2025年科学计算行业发展研究报告

前言 随着大模型与科学智能应用的加速渗透，决定模型能力上限的关键因素正从更大的参数规模转向更高质量的数据供给：一方面，大模型的训练、对齐与持续迭代对高质量、结构化、可追溯数据集的依赖显著增强，高质量数据已成为决定模型泛化能力与可靠性的关键生产要素。另一方面，在产业与科研场景中，受实验成本高昂、周期漫长、数据敏感性与合规约束严格，以及采集标注标准不一等多重现实因素制约，高质量数据集长期处于稀缺状态；加之真实数据往往难以覆盖长尾工况与复杂条件，致使“有效数据供给不足”成为科学智能规模化落地的核心瓶颈。在这种背景下，算力需求不再局限于通用训练，而是进一步扩展到高精度仿真、高质量数据生成，以及“仿真—训练—验证”协同迭代的全流程能力。在“数据生成—模型训练—生态反馈”的闭环中，科学计算主要承担数据生成与计算验证职责，是高质量科研数据的重要来源，也是科研算力体系的核心支撑。面向这一趋势，双精度与混合精度计算、超大规模并行与高效调度、高速互联与PB/EB级数据吞吐，以及在能效与可控性约束下的系统级协同优化，正在成为科学计算平台演进的共性门槛与重点布局方向。 本报告首先厘清科学计算的产业边界与研究口径，系统阐释其概念内涵，辨析其与传统超算、AI计算的融合演进与本质差异，并构建“技术类型×应用领域”的分类框架，全景映射从上游基础设施、中游平台服务到下游应用场景的产业链结构。 在此基础上，报告深入剖析关键技术趋势与核心门槛，量化测算 市场规模并进行前瞻性预测；同时，聚焦生物医药、高端装备、集成电路、新能源、新材料、合成生物、地球科学及低空经济等八大典型场景进行深度案例解析。最后，报告统筹研判全球与我国的政策布局及产业布局，旨在为产业各方提供一套可对标、可验证、可落地的决策参考依据。 目录 一、科学计算研究框架与合规口径..........................................................................1 （一）科学计算的概念....................................................................................1（二）科学计算与传统超算、AI计算的融合与差异...................................4（三）科学计算行业的分类框架....................................................................6（四）行业研究数据口径..............................................................................10二、科学计算产业链结构与生态体系....................................................................11（一）上游：基础设施层..............................................................................13（二）中游：计算平台与服务层..................................................................14（三）下游：应用场景层..............................................................................18三、科学计算关键技术趋势与门槛........................................................................20（一）传统芯片架构的局限与科学计算挑战................................................20（二）科学计算算力、架构与生态的演进趋势..........................................21（三）科学计算的技术门槛分析..................................................................25四、市场规模与增速测算........................................................................................30（一）全球科学计算市场概览......................................................................30（二）中国科学计算市场规模拆分与预测..................................................30（三）中国市场结构及增长趋势分析..........................................................33（四）中国科学计算市场前景展望..............................................................36五、典型应用场景....................................................................................................36（一）生物医药..............................................................................................37（二）高端装备..............................................................................................38（三）集成电路..............................................................................................39（四）新能源..................................................................................................40（五）新材料..................................................................................................41（六）合成生物..............................................................................................41（七）地球科学..............................................................................................42（八）低空经济..............................................................................................43 六、全球科学计算产业布局....................................................................................43（一）国际科学计算政策布局......................................................................43（二）我国科学计算政策布局......................................................................45（三）全球主要企业布局..............................................................................47 图目录 图1科学计算产业链生态图...........................................................................12图2科学计算领域主要参与企业图...............................................................13图3中国超算中心发展阶段与代表系统演进示意图...................................25图4中国科学计算市场规模预测图...............................................................32图5中国科学计算市场结构...........................................................................34图62024年中国科学计算各下游行业市场规模占比...................................35图7中国科学计算市场分学科情况2024-2029E..........................................36图8主流处理器架构计算性能与灵活性对比示意图...................................52 表目录 表1智算与科学计算对比表.............................................................................5表2科学计算技术门槛分析表.......................................................................29 一、科学计算研究框架与合规口径 （一）科学计算的概念 科学智能是面向科学研究领域的新兴方向，可概括为“数据生成—模型训练—生态反馈”三个环节。其中，科学计算定位于数据生成阶段，是高质量科研数据的重要来源和科研算力的核心支撑。其通过高性能计算（HPC）提供强大的算力基础，并结合高精度数值仿真手段，在计算机中重建真实科学过程，从而为后续的智能模型训练提供可靠的数据输入。科学计算与模型训练和智能应用落地共同构成了科研范式的闭环，被广泛认为是继实验科学、理论科学、计算科学和数据密集型科学之后的人工智能驱动科研的“第五范式”。在这一范式中，模型驱动的仿真方法与数据驱动的学习方法双向融合：一方面，人工智能为科学研究提供了全新工具，加速知识发现；另一方面，科学研究提出的高复杂度任务与复杂的约束场景反向驱动AI技术演进，形成持续的创新牵引。当前的科学智能产业生态涵盖了底层超算/智算中心等算力基础设施、仿真软件与科研数据资源、智能算法模型，以及面向科研和工程的应用服务，形成了从算力供给到智能科研应用的完整体系。科学智能作为新兴产业具有广阔的发展空间，而科学计算正是这一体系中以数据产生与模型求解为特征的核心支柱。 1.科学计算定位：数据生成环节的核心能力 科学计算在科学智能闭环中承担“数据生成”的核心职能，能力本质由高性能算力与高精度数值仿真共同构成。在算力侧，科学计算提供稳定可扩展的算力底座，重点解决“算力供给与算效提升”，典型能 力包括双精度（FP64）高精度计算、超大规模并行与调度，以及面向海量数据的高吞吐处理；在需求侧，随着效率、能耗比、可控性