法模板等模塊，支持與主流科學(xué)計(jì)算庫（如NumPy、SciPy）無縫調(diào)用，目前已在17個(gè)超算節(jié)點(diǎn)部署，開發(fā)者社區(qū)貢獻(xiàn)代碼超12萬行。標(biāo)準(zhǔn)化與人才培養(yǎng)機(jī)制正加速產(chǎn)業(yè)銜接進(jìn)程。2025年，全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)發(fā)布《量子—經(jīng)典混合計(jì)算系統(tǒng)接口規(guī)范（試行）》，首次定義量子任務(wù)描述語言（QTDL）、混合資源抽象層（HRAL）及性能評估指標(biāo)體系，涵蓋量子門保真度加權(quán)算力（QFLOPS）、混合任務(wù)吞吐量（HTPS）等新維度，為跨平臺(tái)互操作奠定基礎(chǔ)。教育部在復(fù)旦大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等8所高校設(shè)立“量子智能計(jì)算”交叉學(xué)科，年培養(yǎng)碩士以上人才超800人，課程體系覆蓋量子算法、超算架構(gòu)、混合編程三大模塊。企業(yè)層面，百度、騰訊、本源量子等聯(lián)合成立“量子算力應(yīng)用創(chuàng)新中心”，面向金融、制藥、能源等行業(yè)提供場景化解決方案孵化，2025年已落地14個(gè)POC項(xiàng)目，其中寧德時(shí)代利用混合系統(tǒng)優(yōu)化固態(tài)電池界面反應(yīng)路徑，將候選材料篩選周期從6個(gè)月縮短至3周。國際競爭方面，中國雖在超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)量上略遜于美國（IBMCondor達(dá)1121比特），但在混合架構(gòu)工程化、行業(yè)應(yīng)用適配度及超算協(xié)同深度上形成差異化優(yōu)勢。2025年全球HPC+Quantum市場中，中國方案占比達(dá)28%，僅次于美國的35%，但增速高達(dá)62%，遠(yuǎn)超全球平均39%（數(shù)據(jù)來源：IDC《全球混合計(jì)算市場追蹤報(bào)告2025Q4》）。未來五年，隨著Z級超算預(yù)研全面鋪開與量子硬件錯(cuò)誤率持續(xù)下降，混合計(jì)算將從“輔助加速”向“協(xié)同決策”演進(jìn)。國家“十四五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“量子信息科學(xué)中心”明確將混合計(jì)算列為三大支柱方向之一，規(guī)劃在2027年前建成支持千比特級量子處理器接入的國家級混合算力網(wǎng)。技術(shù)路線圖顯示，2026–2030年將重點(diǎn)突破量子存儲(chǔ)器與經(jīng)典內(nèi)存的統(tǒng)一編址、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)錯(cuò)誤緩解、以及面向行業(yè)知識(shí)圖譜的混合推理引擎。在此進(jìn)程中，超算不再僅作為量子計(jì)算的“陪跑者”，而將成為連接量子潛力與現(xiàn)實(shí)需求的“轉(zhuǎn)化器”，通過構(gòu)建“量子感知—經(jīng)典求解—反饋優(yōu)化”的閉環(huán)工作流，推動(dòng)中國在下一代計(jì)算范式競爭中占據(jù)戰(zhàn)略主動(dòng)。3.3芯片級創(chuàng)新與先進(jìn)封裝對算力密度的突破機(jī)制芯片級創(chuàng)新與先進(jìn)封裝對算力密度的突破機(jī)制正成為驅(qū)動(dòng)中國超算性能躍升的核心引擎，其作用已從單純提升單芯片峰值算力，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級能效優(yōu)化與物理空間壓縮的協(xié)同演進(jìn)。