中国算力发展报告（2024年）

版权声明 本报告版权属于2024中国算力大会，并受法律保护转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的：应注明“来源：《中国算力发展报告（2024年）》”。违反上述声明者，将追究其相关法律责任。 前言 2024年4月，国家发展改革委办公厅、国家数据局综合司印发《数字经济2024年工作要点》，提出“适度超前布局数字基础设施，深入推进信息通信网络建设，加快建设全国体化算力网，全面发展数据基础设施”。随着新一轮科技革命和产业变革加速演进，算力已成为推动产业升级和社会进步的重要驱动力，深入推进算力产业的高质量发展将有效激发数据要素创新活力，加速数字产业化和产业数字化进程，并催生出新产业、新业态、新模式，充分发挥算力对经济发展效能的放大、叠加、倍增作用。 为梳理国内外算力产业发展态势，明确我国算力产业的战略布局与发展路径，中国信息通信研究院编制《中国算力发展报告（2024年）》。报告聚焦国内外算力发展现状，全面梳理全球算力产业建设情况，系统归纳我国算力产业建设成效，深入部析我国算力产业的建设路径与发展趋势，并提出算力产业高质量发展建议，为提升算力中心的技术水平与综合能力提供科学指导和理论依据，助力完善算力产业生态，推动我国算力产业发展迈向新高度 时间仓促，报告仍有诸多不足，愿请各界批评指正。后续我们将不断更新完善，如有意见建议请联系中国信息通信研究院研究团队：dceco@caict.ac.cn 目录 一、全球算力发展现状 （一）算力规模稳定增长（二）算力产业蓬勃发展（三）关键领域政策深化（四）国际竞争不断加剧 、中国算力发展现状。 （）数据要素市场活跃，算力产业规模完备（二）算力形态多元发展，智能算力需求旺盛11（三）算力产业全面建设，东数西算成效显著。20（四）算力应用深化赋能，数字经济繁荣发展 三、中国算力产业发展分析.25 （一）算力关键技术创新，国产芯片蓄势待发25（二）数字技术送代升级，基础设施智能建设.27（三）双碳战略高效实施，算力中心绿色发展28（四）计算资源供给平衡，算力网络高效调度四、中国算力产业高质量发展建议.33（）强化战略引领，全面构建政策标准体系.33（二）优化资源配置，科学布局算力基础设施34（三）聚焦前沿科技，加速送代领域核心技术.34（四）加强行业联动，探索形成产业协同生态35 图目录 图1全球服务器微处理器出货量图2全球服务器GPU市场收入图3全球服务器FPGA市场收入图42023年全球服务器出货量图52023年全球服务器市场份额图62023年全球算力规模图7我国在用算力中心机架规模10图8我国在用算力中心PUE值11图92023年我国CPU服务器市场份额13图102023年我国定制边缘服务器垂直行业市场占比.19图11.2023年我国算力中心机架布局2图122023年我国算力行业应用分布情况.图13算力中心绿色等级优秀案例29图14算力平台展示大屏31 表目录 表1CPU各类架构概览12表2智能算力主要芯片类型14表3国家超级计算中心概览16表4国内芯片公司概览 一、全球算力发展现状 （一）算力规模稳定增长 全球数据总量稳定增长。IDC数据显示，到2027年，全球非结构化数据将占到数据总量的86.8%，达到246.9ZB，全球数据总量从103.67ZB增长至284.30ZB，复合年均增长率为22.4%，保持稳定增长态势。大规模数据不仅消耗更多计算资源，对于算力的性能也提出了更高要求。 全球算力规模持续提升。据中国信息通信研究院数据显示，截至2023年底，全球算力总规模达到910EFLOPS（FP32），同比增长40%，呈现高速增长态势。其中，通用算力规模为551EFLOPS（FP32），智能算力规模为335EFLOPS（FP32），超算算力规模为24EFLOPS（FP32）。 全球算力结构深刻变革。