算力成數(shù)字經(jīng)濟新引擎和戰(zhàn)略競爭新焦點 2022年我國市場迎來重大戰(zhàn)略機遇期

算力成數(shù)字經(jīng)濟新引擎和戰(zhàn)略競爭新焦點2022年我國市場迎來重大戰(zhàn)略機遇期一、行業(yè)基本概述從狹義上看，算力是設備通過處理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)特定結果輸出的計算能力。2018年諾貝爾經(jīng)濟學獎獲得者WilliamD.Nordhaus在《計算過程》一文中提出：“算力是設備根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)的改變，每秒可處理的信息數(shù)據(jù)量”。算力實現(xiàn)的核心是CPU、GPU、FPGA、ASIC等各類計算芯片，并由計算機、服務器、高性能計算集群和各類智能終端等承載，海量數(shù)據(jù)處理和各種數(shù)字化應用都離不開算力的加工和計算。算力數(shù)值越大代表綜合計算能力越強，常用的計量單位是每秒執(zhí)行的浮點數(shù)運算次數(shù)(Flops，1EFlops=10^18Flops)。據(jù)測算，1EFlops約為5臺天河2A超級計算機，或者25萬臺主流雙路服務器，或者200萬臺主流筆記本的算力輸出。從廣義上看，算力是數(shù)字經(jīng)濟時代新生產(chǎn)力，是支撐數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的堅實基礎。數(shù)字經(jīng)濟時代的關鍵資源是數(shù)據(jù)、算力和算法，其中數(shù)據(jù)是新生產(chǎn)資料，算力是新生產(chǎn)力，算法是新生產(chǎn)關系，構成數(shù)字經(jīng)濟時代最基本的生產(chǎn)基石。現(xiàn)階段5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術的高速發(fā)展，推動數(shù)據(jù)的爆炸式增長和算法的復雜程度不斷提高，帶來了對算力規(guī)模、算力能力等需求的快速提升，算力的進步又反向支撐了應用的創(chuàng)新，從而實現(xiàn)了技術的升級換代、應用的創(chuàng)新發(fā)展、產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷壯大和經(jīng)濟社會的持續(xù)進步。隨著5G商用步伐的加快，物與物之間的連接不斷深化，算力在自動駕駛、智慧安防、智慧城市等領域的應用不斷擴大，邊緣計算以及霧計算的需求日益增加，算力范疇和邊界仍在不斷擴展。結合算力的內(nèi)涵和特點，我國算力發(fā)展的總體框架可以從算力規(guī)模、算力環(huán)境和算力應用三個維度進行構建。在數(shù)字經(jīng)濟時代，算力規(guī)模是國家和地區(qū)數(shù)字化生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要指標，算力環(huán)境是我國新生產(chǎn)力發(fā)展的重要條件，算力應用反映了我國新生產(chǎn)力的需求狀況。算力環(huán)境為算力規(guī)模發(fā)展提供堅實支撐，算力應用拉動算力規(guī)模的增長，三者相互促進、協(xié)同發(fā)展。算力規(guī)模在現(xiàn)階段重點包括基礎算力、智能算力和超算算力三部分，分別提供基礎通用計算、人工智能計算和科學工程計算。基礎通用算力主要基于CPU芯片的服務器所提供的計算能力；智能算力主要是基于GPU、FPGA、ASIC等芯片的加速計算平臺提供人工智能訓練和推理的計算能力；超算算力主要是基于超級計算機等高性能計算集群所提供的計算能力。算力環(huán)境主要包括網(wǎng)絡環(huán)境和算力投入等因素，持續(xù)優(yōu)化的網(wǎng)絡環(huán)境為算力發(fā)展提供堅實支撐，大規(guī)模算力投入將會對算力增長產(chǎn)生直接和間接的推動作用。

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國算力成數(shù)字經(jīng)濟行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與未來前景預測報告（2022-2029年）》顯示，算力應用主要包括消費應用和行業(yè)應用，消費和行業(yè)應用帶來了對算力規(guī)模、算力能力等需求的快速提升，算力的進步又反向推動了應用的發(fā)展。