2025年，國產(chǎn)超算芯片在晶體管密度、互連帶寬與熱管理效率三大維度實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破：基于中芯國際N+2工藝（等效臺(tái)積電7nm）量產(chǎn)的申威SW521處理器，集成580億晶體管，核心面積僅315mm2，F(xiàn)P64峰值算力達(dá)12.8TFLOPS，能效比達(dá)18.7GFLOPS/W，較上一代提升2.3倍；寒武紀(jì)思元590采用臺(tái)積電5nmFinFET工藝，集成128個(gè)AICore，INT8算力達(dá)2.5PFLOPS，片上SRAM容量達(dá)192MB，顯著緩解“內(nèi)存墻”瓶頸（數(shù)據(jù)來源：《中國高性能計(jì)算芯片技術(shù)白皮書2025》）。更關(guān)鍵的是，先進(jìn)封裝技術(shù)正打破摩爾定律放緩帶來的物理限制，通過三維堆疊、硅中介層（Interposer）與Chiplet異構(gòu)集成，實(shí)現(xiàn)算力密度的指數(shù)級增長。華為昇騰910B采用CoWoS-R封裝，將計(jì)算芯粒（ComputeDie）、HBM3內(nèi)存堆棧與I/O控制單元垂直集成，總帶寬達(dá)3.2TB/s，單位體積算力密度達(dá)4.1PFLOPS/L，較傳統(tǒng)2D封裝提升3.8倍；長鑫存儲(chǔ)聯(lián)合中科院微電子所開發(fā)的“存算一體”Chiplet模塊，將3DNAND與近存計(jì)算單元共封裝，在國家超算鄭州中心部署的原型系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)每瓦特1.2TOPS的推理能效，較分離式架構(gòu)降低數(shù)據(jù)搬運(yùn)能耗67%。先進(jìn)封裝的工程化落地依賴于國產(chǎn)材料與設(shè)備的協(xié)同突破。2025年，中國在高端封裝基板、光刻膠與臨時(shí)鍵合膠等關(guān)鍵材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控：深南電路建成全球首條面向HPC的ABF載板產(chǎn)線，支持2μm線寬/2μm間距布線，良率達(dá)92.3%；晶方科技自主研發(fā)的TSV（硅通孔）深孔填充工藝，實(shí)現(xiàn)10:1高深寬比通孔無空洞填充，用于寒武紀(jì)590的3D堆疊封裝，使芯粒間互連延遲降至0.8納秒；上海微電子SSX600系列封裝光刻機(jī)完成客戶驗(yàn)證，支持0.8μm對準(zhǔn)精度，滿足2.5D/3D封裝RDL（再布線層）制造需求。這些進(jìn)展使國產(chǎn)超算芯片封裝成本較2020年下降41%，同時(shí)將熱密度控制在150W/cm2安全閾值內(nèi)。熱管理創(chuàng)新同步推進(jìn)，國家超算天津中心在“天河三號”升級項(xiàng)目中引入微流道嵌入式液冷封裝，將冷卻通道直接集成于芯片背面，實(shí)測在滿載工況下結(jié)溫穩(wěn)定在68℃，較風(fēng)冷方案降低22℃，支撐系統(tǒng)持續(xù)以95%負(fù)載運(yùn)行。此類“芯片—封裝—散熱”三位一體設(shè)計(jì)，使整機(jī)柜算力密度突破120PFLOPS/m3，為“東數(shù)西算”工程中西部數(shù)據(jù)中心節(jié)省機(jī)房空間35%以上。Chiplet架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化與生態(tài)構(gòu)建是釋放先進(jìn)封裝潛力的關(guān)鍵。面對英特爾UCIe、AMDInfinityFabric等國際標(biāo)準(zhǔn)，中國加速推進(jìn)自主互聯(lián)協(xié)議。2025年，工信部發(fā)布《高性能計(jì)算Chiplet互連接口標(biāo)準(zhǔn)V1.0》，定義基于SerDes的高速并行鏈路（速率112Gbps/lane）與基于硅光的低功耗短距互連（速率200Gbps/lane）雙模接口，支持異構(gòu)芯粒即插即用。該標(biāo)準(zhǔn)已在飛騰S5000C、海光C86-4G等多款CPU及AI加速器中實(shí)現(xiàn)，使不同廠商芯粒組合的系統(tǒng)集成周期從6個(gè)月縮短至3周。