2023中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書

中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書(2023年)2023年9月前言AIGC12022算力規(guī)模穩(wěn)步擴張，智能算力保持強勁增長。從基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)看18065025。2.61AIGC:ArtificialIntelligenceGeneratedContent，生成式人工智能39%20232022白皮書仍有諸多不足，懇請各界批評指正。目錄一、全球算力快速發(fā)展，算力競爭不斷加劇 2（一）算力規(guī)模穩(wěn)定增長 2（二）算力產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展 4（三）算力技術(shù)創(chuàng)新活躍 7（四）算力賦能不斷深化 9（五）算力競爭持續(xù)加劇 12二、我國算力穩(wěn)步增長，算力賦能作用凸顯 14（一）算力規(guī)模持續(xù)壯大，智能算力保持高速增長 14（二）供給水平大幅提升，先進計算創(chuàng)新成果涌現(xiàn) 17（三）發(fā)展環(huán)境完善優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)體系保障數(shù)據(jù)流動 19（四）賦能作用深入發(fā)揮，數(shù)實融合發(fā)展?jié)摿V闊 22（五）算力拉動經(jīng)濟增長，數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展動能強勁 25三、中國算力發(fā)展指數(shù)評估 27（一）指標建立依據(jù) 28（二）指標體系建立 29（三）我國算力發(fā)展評估 31（四）算力發(fā)展指數(shù)與經(jīng)濟的關(guān)系 41（五）我國算力二十強市 43四、基建創(chuàng)新雙線并舉，全面賦能數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展 45（一）賦能區(qū)域發(fā)展，科學布局基礎(chǔ)設(shè)施 45（二）突破核心技術(shù)，強化算力保障能力 45（三）加快企業(yè)培育，持續(xù)完善產(chǎn)業(yè)生態(tài) 46（四）加強政策保障，優(yōu)化算力發(fā)展環(huán)境 46（五）激活應用潛力，賦能行業(yè)轉(zhuǎn)型升級 47（六）堅持國際合作，維護產(chǎn)業(yè)安全穩(wěn)定 47附件一：算力指數(shù)測算框架 49附件二：數(shù)據(jù)來源 56圖目錄圖1算力發(fā)展研究體系 2圖2全球算力規(guī)模及增速 3圖3先進計算進入智能計算時代 8圖42022年全球算力規(guī)模與GDP關(guān)系 12圖52022年全球算力規(guī)模分布情況 13圖6我國算力規(guī)模及增速 17圖7我國算力內(nèi)部結(jié)構(gòu) 17圖8我國移動通信基站發(fā)展情況 20圖9我國IT硬件、軟件、服務支出規(guī)模 21圖10我國各行業(yè)算力應用分布情況 23圖2017-2022年移動互聯(lián)網(wǎng)流量及月DOU增長情況 25圖122016-2022年全球和我國算力規(guī)模與GDP、數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模關(guān)系 26圖13中國算力發(fā)展指數(shù)2.0 28圖142022年中國部分省份算力發(fā)展指數(shù) 32圖152022年中國部分省份算力規(guī)模分指數(shù) 34圖162022年中國部分省份基礎(chǔ)設(shè)施算力規(guī)模 35圖172022年中國部分省份算力產(chǎn)業(yè)分指數(shù) 37圖182022年中國部分省份算力技術(shù)分指數(shù) 38圖192022年中國部分省份算力環(huán)境分指數(shù) 39圖202022年中國部分省份算力應用分指數(shù) 40圖21算力發(fā)展指數(shù)與GDP關(guān)系 42表目錄表1中國算力發(fā)展指標體系 29表2中國算力二十強市 44中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2023中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2023年）PAGEPAGE1013~4當前算力發(fā)展應用多元化、供需不平衡的挑戰(zhàn)仍在持續(xù)。一方面以大模型訓練為代表的新興技術(shù)和應用快速崛起、反復迭代，助推數(shù)據(jù)量和算力需求爆炸性增長，加快算力從芯片到架構(gòu)再到系統(tǒng)的全方位升級。另一方面，算力的提升仍面臨多重挑戰(zhàn)，以延續(xù)摩爾定律為主的固有升級路線對算力規(guī)模提升作用日漸乏力，新技術(shù)新架構(gòu)的演進和產(chǎn)業(yè)化方興未艾，算力供需之間的差距依然很大，計算技術(shù)亟需在理論架構(gòu)和軟硬件實現(xiàn)層面產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。圖1算力發(fā)展研究體系