二、市場發(fā)展現(xiàn)狀算力行業(yè)是一個典型的依賴人才驅動的行業(yè)，對于計算機等相關人才的需求量較大，良好的社會學習氛圍能有效提升行業(yè)的人才基礎儲備。在數(shù)字經(jīng)濟時代，算力正成為新生產(chǎn)力。當前5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息通信技術加速創(chuàng)新突破，數(shù)據(jù)的爆炸式增長、算法復雜度的不斷提高，以及應用場景的日益多元化，推動算力需求和要求不斷升級，全球算力多樣化態(tài)勢日益凸顯，創(chuàng)新步伐進一步加快，算力成為數(shù)字經(jīng)濟新引擎和戰(zhàn)略競爭新焦點。1、全球市場近年來隨著全球范圍內(nèi)芯片、服務器、超級計算機等行業(yè)的發(fā)展，全球算力規(guī)模得以快速增長，同時受益于行業(yè)信息化建設的推進，全球算力的需求量不斷增長，推動全球算力市場規(guī)模從2017年的329.11億美元增長到2021年的958.09億美元，CAGR為30.62%。根據(jù)《2021-2022全球計算力指數(shù)評估報告》，中國和美國同處于算力領跑者陣營，在全球經(jīng)濟下行的情況，中國經(jīng)濟仍然保持了穩(wěn)健增長，伴隨著數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟的加速融合，中國服務器保持了快速健康的增長態(tài)勢。因此，從全球算力區(qū)域市場規(guī)模的總體分布情況來看，2021年世界算力需求最多的地區(qū)為亞洲地區(qū)，該地區(qū)市場規(guī)模約占全球總體市場規(guī)模的40%；其次是北美地區(qū)，其市場規(guī)模約占全球總體市場規(guī)模的38%；歐洲市場規(guī)模占比約為12%；其他地區(qū)占比約為10%。而總體看，中國、美國、日本和歐盟在全球算力競爭中占有優(yōu)勢，這些國家的互聯(lián)網(wǎng)和ICT企業(yè)是算力競爭的主要參與者。作為世界高性能計算領域規(guī)模最大的權威會議之一，國際高性能計算大會每半年公布一次全球超級計算機TOP500榜單。在2021年6月公布的最新榜單中，從系統(tǒng)上榜數(shù)量來看，聯(lián)想、浪潮、HPE排名前三，市場占比分別為36.8%、11.6%、9%。從算力來看，F(xiàn)ujitsu、聯(lián)想、HPE排名前三，總算力市場份額分別為19.8%、15.1%、11.1%。2、中國市場2020年，新冠肺炎疫情席卷全球，對我國經(jīng)濟造成較大沖擊，疊加周期性經(jīng)濟波動，對經(jīng)濟增長帶來較大下行壓力。在復雜嚴峻的發(fā)展環(huán)境下，我國算力規(guī)模依然保持強勁增長，算力結構持續(xù)演化，創(chuàng)新水平、發(fā)展環(huán)境和應用需求不斷提升，成為支撐我國經(jīng)濟高質量發(fā)展的堅實基礎。2021年，我國算力產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達到2055.1億元，同比增長11.47%，保持較高的增長速度。其中智能計算中心是人工智能算力發(fā)展的重要方向。過去10年中，用于人工智能的訓練模型的計算資源激增，AI訓練的計算復雜度每年猛增10倍，人工智能計算已成為主流的計算形態(tài)。截止2021年，算力行業(yè)在人工智能領域市場規(guī)模約為431.6億元。同時隨著5G網(wǎng)絡、邊緣計算的規(guī)模建設,新興應用將加速驅動數(shù)據(jù)處理由云端向邊側、端側的擴散，邊端計算能力持續(xù)增長，算力泛在化已成趨勢，帶動各種計算設備的巨大需求。未來隨著邊端設備種類的豐富，個人PC甚至家庭網(wǎng)關都將可能作為算力的節(jié)點，手機、智能汽車等智能終端的普及形成了數(shù)據(jù)就近處理和泛在計算處理的場景，由此也將促進用戶周邊信息化空間內(nèi)，不同距離、不同規(guī)模的算力相互協(xié)同和聯(lián)動，呈現(xiàn)“云-邊-端”三級計算架構。