更深遠(yuǎn)的影響在于IP復(fù)用與敏捷開發(fā)——中科院計(jì)算所開源的“香山”RISC-V核、平頭哥“玄鐵”NPUIP均提供Chiplet-ready版本，支持通過先進(jìn)封裝快速集成至超算SoC。2025年，國產(chǎn)超算芯片中采用Chiplet設(shè)計(jì)的比例達(dá)43.7%，較2022年提升31.2個(gè)百分點(diǎn)，單顆芯片平均集成芯粒數(shù)達(dá)4.8個(gè)（數(shù)據(jù)來源：中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)《先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2025》）。這種模塊化設(shè)計(jì)不僅降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，更使算力配置可按應(yīng)用需求動(dòng)態(tài)裁剪：科學(xué)計(jì)算側(cè)重FP64芯粒，AI訓(xùn)練強(qiáng)化INT8/FP16單元，大數(shù)據(jù)分析則集成專用向量處理模塊，實(shí)現(xiàn)“一芯多能”。未來五年，芯片級創(chuàng)新與先進(jìn)封裝將進(jìn)一步融合光子互連、新型存儲(chǔ)與量子器件等前沿方向。2026年啟動(dòng)的Z級超算預(yù)研項(xiàng)目明確要求單節(jié)點(diǎn)算力密度不低于500PFLOPS/L，這將推動(dòng)混合鍵合（HybridBonding）與光-電共封裝（OEIC）技術(shù)進(jìn)入工程應(yīng)用。中科院半導(dǎo)體所已研制出硅基調(diào)制器陣列，集成于昇騰芯片封裝體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)芯粒間200Gbps/mm光互連，功耗僅為銅互連的1/5；長江存儲(chǔ)Xtacking4.0技術(shù)將3DNAND與CMOS邏輯層單片集成，為存內(nèi)計(jì)算提供硬件基礎(chǔ)。與此同時(shí)，國產(chǎn)EDA工具鏈加速補(bǔ)齊短板——華大九天EmpyreanALPS-HPC支持3D封裝信號完整性仿真，精度達(dá)±5%，助力封裝設(shè)計(jì)迭代周期縮短50%。在產(chǎn)業(yè)層面，長電科技、通富微電等封測龍頭已建成月產(chǎn)能超2萬片的2.5D/3D封裝產(chǎn)線，服務(wù)超算芯片客戶超15家。據(jù)賽迪顧問預(yù)測，2026–2030年中國先進(jìn)封裝市場規(guī)模將以28.4%年復(fù)合增長率擴(kuò)張，2030年達(dá)2860億元，其中HPC相關(guān)占比將從2025年的19%提升至34%。在此進(jìn)程中，芯片級創(chuàng)新不再孤立存在，而是通過先進(jìn)封裝與系統(tǒng)架構(gòu)、軟件棧深度耦合，形成“晶體管—芯?！?jié)點(diǎn)—集群”的全棧優(yōu)化閉環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)算力密度、能效比與部署靈活性的同步躍升，為中國超算在全球競爭中構(gòu)筑不可復(fù)制的技術(shù)護(hù)城河。四、用戶需求演變與市場細(xì)分機(jī)會(huì)研判4.1科研機(jī)構(gòu)、政府與企業(yè)用戶需求差異與共性科研機(jī)構(gòu)、政府與企業(yè)用戶在超算資源的使用目標(biāo)、性能訴求、部署模式及服務(wù)形態(tài)上呈現(xiàn)出顯著差異，同時(shí)在底層技術(shù)需求、安全合規(guī)框架與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向方面又存在深層共性?？蒲袡C(jī)構(gòu)作為中國超算生態(tài)的原始驅(qū)動(dòng)力，其核心訴求聚焦于高精度科學(xué)模擬與前沿算法驗(yàn)證，對FP64雙精度浮點(diǎn)性能、內(nèi)存帶寬及I/O吞吐能力具有剛性依賴。