來源：中國信息通信研究院一、全球算力快速發(fā)展，算力競爭不斷加劇以AIGC（一）算力規(guī)模穩(wěn)定增長IDC81ZB，25%2022年906440換算為451EFlops5（FP32）16EFlops50%20253ZFlops203020ZFlops。來源：中國信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500圖2全球算力規(guī)模及增速多以AIGC26=∑近六年（*器平均算力。3FP32為單精度浮點數(shù)，F(xiàn)P16為半精度浮點數(shù)，F(xiàn)P64為雙精度浮點數(shù)。46AI服務器算力總量估算。全球智能算力=∑近六年（AI服務器出貨規(guī)模*AI服務器平均算力。5超算算力規(guī)模主要是基于全球超級計算機TOP500數(shù)據(jù)，并參考超算生產(chǎn)商的相關(guān)數(shù)據(jù)估算。IDC2022IaaS26.2%GPT3模型參數(shù)約為17463640PF-days，364020231.810682.5A10090-100天?，F(xiàn)A100/H100GPU（ORNL）Frontier仍然是全球TOP500GPU20221.102EFlops20231.194EFlops8.4%。GPU（二）算力產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展IDC151612%22.5%16.0%，HPE/IBM分、8.3%、6.4%5.0%。X86市場份8%20216CPU領(lǐng)CounterpointAMD71%20%ARMCPU模應用，預計未來ARMAIAICPUCPU2023AI。整機方面IDC年全球AI183AI（增AI2022AIHPE20.2%、13.8%、9.8%6.1%4.8%。根PrecedenceResearch2022AI168.680%AIAISapphireRapidsAMDAIMI300A；Transformer引擎芯片H1002023AI算2023GPUAIAIGartner年AITrendForceAI38.4%。EETOP50017010020%Atos43臺、43248.6%8.6%4.8%阿貢國家實驗室合作完成超級計算機Aurora2EFlopsFP64200DGXGH2001EFlops，支AICPUAMD為主，TOP500CPU36072%，121臺使用AMD286其中一臺為與IBM合建，一臺為與富士通合建TOP500185/17168臺采用AMD芯片。（三）算力技術(shù)創(chuàng)新活躍AIAI4nm3nmE類腦計算等前沿計算技術(shù)創(chuàng)新步伐的不斷加快，2035年后先進計算來源：中國信息通信研究院圖3先進計算進入智能計算時代GPUCore、引入TransformerCUDATPUv5ev42倍2.5LaMDAMUMPaLMGH20072核的GraceCPU、H100GPU、96GB的HBM3512GB的LPDDR5X集2000HBM海力士通過TSV12DRAM819GB/s的HBM3能GPUH1005372錢等金融風控領(lǐng)域的場景具備比經(jīng)典計算更快的計算速度和更高的（四）算力賦能不斷深化大作用。WSTS7統(tǒng)計，2022176614%年數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施投資額穩(wěn)定上漲，全球服務器市場銷售額達1215.822.5%9%據(jù)Garner491020%24%流正7WSTS，WorldSemiconductorTradeStatistics，世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計Microsoft365CopilotMicrosoftGraph的AIGDP2022GDP7.6%GDP3.820222017202021202224上線，算力達到250PFlops。來源：中國信息通信研究院、IDC、Gartner、世界銀行圖42022年全球算力規(guī)模與GDP關(guān)系（五）算力競爭持續(xù)加劇美國高度重視傳統(tǒng)算力和新興技術(shù)發(fā)展，通過國家投資和激勵計劃，持續(xù)鞏固美國在半導體和前沿計算領(lǐng)域的全球領(lǐng)導地位。2022年8日本2023AI歐盟202272023-20241.13億歐來源：中國信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500圖52022年全球算力規(guī)模分布情況經(jīng)中國信34%33%、17%4%202135%27%2021年上16年AI39%和31%；47%25%13%二、我國算力穩(wěn)步增長，算力賦能作用凸顯2022(2023年)（一）算力規(guī)模持續(xù)壯大，智能算力保持高速增長180202220226505年年均增速超過30%，平均上架率達58%20001000EB（1EB=1024PB）（PUE）PUE1.1左1.05202362520153100020233TOP10063028120EFlops26%402228463，20919178.5EFlops72%59%2022AI28822026年智超算算103.930%，其中2022中國高性能計算機TOP100排在第一名的性能是上年的1.66208.26PFlops4226臺、1086=∑近六年（*器平均算力。96AI服務器算力總量估算。我國智能算力=∑近六年（AI*當AI服務器平均算力10超算算力規(guī)模主要是基于全球超級計算機TOP500、中國高性能計算機性能TOP100數(shù)據(jù)，并參考超算生產(chǎn)商的相關(guān)數(shù)據(jù)。來源：中國信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500、HPCTOP100圖6我國算力規(guī)模及增速圖7我國算力內(nèi)部結(jié)構(gòu)