随着全球非结构化数据（文本、图片、语音、视频等）急剧扩增，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，全球智能算力需求持续增长。截至2023年底，全球智能算力规模同比增长达136%，其增速远超算力总规模增速，智能算力逐渐占据重要地位。 （二）算力产业蓬勃发展 服务器微处理器（CPU）方面，2023年全球出货量达到2630万（Unit），同比下降28.5%。IDC2023年第4季度数据显示，Intel和AMD市场占有率较高。Intel全球服务器微处理器市场份额占比 为68.4%，同比下降6.0%；AMD市场份额达到20.8%，同比增长2.5%；其余市场份额分别由AWS、Ampere、IBM以及其他厂商占据。IDC预计2028年全球服务器微处理器出货量将达到4000万（Unit），2023-2028年复合年均增长率达8.8%，详情参见图1。 服务器GPU方面，2023年全球市场收入达279.34亿美元，如图2所示，近四年总体呈现持续增长态势。由于GenAI超大型计算机广泛采用H100、H800和A100，英伟达数据中心业务激增，在GPU市场继续占据主要地位，IDC2023年第4季度数据显示，英伟达市场份额高达95.9%，AMD和Intel分别占据3.9%和0.2%。此外从短期来看，服务器GPU全球市场收入还将持续增长，预计2028年将达到906.86亿美元 来源：IDC、中国信息通信研究院 服务器FPGA方面，2023年全球市场收入为15.78亿美元，详情参见图3。其市场份额几乎由Intel与AMD全部占据，IDC2023年第4季度数据显示，Intel和AMD分别占据全球市场85.3%和14.7%。目前缺乏在异构环境中使用FPGA的跨平台开发工具，或将为FPGA未来的大规模应用带来负面影响，根据IDC预测，20242027年全球服务器FPGA市场收入仍将保持增长态势，但速度会有所减缓。 服务器方面，据IDC数据显示，2023年全球服务器出货量达1197万台，较2022年下降19.4%。如图4所示，戴尔、HPE/新华三、浪潮、联想、Supermicro位居前五，Top5厂商出货量共计490万台，总占比达40.9%。2023年全球服务器市场收入达1309亿美元，较2022年增加10.9%。如图5所示，戴尔以11.5%的市场份额位居榜首，HPE/新华三、IEIT/浪潮动力系统、Supermicro、联想位列第二至第五，其市场份额分别为11.0%、6.6%、6.2%、4.6%，五家厂商市场总收入达521亿美元， （三）关键领域政策深化 随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进，算力已成为数字时代的关键生产力，全球主要国家和地区纷纷认识到算力在推动社会数字化转型中的核心作用，竞相加大算力基础设施的布局投入深化关键领域政策，为算力产业的蓬勃发展提供坚实基础。 美国2022年拜登正式签署《芯片与科学法案》，通过大量资金支持来加强美国半导体生产和研发能力，减少对国外供应链的依赖。2023年部署《国家量子计划重新授权法案》，将《国家量子计划法案》的支持期限延长至2028财年，并计划在十年内追加超过48.75亿美元，用于量子信息领域的基础研究、人才培养和产业联盟建设。此外，还发布了系列出口管制规则，限制先进计算集成电路、超级计算机以及半导体制造设备出口，以保持美国在前沿技术领域的全球领先地位 日本2022年发布《人工智能战略2022》，将人工智能置于科技创新和经济增长战略的核心位置，并确立一体化的人工智能技术体系，以提升日本科技产业竞争力。2023年修订《半导体和数字产业战略》，旨在加快半导体基础设施建设、研发颠覆性半导体技术以及促进产业链协同发展。 欧盟2023年欧洲《芯片法案》正式生效，通过“欧洲芯片计划促进关键技术产业化，鼓励公共和私营企业对芯片制造商及其供应商的制造设施进行投资，以推动为欧洲半导体领域工业基地的发展，加强研究和创新，并为欧洲应对未来芯片供应危机做好准备。