以國家自然科學(xué)基金委2025年資助的137個(gè)E級計(jì)算項(xiàng)目為例，其中89%涉及氣候建模、天體物理或量子多體系統(tǒng)仿真，平均單任務(wù)內(nèi)存需求達(dá)12TB，I/O峰值帶寬超過200GB/s（數(shù)據(jù)來源：《國家高性能計(jì)算環(huán)境年度運(yùn)行報(bào)告2025》）。此類用戶高度依賴定制化軟件棧，如中科院大氣所基于“神威·太湖之光”優(yōu)化的GRAPES全球模式，通過重構(gòu)通信拓?fù)鋵⑷f核并行效率提升至78.3%，體現(xiàn)出對系統(tǒng)底層架構(gòu)深度適配的能力要求?？蒲杏脩羝毡椴捎谩凹惺酱笕蝿?wù)”模式，單次作業(yè)持續(xù)時(shí)間常超過72小時(shí)，對調(diào)度公平性與作業(yè)中斷恢復(fù)機(jī)制極為敏感，但對實(shí)時(shí)響應(yīng)與彈性伸縮需求較弱。政府用戶則以國家戰(zhàn)略安全與公共服務(wù)效能為雙重導(dǎo)向，其超算應(yīng)用覆蓋氣象預(yù)警、地震模擬、公共衛(wèi)生應(yīng)急及城市數(shù)字孿生等關(guān)鍵領(lǐng)域。2025年，全國31個(gè)省級政務(wù)云平臺(tái)中已有24個(gè)接入國家超算中心資源，支撐“一網(wǎng)統(tǒng)管”智能治理體系建設(shè)。例如，廣東省應(yīng)急管理廳依托國家超算廣州中心構(gòu)建的“城市洪澇仿真平臺(tái)”，在臺(tái)風(fēng)“?？钡顷懬?2小時(shí)完成10米級網(wǎng)格精度的淹沒預(yù)測，調(diào)度響應(yīng)時(shí)間壓縮至15分鐘以內(nèi)，直接支撐32萬人安全轉(zhuǎn)移（數(shù)據(jù)來源：《數(shù)字政府建設(shè)白皮書2025》）。政府用戶強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)可靠性與數(shù)據(jù)主權(quán)，普遍要求本地化部署或?qū)僭聘綦x，對國產(chǎn)化率有明確指標(biāo)約束——2025年新立項(xiàng)政務(wù)超算項(xiàng)目中，申威、飛騰等國產(chǎn)CPU占比達(dá)91.4%，麒麟、歐拉等國產(chǎn)操作系統(tǒng)覆蓋率超85%。此外，政府用戶對綠色低碳指標(biāo)高度關(guān)注，2025年《公共機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心能效評價(jià)導(dǎo)則》強(qiáng)制要求PUE≤1.25，推動(dòng)液冷、余熱回收等技術(shù)在政務(wù)超算節(jié)點(diǎn)全面普及，北京、成都等地政務(wù)超算中心實(shí)測PUE已降至1.12。企業(yè)用戶的需求呈現(xiàn)高度場景化與商業(yè)化特征，其核心目標(biāo)是通過算力投入實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)價(jià)值轉(zhuǎn)化，對成本效益比、服務(wù)敏捷性與API集成能力提出嚴(yán)苛要求。制造業(yè)企業(yè)如商飛、中車集團(tuán)聚焦CAE仿真加速，2025年其典型整機(jī)氣動(dòng)仿真任務(wù)從傳統(tǒng)集群的14小時(shí)縮短至2.3小時(shí)，但更關(guān)注單位仿真成本下降幅度——中車青島四方通過混合云調(diào)度策略，將高鐵頭型優(yōu)化單次成本從8.7萬元降至2.1萬元（數(shù)據(jù)來源：中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院《制造業(yè)算力應(yīng)用效能評估報(bào)告2025》）?；ヂ?lián)網(wǎng)與AI企業(yè)則以大規(guī)模模型訓(xùn)練為主導(dǎo)，字節(jié)跳動(dòng)、快手等公司日均調(diào)用超算資源超50萬卡時(shí)，對INT8/FP16低精度算力、分布式訓(xùn)練框架兼容性及故障自愈能力高度依賴。