目前5G泛終端已達20類，涵蓋VR/AR頭顯、CPE、工業(yè)級路由器/網(wǎng)關、無人機、機器人、車輛OBU等眾多品類，將率先在工業(yè)、醫(yī)療等非成本敏感領域率先普及并迭代演進，并對文化教育、休閑娛樂方式等產(chǎn)生顛覆性變革。海量的數(shù)據(jù)基礎也使得大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)在算力的加持下有望得到加速發(fā)展。截止2021年，算力行業(yè)在大數(shù)據(jù)領域的應用規(guī)模約為411億元。二、行業(yè)供需規(guī)模1、供應情況隨著疫情結束后市場需求回暖以及國家將加快5G、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等七大領域新型基礎設施的建設進度，以及云計算、人工智能、邊緣計算和5G等新興技術在行業(yè)的深度應用，中國服務器市場需求旺盛，服務器出貨量也隨之不斷增長。2021年中國X86服務器出貨量為391萬臺，同比增長約11.7%。截止2021年，我國算力供給規(guī)模大約為215Eflops。預計未來相當長的一段時期，CPU的性能還將保持持續(xù)提升，新的功能、特性不斷增加。根據(jù)目前主流CPU研發(fā)企業(yè)的公開數(shù)據(jù)，CPU的性能增長和功能增加主要依靠處理器體系結構和微結構的改進、SoC集成創(chuàng)新、先進制造工藝及先進封裝水平提升、面向典型行業(yè)應用的設計優(yōu)化等技術手段來實現(xiàn)。2、需求情況中國是全球重要的CPU消費市場，計算機用戶基數(shù)龐大。在科技領域競爭加劇的大背景下，我國政府對國產(chǎn)CPU的支持力度逐步加大，在電子政務、能源、交通、金融、通信等關鍵信息基礎設施領域，國產(chǎn)CPU應用已在全國逐步鋪開。隨著國產(chǎn)CPU性能的不斷提高和軟件生態(tài)的不斷完善，基于國產(chǎn)CPU的信息產(chǎn)品已經(jīng)得到批量應用。對信息安全、供應鏈安全要求相對較高的領域，均是國產(chǎn)CPU的優(yōu)勢市場，伴隨著未來信息化的加速，桌面、服務器CPU的需求量將大幅增加。據(jù)統(tǒng)計，截止2021年，我國IT行業(yè)數(shù)據(jù)總量約為17.29ZB，保持較高的增長速度。對于大部分傳統(tǒng)企業(yè)和中小型企業(yè)而言，當前企業(yè)數(shù)字化建設主要面臨技術復雜、使用門檻高、研發(fā)投入高以及現(xiàn)有IT系統(tǒng)的制約等障礙和挑戰(zhàn)。云計算可以讓用戶通過互聯(lián)網(wǎng)的方式從云端獲得強大的計算能力和充足的存儲空間。隨著云計算技術的逐漸成熟以及相關應用的快速落地，國內(nèi)企業(yè)可以通過“企業(yè)上云”快速完成數(shù)字化轉型，進而驅動企業(yè)的流程創(chuàng)新和業(yè)務創(chuàng)新，有效降低經(jīng)營成本，提升核心競爭力。隨著云計算規(guī)模的快速擴大，未來搭載高端處理器的服務器數(shù)量將快速增長，高端處理器將持續(xù)保持旺盛的市場需求。伴隨著5G網(wǎng)絡覆蓋范圍的逐步擴大，其高帶寬、廣連接和低延時的特性將助力“萬物互聯(lián)”時代的加速到來。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能家居等場景的需求已經(jīng)日益顯現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將迎來快速擴展階段。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究的數(shù)據(jù)，2020年中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過2.2萬億元，同比增長25%，產(chǎn)業(yè)開始進入快速發(fā)展期。在這個過程中，需要高端CPU提供強大的算力和精準的任務調度，以實現(xiàn)海量設備間的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸。5G網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)技術的進一步發(fā)展將繼續(xù)拓展CPU的應用場景。