同年 发布《2023-2024年数字欧洲工作计划》，概述了未来几年有关关键信息技术的政策重点，并表示将投入1.13亿欧元用于改善云服务安全性、创设人工智能实验及测试设施以及提升各个领域的数据共享水平。《2030年数字十年政策方案》也提出加强欧盟范围内传输、计算和数据基础设施建设”，以实现欧盟2030年数字化转型的共同目标。 英国2024年发布《数字发展战略2024-2030》，提出将努力实现数字化转型、数字包容、数字责任、数字可持续性四大目标，优先发展数字公共基础设施和人工智能。此外，英国将进行新轮投资，约3.88亿英镑将用于支持科研与创新基础设施建设，以保持英国在未来科研与创新领域的关键地位 （四）国际竞争不断加剧 算力是信息产业的重要组成部分，是衡量一个国家数字经济发展水平、实现经济社会数字化转型、适应新科技革命和产业变革的关键指标。国际算力竞争直观表现为算力规模和算力占比的竞争，中国信息通信研究院数据显示，截至2023年底，美国、中国算力规模位列前两名。全球算力占比方面，美国、中国、日本、德国、英国、加拿大的算力占比分别为32%、26%、5%、4%、3%、3%，全球超过70%的算力集中在上述六个国家（详情参见图6）。 总体而言，中美两国在全球算力竞争中居领先地位。美国凭借其庞大的经济总量和高度发达的数字化水平，连续多年位居全球信息产业领先地位。我国信息化起步虽晚于美、日、欧等发达经济体，但在算力技术研发、基础设施建设及科技产业发展方面具备卓越实力与独特优势，是全球算力竞争格局中不可或缺的重要力量。相较于中美两国，日本与欧盟在一定程度上受限于算力需求体量和先进技术水平，其算力产业仍具有一定发展空间。 二、中国算力发展现状 （一）数据要素市场活跃，算力产业规模完备 我国数据要素市场日趋活跃。2023年，数字中国建设取得积极进展。数据基础制度建设步伐加快，上下联动、横向协同的全国数据工作体系初步形成。我国数据生产总量达32.85ZB，同比增长22.44%，总体呈现稳步增长态势。截至2023年底，我国数据存储总量达1.73ZB，算力需求持续增长。1 我国算力规模高速增长。截至2023年底，我国在用算力中心机架总规模达到810万标准机架（以功率2.5于瓦为-个标准机架）：与2022年底相比，增长24.2%，详情参见图7。算力总规模超过230EFLOPS（FP32），位居全球第二。存力规模达到约1200EB，先进存储容量占比超过25%。2 我国算力中心网络质量显著提升。近年来，我国网络架构不断优化，截至2023年底，国家级骨于直联点增长到26个，骨干网互联带宽扩容到40T。从接入网络层级来看，我国在用算力中心58.3%连接骨干网。从接入带宽来看，我国在用算力中心出口带宽平均为821Gbit/s，在用机架平均带宽约885Mbit/s。3 我国算力中心能效水平日益提高。截至2023年底，我国算力中心总耗电量约为1500亿千瓦时，同比增长15%。在用算力中心平均PUE为1.48，与2022年的1.52相比有所改善，详情参见图8。在用 超大型算力中心平均PUE为1.33，大型算力中心平均PUE为1.43 规划在建算力中心平均设计PUE约为1.29。4 （二）算力形态多元发展，智能算力需求旺盛 数字经济时代，算力已成为推动社会进步的重要力量。当前我国算力领域呈现出多种技术形态并存的发展态势，从通用计算到专用加速器，从硬件加速到软件优化，多样化的算力技术形态正被开发以满足不同行业和应用场景的需求。 1.通用算力 通用算力是指能够处理多种类型计算任务的计算能力，通常由通用处理器CPU（CentralProcessingUnit）提供，主要包括X86、ARM、MIPS、Power、RISC-V、Alpha等，详情参见表1。通用算力的主要特点是灵活性高，能够处理从办公软件、网页浏览到简单数据处理等各种任务，因此广泛应用于个人计算机、企业服务器和云计算平台等领域，能够满足大多数日常计算需