金融行業(yè)用戶如招商銀行、平安科技將超算用于高頻交易策略回測與風(fēng)險(xiǎn)敞口計(jì)算，要求任務(wù)端到端延遲低于500毫秒，催生“超算即服務(wù)”（HPCaaS）模式的快速普及。2025年，阿里云、華為云等提供的超算云服務(wù)中，企業(yè)客戶占比達(dá)67.8%，平均資源利用率提升至73.5%，遠(yuǎn)高于科研用戶的41.2%（數(shù)據(jù)來源：中國信通院《超算云服務(wù)市場監(jiān)測報(bào)告2025Q4》）。盡管三類用戶在應(yīng)用場景上分野明顯，其底層技術(shù)需求卻日益趨同。首先，異構(gòu)融合架構(gòu)成為共同選擇——2025年科研、政府、企業(yè)用戶采購的超算系統(tǒng)中，支持CPU+GPU+NPU三模協(xié)同的比例分別達(dá)76.3%、82.1%和89.7%，反映出對AI增強(qiáng)型科學(xué)計(jì)算的普遍接納。其次，數(shù)據(jù)安全與合規(guī)框架高度一致，三類用戶均嚴(yán)格執(zhí)行《網(wǎng)絡(luò)安全法》《數(shù)據(jù)安全法》及《生成式AI服務(wù)管理暫行辦法》，對數(shù)據(jù)加密傳輸、訪問審計(jì)日志留存、模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)脫敏等環(huán)節(jié)提出同等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。再次，綠色算力成為剛性約束，2025年新建超算項(xiàng)目無論歸屬何類用戶，均需通過國家綠色數(shù)據(jù)中心認(rèn)證，液冷滲透率從2022年的18%躍升至2025年的63%，其中相變浸沒式液冷在東部高密度部署場景中占比達(dá)41%。最后，智能化運(yùn)維成為共性訴求，三類用戶均部署AIOps平臺(tái)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測準(zhǔn)確率超90%、資源調(diào)度響應(yīng)時(shí)間低于10秒，國家超算聯(lián)盟2025年發(fā)布的《智能運(yùn)維參考架構(gòu)》已被92%的省級以上超算中心采納。這種“表層分化、底層趨同”的需求格局，正推動(dòng)中國超算服務(wù)體系從“硬件為中心”向“場景—架構(gòu)—服務(wù)”三位一體演進(jìn)，為未來五年構(gòu)建彈性、安全、綠色的國家級算力基礎(chǔ)設(shè)施奠定用戶基礎(chǔ)。4.2新興領(lǐng)域（如大模型訓(xùn)練、氣候模擬、生物醫(yī)藥）對超算能力的新要求大模型訓(xùn)練、氣候模擬與生物醫(yī)藥等新興領(lǐng)域正以前所未有的深度和廣度重塑超算能力的技術(shù)邊界與服務(wù)范式。在大模型訓(xùn)練方面，參數(shù)規(guī)模持續(xù)突破萬億級門檻，2025年國內(nèi)頭部AI企業(yè)已普遍部署MoE（MixtureofExperts）架構(gòu)模型，單次訓(xùn)練任務(wù)動(dòng)用超3萬張A100/H800級別GPU，累計(jì)算力消耗達(dá)數(shù)萬PetaFLOP-day。以通義千問Qwen-Max為例，其訓(xùn)練過程調(diào)用國家超算無錫中心“神威·太湖之光”增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)與阿里云PAI平臺(tái)混合資源，總FP16算力峰值達(dá)18.7EFLOPS，數(shù)據(jù)吞吐帶寬需求超過1.2TB/s，對分布式通信效率提出極致要求——NCCL通信庫在萬卡集群中的AllReduce延遲需控制在8微秒以內(nèi)，否則訓(xùn)練收斂速度將下降30%以上（數(shù)據(jù)來源：《中國大模型基礎(chǔ)設(shè)施白皮書2025》，中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟）。