來源：中國信息通信研究院（二）供給水平大幅提升，先進計算創(chuàng)新成果涌現(xiàn)20%以2.6一是81%79%，2022MLPerfAI、ARMCPUAI芯片加PKS算力創(chuàng)新能力不斷提升。2022年我國計算機領(lǐng)域發(fā)明申請近兩GPU芯片、AIBR100PFlopsINT8FP161.0二是AIAIAI容器AIAI三是pyChemiQ（三）發(fā)展環(huán)境完善優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)體系保障數(shù)據(jù)流動2023400G102022515G231.25G，村村通寬帶；移動物聯(lián)網(wǎng)終端用戶數(shù)達到18.45億，我國成為全球主要經(jīng)濟體中首個實現(xiàn)“物超人”的國家。圖8我國移動通信基站發(fā)展情況

來源：工業(yè)和信息化部IDC年我國IT2.30.2%ITIT來源：中國信息通信研究院、IDC圖9我國IT硬件、軟件、服務支出規(guī)模（202220228.1ZB，22.7%10.5%2022年745B211%144%。1.550002022年底，4820216（四）賦能作用深入發(fā)揮，數(shù)實融合發(fā)展?jié)摿V闊+大數(shù)據(jù)+力。39%53%20233AI來源：中國信息通信研究院、IDC圖10我國各行業(yè)算力應用分布情況5GAR數(shù)量增長。2022年我國移動互聯(lián)網(wǎng)流量實現(xiàn)快速增長，接入流量達2618DOU15.2GB/戶·月當DOU16.58GB/202216.834062部/2.9部/5G5.6118.454.47AI413AI大模型。來源：工業(yè)和信息化部圖112017-2022年移動互聯(lián)網(wǎng)流量及月DOU增長情況（五）算力拉動經(jīng)濟增長，數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展動能強勁（202320229.210.3%18.3%GDP7.6%202215.45.5%。軟件業(yè)10.814110.3%81.7%GDP33.9%。240中跨行業(yè)領(lǐng)域平臺達到28個，加速數(shù)據(jù)互通、資源協(xié)同。來源：中國信息通信研究院圖122016-2022年全球和我國算力規(guī)模與GDP、數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模關(guān)系GDP算力規(guī)5.3%2016—202246%14.2%，GDP8.4%4.7%建設(shè)方案均進入深化實施階段，起步區(qū)新開工數(shù)據(jù)中心項目達到60三、中國算力發(fā)展指數(shù)評估202220232.0評價2.013圖13中國算力發(fā)展指數(shù)2.0（一）指標建立依據(jù)IDC11格1211IDC、浪潮和清華大學聯(lián)合發(fā)布的《2022-2023率、應用水平和基礎(chǔ)設(shè)施支持四類指標進行評估。12羅蘭貝格與華為聯(lián)合發(fā)布的《泛在算力：智能社會的基石》給出了全球算力衡量指標體系，主要基于云、邊、端對全球各國整體算力進行估算。2.0（二）指標體系建立5一級指標，計算設(shè)備算力、基礎(chǔ)設(shè)施算力等12個二級指標，基礎(chǔ)算力規(guī)模、智能算力規(guī)模等16個三級指標。表1中國算力發(fā)展指標體系一級指標二級指標三級指標單位算力規(guī)模計算設(shè)備算力基礎(chǔ)算力（服務器算力）規(guī)模EFlops一級指標二級指標三級指標單位智能算力（AI服務器算力）規(guī)模EFlops超算算力（超級計算機算力）規(guī)模EFlops基礎(chǔ)設(shè)施算力數(shù)據(jù)中心、智能計算中心算力規(guī)模EFlops算力產(chǎn)業(yè)計算設(shè)備計算設(shè)備產(chǎn)量萬臺計算芯片集成電路產(chǎn)量萬塊計算軟件軟件業(yè)務收入億元算力技術(shù)創(chuàng)新水平計算發(fā)明專利申請數(shù)件計算發(fā)明專利授權(quán)數(shù)件研發(fā)投入計算機制造業(yè)R&D經(jīng)費億元算力環(huán)境網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互聯(lián)網(wǎng)省際出口帶寬Tbps5G覆蓋率%算力投入IT支出規(guī)模億元數(shù)據(jù)開放數(shù)據(jù)開放數(shù)林指數(shù)/算力應用消費應用水平移動互聯(lián)網(wǎng)月均流量EB行業(yè)應用水平產(chǎn)業(yè)數(shù)字化規(guī)模億元來源：中國信息通信研究院確定指標權(quán)重：針對形成評價體系的一級、二級、三級指標，13受數(shù)據(jù)可得性及數(shù)據(jù)連續(xù)性等限制，本報告測算不包括中國香港、中國澳門、中國臺灣地區(qū)。