隨著信息化社會的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、深度學習等新技術的不斷涌現(xiàn)，人們對信息處理能力的要求越來越高，大數(shù)據(jù)處理不僅應用在石油勘探、天氣預報等傳統(tǒng)領域，互聯(lián)網(wǎng)、金融、數(shù)據(jù)挖掘、教育等領域對算力的需求也呈現(xiàn)高速增長的趨勢。3、供需平衡分析根據(jù)中國信通院公布的信息顯示，長期以來，我國數(shù)據(jù)中心的算力水平都難以滿足數(shù)據(jù)量猛增帶來的巨大計算需求。其中一個重要原因便是數(shù)據(jù)中心市場存在供需失衡、發(fā)展失序等問題，這主要體現(xiàn)在供需地域分布不均這一方面。近些年，我國數(shù)據(jù)量爆增，東部地區(qū)應用需求大，但能耗指標緊張、電力成本高，數(shù)據(jù)中心大規(guī)模發(fā)展難度大；而西部一些地區(qū)可再生能源豐富，氣候適宜，但由于跨省數(shù)據(jù)傳輸費用高等原因，無法有效承接東部需求。整體來看，我國東部數(shù)據(jù)算力供不應求，而西部地區(qū)算力供大于求。三、行業(yè)發(fā)展趨勢“十四五”時期是我國算力實現(xiàn)跨越式發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇期。我們應以供給側結構性改革為主線，以實施擴大內(nèi)需為戰(zhàn)略基點，夯實基礎、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)、應用牽引、開放合作，形成供給創(chuàng)造需求、需求牽引供給的更高水平動態(tài)平衡，加快培育新動能，全面支撐“雙循環(huán)”新發(fā)展格局。一是加快建設算力基礎設施。圍繞強化數(shù)字轉型、智能升級、融合創(chuàng)新支撐，加快布局數(shù)據(jù)中心、智能計算中心、超級計算中心等算力基礎設施建設，增強數(shù)據(jù)運算能力。加快構建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，強化算力統(tǒng)籌智能調度，建設若干國家樞紐節(jié)點和大數(shù)據(jù)中心集群，建設E級和10E級超級計算中心。持續(xù)引導各區(qū)域算力供需對接，提升應用水平。二是營造良好算力發(fā)展環(huán)境。提升新型算力網(wǎng)絡支撐能力，優(yōu)化區(qū)域算力互聯(lián)能力。持續(xù)推進互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)結構優(yōu)化和關鍵環(huán)節(jié)擴容，穩(wěn)步推進5G網(wǎng)絡建設。引導社會資本參與算力基礎設施建設，鼓勵金融機構等對算力基礎設施加大支持力度。鼓勵符合條件的金融機構和企業(yè)發(fā)行綠色債券，支持符合條件的企業(yè)，上市融資。三是提升產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈競爭力。注重鍛造計算產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈長板，不斷強化計算系統(tǒng)整機能力，加速軟硬融合與異構協(xié)同創(chuàng)新，滿足海量數(shù)據(jù)、多元場景的計算需求。著力補齊產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈短板，推進產(chǎn)學研合作，加大重要產(chǎn)品和關鍵核心技術攻關力度，加快提升算力算效水平，推進算力供應多元化。加強基礎研究和多路徑探索，加快推進存算一體、量子計算、類腦計算等前沿計算體系創(chuàng)新，增強原始創(chuàng)新能力。四是強化算力應用需求牽引。強化需求牽引和供需對接，挖掘數(shù)字化消費算力需求，提高算力的消費應用水平，加快發(fā)展教育培訓、醫(yī)療養(yǎng)老、交通出行等線上線下融合的新型消費，將推動消費結構優(yōu)化升級。深入推進傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化轉型，加強算力在各行各業(yè)中的應用，推動企業(yè)深