此類場景不僅要求超算系統(tǒng)具備高密度低精度算力，更依賴高速互連網(wǎng)絡(luò)（如InfiniBandNDR或自研RoCEv2）、智能調(diào)度器（支持彈性容錯(cuò)與斷點(diǎn)續(xù)訓(xùn)）以及面向Transformer架構(gòu)優(yōu)化的編譯器棧。2025年，國產(chǎn)超算平臺(tái)通過集成昇騰910B與寒武紀(jì)MLU370-X8，構(gòu)建起支持ZeRO-3與FSDP混合并行策略的訓(xùn)練底座，在千億參數(shù)模型訓(xùn)練中實(shí)現(xiàn)每瓦特1.8TFLOPS的能效表現(xiàn)，較純GPU方案提升22%，但內(nèi)存容量墻仍是主要瓶頸——單節(jié)點(diǎn)顯存總量需突破3TB才能避免頻繁激活重計(jì)算，推動(dòng)HBM3e與CXL內(nèi)存池化技術(shù)加速落地。氣候模擬領(lǐng)域?qū)Τ愕奶魬?zhàn)集中于時(shí)空分辨率躍升與多物理場耦合復(fù)雜度。2025年，中國氣象局聯(lián)合國家超算廣州中心發(fā)布的“地球系統(tǒng)模式CAS-ESM3.0”，首次實(shí)現(xiàn)全球1公里網(wǎng)格、分鐘級時(shí)間步長的實(shí)時(shí)模擬，單次7天預(yù)報(bào)任務(wù)需調(diào)用12.8萬個(gè)CPU核心與4.2萬個(gè)GPU核心，總浮點(diǎn)運(yùn)算量達(dá)2.1ZettaFLOPs，數(shù)據(jù)生成速率高達(dá)45PB/日（數(shù)據(jù)來源：《中國地球系統(tǒng)模擬進(jìn)展報(bào)告2025》，中國科學(xué)院大氣物理研究所）。該模式整合大氣、海洋、陸面、冰蓋、碳循環(huán)五大子系統(tǒng)，跨模塊數(shù)據(jù)交換頻次達(dá)每秒17億次，對I/O帶寬與存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)提出嚴(yán)苛要求——Lustre并行文件系統(tǒng)需支持200GB/s聚合寫入帶寬，同時(shí)引入分層緩存機(jī)制將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)命中率提升至93%。更關(guān)鍵的是，極端天氣事件預(yù)測要求超算具備“近實(shí)時(shí)響應(yīng)”能力，從數(shù)據(jù)同化到預(yù)報(bào)輸出的端到端延遲必須壓縮至30分鐘以內(nèi)，這推動(dòng)了“計(jì)算—存儲(chǔ)—網(wǎng)絡(luò)”一體化架構(gòu)的演進(jìn)。國家超算深圳中心在“鵬城云腦III”中部署的異構(gòu)加速節(jié)點(diǎn)，通過將NVIDIAGraceHopper超級芯片與CXL3.0內(nèi)存擴(kuò)展器結(jié)合，使單節(jié)點(diǎn)內(nèi)存容量達(dá)12TB，支撐全耦合模式在1024節(jié)點(diǎn)規(guī)模下實(shí)現(xiàn)91.7%的強(qiáng)擴(kuò)展效率。此外，氣候模擬對FP64雙精度算力的依賴仍不可替代，2025年新建氣候?qū)Ｓ贸阒?，F(xiàn)P64算力占比平均達(dá)68.4%，遠(yuǎn)高于AI訓(xùn)練集群的不足5%，凸顯科學(xué)計(jì)算與人工智能對硬件架構(gòu)的差異化訴求。生物醫(yī)藥領(lǐng)域則將超算能力推向分子尺度與生命系統(tǒng)的交叉前沿。AlphaFold3發(fā)布后，國內(nèi)藥企與科研機(jī)構(gòu)加速布局蛋白質(zhì)-配體-核酸多模態(tài)相互作用預(yù)測，單次全原子分子動(dòng)力學(xué)模擬（如新冠病毒S蛋白與ACE2受體結(jié)合過程）需追蹤超1億個(gè)粒子在微秒級時(shí)間尺度的軌跡，計(jì)算復(fù)雜度呈O(N2)增長。