計算綜合指數(shù)：最后根據(jù)指標的具體賦值情況和相應的權(quán)重，（三）我國算力發(fā)展評估算力發(fā)展指數(shù)4020（230（2022-2024年202145%圖142022年中國部分省份算力發(fā)展指數(shù)算力規(guī)模分指數(shù)202120/4（620232月北京昇47248PPUE為來源：中國信息通信研究院圖152022年中國部分省份算力規(guī)模分指數(shù)各地算力規(guī)模發(fā)展穩(wěn)步提升。從計算設(shè)備算力分布來看，北京、AI79%90%90%1414/年我1014《中國人工智能大模型地圖研究報告》模均超過了5EFlops。特別是上海、江蘇、廣東、河北等省份，基礎(chǔ)16EFlops來源：中國信息通信研究院圖162022年中國部分省份基礎(chǔ)設(shè)施算力規(guī)模算力產(chǎn)業(yè)分指數(shù)100（年計算設(shè)備產(chǎn)量超過60%202110（2023-20251000億FPGAASIC2022年23912來源：中國信息通信研究院圖172022年中國部分省份算力產(chǎn)業(yè)分指數(shù)算力技術(shù)分指數(shù)計算發(fā)明專利申請數(shù)和發(fā)明授權(quán)數(shù)方面處于領(lǐng)先，全國占比累計近61.743%R&D經(jīng)費方面處于領(lǐng)先，其中廣東在計算機、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè)R&D經(jīng)費方面接近1400億元，遙遙領(lǐng)先于其他省份。來源：中國信息通信研究院圖182022年中國部分省份算力技術(shù)分指數(shù)算力環(huán)境分指數(shù)70905G45%60IT270045來源：中國信息通信研究院圖192022年中國部分省份算力環(huán)境分指數(shù)算力應用分指數(shù)我國東部沿海省份算力應用指數(shù)普遍較高，算力對產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的帶動作用進一步凸顯。整體來看，廣東、江蘇、山東、浙江連續(xù)兩年501.5EB8050004.42進算力在智能制造領(lǐng)域的賦能作用，位于湖州的吉利星睿智算中心·12000+次/來源：中國信息通信研究院圖202022年中國部分省份算力應用分指數(shù)（四）算力發(fā)展指數(shù)與經(jīng)濟的關(guān)系算力對各省份經(jīng)濟發(fā)展具有強力推動作用，2022年數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模和地區(qū)生10（145（P的162021年一是1-32022來源：中國信息通信研究院圖21算力發(fā)展指數(shù)與GDP關(guān)系二是（五）我國算力二十強市2.074%廣東、江蘇入圍城市數(shù)量最多。在算力二十強市榜單，廣東、江32755排名城市所在省份排名城市所在省份排名城市所在省份排名城市所在省份1北京北京市11成都四川省2上海上海市12武漢湖北省3廣州廣東省13張家口河北省4深圳廣東省14鄭州河南省5廊坊河北省15呼和浩特內(nèi)蒙古自治區(qū)6蘇州江蘇省16濟南山東省7重慶重慶市17福州福建省8杭州浙江省18無錫江蘇省9天津天津市19東莞廣東省10南京江蘇省20青島山東省來源：中國信息通信研究院四、基建創(chuàng)新雙線并舉，全面賦能數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展（一）賦能區(qū)域發(fā)展，科學布局基礎(chǔ)設(shè)施（二）突破核心技術(shù)，強化算力保障能力（三）加快企業(yè)培育，持續(xù)完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)--新冠軍企業(yè)--（四）加強政策保障，優(yōu)化算力發(fā)展環(huán)境（五）激活應用潛力，賦能行業(yè)轉(zhuǎn)型升級（六）堅持國際合作，維護產(chǎn)業(yè)安全穩(wěn)定附件一：算力指數(shù)測算框架20AI能AI于國際知名排行榜TOP500（FP32）用單精度浮點數(shù)（FP32）=處理器芯片數(shù)*每時鐘周期執(zhí)行單精度浮點運算次數(shù)*處理器主頻*處理器核數(shù)。R&D指標。大規(guī)模投資和數(shù)據(jù)開放流通將對算力增長產(chǎn)生直接和間接的5G（1616參考復旦大學數(shù)字與移動治理實驗室“2022年度中國開放數(shù)林指數(shù)”和《中國地方政府數(shù)據(jù)開放報中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2023中國算力發(fā)展指數(shù)白皮書（2023年）PAGE51PAGE51金融等與信息技術(shù)深度融合的新模式新業(yè)態(tài)為算力發(fā)揮推進作用提供廣闊空間。（一）算力規(guī)模分指數(shù)測算方法算力規(guī)模分指數(shù)由計算設(shè)備算力和基礎(chǔ)設(shè)施