2025年，中科院上海藥物所依托國家超算昆山中心構(gòu)建的“智藥超算平臺(tái)”，集成專用生物計(jì)算加速卡（如D.E.ShawResearch的Anton3兼容架構(gòu)），在AMBER力場下實(shí)現(xiàn)每納秒模擬耗時(shí)僅1.8小時(shí)，較傳統(tǒng)CPU集群提速47倍；同期，華大基因利用超算進(jìn)行百萬級單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，單任務(wù)內(nèi)存峰值達(dá)28TB，依賴RDMAoverConvergedEthernet（RoCE）網(wǎng)絡(luò)將跨節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步延遲壓至15微秒以下（數(shù)據(jù)來源：《中國生物醫(yī)藥算力應(yīng)用藍(lán)皮書2025》，中國生物工程學(xué)會(huì)）。新藥研發(fā)流程中，虛擬篩選環(huán)節(jié)需在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成十億級化合物庫的對接打分，推動(dòng)INT4/INT8低精度推理與向量數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)融合，華為云盤古藥物分子大模型在昇騰集群上實(shí)現(xiàn)每秒1200萬分子的篩選吞吐量。與此同時(shí)，冷凍電鏡三維重構(gòu)對圖像處理算力的需求激增——單個(gè)病毒顆粒重構(gòu)需處理50萬張2K×2K圖像，總數(shù)據(jù)量超200TB，依賴GPU加速的Relion或CryoSPARC軟件棧，2025年國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（北京）通過部署液冷超算節(jié)點(diǎn)，將3.5?分辨率結(jié)構(gòu)解析周期從14天縮短至36小時(shí)。此類應(yīng)用不僅要求高吞吐并行計(jì)算，更強(qiáng)調(diào)多模態(tài)數(shù)據(jù)融合能力，促使超算平臺(tái)集成圖計(jì)算引擎（用于靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析）與隱私計(jì)算模塊（保障患者基因數(shù)據(jù)合規(guī)使用），形成“計(jì)算—智能—安全”三位一體的生物醫(yī)藥算力新范式。上述三大領(lǐng)域共同指向超算能力的結(jié)構(gòu)性升級：算力形態(tài)從單一峰值性能轉(zhuǎn)向多精度混合供給，系統(tǒng)架構(gòu)從通用同構(gòu)走向領(lǐng)域定制異構(gòu)，服務(wù)模式從資源交付進(jìn)化為知識(shí)嵌入。2025年，中國超算用戶在上述新興領(lǐng)域的算力消耗占比已達(dá)58.7%，首次超過傳統(tǒng)工程仿真與基礎(chǔ)科研（數(shù)據(jù)來源：國家高性能計(jì)算環(huán)境監(jiān)測中心《2025年度算力消費(fèi)結(jié)構(gòu)報(bào)告》）。這一轉(zhuǎn)變倒逼超算基礎(chǔ)設(shè)施在硬件層強(qiáng)化Chiplet異構(gòu)集成與光互連，在系統(tǒng)層構(gòu)建AI原生調(diào)度與數(shù)據(jù)流水線，在應(yīng)用層沉淀領(lǐng)域知識(shí)圖譜與自動(dòng)化工作流。未來五年，隨著Z級超算預(yù)研深入與量子-經(jīng)典混合架構(gòu)成熟，大模型訓(xùn)練將邁向“世界模型”構(gòu)建，氣候模擬將實(shí)現(xiàn)城市街區(qū)級數(shù)字孿生，生物醫(yī)藥將貫通“基因—蛋白—器官—個(gè)體”全鏈條仿真，三者對超算的共性需求將聚焦于極致能效、無縫擴(kuò)展與可信智能，驅(qū)動(dòng)中國超算從“性能領(lǐng)先”向“價(jià)值創(chuàng)造”躍遷。應(yīng)用領(lǐng)域算力消耗占比（%）大模型訓(xùn)練32.4氣候模擬18.9生物醫(yī)藥7.4傳統(tǒng)工程仿真與基礎(chǔ)科研41.3合計(jì)100.04.3邊緣超算與云邊協(xié)同模式的潛在增長空間邊緣超算與云邊協(xié)同模式的潛在增長空間正隨著智能終端爆發(fā)、實(shí)時(shí)決策需求激增以及國家“東數(shù)西算”工程縱深推進(jìn)而迅速打開。2025年，中國邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署數(shù)量已突破480萬個(gè)，其中具備超算級推理或輕量訓(xùn)練能力的邊緣智能節(jié)點(diǎn)達(dá)67.3萬個(gè)，覆蓋智能制造、智慧交通、能源巡檢、應(yīng)急響應(yīng)等高時(shí)效性場景（數(shù)據(jù)來源：中國信息通信研究院《邊緣智能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展白皮書2025》）。此類節(jié)點(diǎn)不再局限于傳統(tǒng)邊緣服務(wù)器的低功耗CPU架構(gòu)，而是集成NPU、FPGA或定制ASIC加速單元，單節(jié)點(diǎn)INT8算力普遍達(dá)到128TOPS以上，部分工業(yè)視覺檢測節(jié)點(diǎn)甚至搭載寒武紀(jì)MLU370-S4或華為昇騰310B，實(shí)現(xiàn)每瓦特15TOPS的能效比，滿足產(chǎn)線毫秒級缺陷識(shí)別需求。在電力行業(yè)，國家電網(wǎng)已在27個(gè)省級公司部署“邊緣超算盒子”，內(nèi)嵌自研AI芯片“伏羲”，對輸電線路無人機(jī)巡檢視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，單設(shè)備日均處理4K視頻流超200小時(shí)，缺陷識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)98.6%，將人工復(fù)核工作量降低83%。此類邊緣超算單元雖算力規(guī)模遠(yuǎn)低于中心超算集群，但其低延遲、高可靠、本地化處理特性，使其成為國家算力網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的“神經(jīng)末梢”。云邊協(xié)同架構(gòu)在此背景下演進(jìn)為“中心訓(xùn)練—邊緣推理—反饋優(yōu)化”的閉環(huán)體系，推動(dòng)超算資源從集中式壟斷向分布式協(xié)同轉(zhuǎn)型。2025年，全國已有19個(gè)國家級超算中心與超過300個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)建立動(dòng)態(tài)調(diào)度通道，通過統(tǒng)一資源描述語言（如KubernetesCRD擴(kuò)展）和輕量化調(diào)度代理（如EdgeScheduler），實(shí)現(xiàn)任務(wù)在云邊之間的毫秒級遷移。以自動(dòng)駕駛為例，小鵬汽車聯(lián)合國家超算長沙中心構(gòu)建的“車路云一體化”平臺(tái)，在城市主干道部署2100個(gè)邊緣超算節(jié)點(diǎn)，每節(jié)點(diǎn)配備4顆地平線J6M芯片，提供總計(jì)864PFLOPS的邊緣推理能力；同時(shí)，云端超算集群每日聚合百萬輛車端數(shù)據(jù)，進(jìn)行增量模型訓(xùn)練，并將更新后的感知模型通過5G切片網(wǎng)絡(luò)在15分鐘內(nèi)下發(fā)至全部邊緣節(jié)點(diǎn)，形成“感知—決策—學(xué)習(xí)—進(jìn)化”的實(shí)時(shí)閉環(huán)。該模式顯著降低中心帶寬壓力——據(jù)測算，若將所有原始傳感器數(shù)據(jù)回傳至中心處理，單城市日均流量將超12PB，而采用云邊協(xié)同后，僅需上傳結(jié)構(gòu)化特征與異常樣本，流量壓縮至0.8PB，降幅達(dá)93.3%（數(shù)據(jù)來源：中國汽車工程研究院《智能網(wǎng)聯(lián)汽車算力協(xié)同白皮書2025》）。此類協(xié)同不僅提升系統(tǒng)響應(yīng)效率，更強(qiáng)化數(shù)據(jù)隱私保護(hù)，符合《個(gè)人信息保護(hù)法