中国算力发展指数白皮书

中国算力发展指数白皮书前 言2020年我国算力在逆势中加速发展，呈现出以下特征：2020135481620205G二是，IT支出规模达到27.3%50%20202万6.31元，3~415目 录一、算力内涵和发框架 1(一)算力内涵 1(二)算力发展框架 2二、全球算力发展入新阶段 3(一)算力多样化态势日益凸显 3(二)算力创新步伐进一步加快 5(三)算力成为数字经济新引擎 8(四)算力成为战略竞争新焦点 10三、中国算力总体发展态势 (一)我国算力规模不断扩大 12(二)算力创新水平大幅提升 14(三)算力发展环境日益优化 17(四)算力应用需求不断释放 20(五)算力发展助推经济增长 23四、中国算力发展指数评估 24(一)指标建立依据 25(二)指标体系建立 27(三)我国算力评估 29(四)算力发展指数与经济的关系 34五、加快算力高质量发展，支撑构建新发展格局 36附件一：算力指数测算框架 38附件二：数据来源 41图目录图1算力发展总体框架 3图2全球算力规模发展趋势 4图3全球算力规模与GDP关系 9图4全球算力规模分布情况 图5我国算力发展规模及增速 13图6我国算力内部结构 13图7我国移动通信基站发展情况 18图8我国硬件、软件、服务支出规模 19图9我国各行业算力应用分布情况 21图102015-2020年移动互联网流量及月DOU增长情况 22图我国算力投入对经济总产出的带动作用 24图122020年中国部分省份算力发展指数 30图132020年中国部分省份算力规模分指数 31图142020年中国部分省份算力规模 32图152020年中国部分省份算力环境分指数 33图162020年中国部分省份算力应用分指数 34图17算力发展指数与GDP关系 35表目录表1中国算力发展指标体系 28中国算力发展指数白皮书中国算力发展指数白皮书PAGEPAGE10一、算力内涵和发展框架(一)算力内涵2018年诺贝尔经济学奖获得者D.NordhausCPU、GPU、FPGA、ASIC（l，1os018ls。据EFlops52A25万台主流双2005G(二)算力发展框架结合算力的内涵和特点，本白皮书从算力规模、算力环境和算力应用三个维度建立算力发展的总体框架。在数字经济时代，算力规模是国家和地区数字化生产力发展水平的重要指标，算力环境是我国新生产力发展的重要条件，算力应用反映了我国新生产力的需求状况。算力环境为算力规模发展提供坚实支撑，算力应用拉动算力规模的增长，三者相互促进、协同发展。1CPUFPGAASIC算力主要考虑集约化规模化算力，个人桌面、终端及边缘等算力未纳入统计。的发展。算力指数的测算框架如图1所示。来源：中国信息通信研究院图1算力发展总体框架二、全球算力发展进入新阶段5G(一)算力多样化态势日益凸显全球算力规模不断增大。2020年全球算力总规模达到429lp（2为13l3，FP32）107EFlops4（换FP32）9EFlops5IDC预测数据，20258050%20253300EFlops。450 45%300 30%150 15%0 0%2016 2017 2018 2019 2020全球算力规模（EFlops） 全球算力增速来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500图2全球算力规模发展趋势FP3232FP1616FP646466=∑（服务器平均算力。AI6年加=∑近六（当年加速器芯片平均算力TOP500IDC312024.1%321616位或8PTOP5006Fugaku53.7E级计算（）(二)算力创新步伐进一步加快技术增长潜力，探索更多维度、更多要素的协同创新成为支撑算力进一步升级的重要举措。从计算芯片看，摩尔定律仍在延续。依赖鳍式场效应晶体管（FinFET）尺寸微缩、设计与工艺协同优化技术以及围栅纳米片、3预计在2（rse、互补2（hle25D和3D高级封装等SoCM1CPU的性CPUCPU如人工智能多选用的CPU+GPU芯片异构、云计算多采用的CPU+GPU+DPU如英特尔发布异构框架nexUEAI机、VR四是，(三)算力成为数字经济新引擎250算力助推产业数字化转型升级。由算力投入带来的数字化智能技术不仅为制造、交通、零售等多个行业带来产业产值增长，还带来了生产效率提升、商业模式创新、用户体验优化等延伸性效益，对经济增长的拉动作用愈加凸显。以制造业领域为例，以云计算、边缘计算、智能计算为代表的算力投入和规模应用可以显著提升生76“九章”2006GDP算力是ICTGDP2016-2020年30%GDP每2.4%2017个是全球排名前20的经济体，并且前四名排名一致。来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、世界银行图3全球算力规模与GDP关系中国算力发展指数白皮书中国算力发展指数白皮书PAGEPAGE40(四)算力成为战略竞争新焦点20202019级计算机计划，投入约1300亿日元打造全球速度最快的超级计算机。欧盟聚焦数字主权布局超算和量子计算，于2018年提出“欧洲高性00年9031%份额排52%31%、、20%场的竞争力。例如，虽然阿里云在全球云市场占有率排名第四，但其绝大多数业务集中在中国国内市场，与亚马逊、微软、谷歌等美国企业还有很大差距。与此同时，大国博弈加剧致使全球化产业链供应链格局面临重塑重构，将给算力技术创新及产业生态带来新挑战。我国算力相关设备制造能力不断提高，但要彻底赶超美国等领先国家仍然面临严峻的“卡脖子”问题。日本日本6%其他16%欧洲11%36%中国31%来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500图4全球算力规模分布情况三、中国算力总体发展态势2020年，新冠肺炎疫情席卷全球，对我国经济造成较大冲击，叠加周期性经济波动，对经济增长带来较大下行压力。在复杂严峻的发展环境下，我国算力规模依然保持强劲增长，算力结构持续演化，创新水平、发展环境和应用需求不断提升，成为支撑我国经济高质量发展的坚实基础。(一)我国算力规模不断扩大AI服务器2020135EFlops31%55%167726%FP32）56EFlops8，（2EFlops9，。构随着应用需求的变化不断演化，其中基础算力占算力的比重由201695%202057%20163%202041%66=∑（服务器平均算力。AI6年=∑（年加速器芯片出货规模当年加速器芯片平均算力TOP500我国超算算力在整体算力中的占比较为稳定，约为2%，主要用于科学计算与工程计算等领域。160 80%120 60%80 40%40 20%02016

2017基础算力

2018智能算力

2019超算算力

0%2020算力增速来源：中国信息通信研究院、IDC、Gartner、TOP500、HPCTOP100图5我国算力发展规模及增速100%80%60%40%20%0%2016

2017

2018

2019

2020基础算力 智能算力 超算算力图6我国算力内部结构

来源：中国信息通信研究院(二)算力创新水平大幅提升基础通用算力稳步发展基础算力支撑能力大幅增强。以数据中心为代表的算力基础设5年我201523EFlops202077EFlops。202020218120250050PFlops基础算力产业生态日趋完善。整机方面，在全球服务器市场规CPUAMDX86CPU96%；我CPULinux智能计算快速兴起10102020年中国41%2023AI20204并提出在全国布局10个左右区域级数据中心集群和智能计算中心。2020GPU95%GPU202137纳米制程云端训练通用U芯片7（1等其他非GPU202172702202020101E500汉人工智能计算中心项目规划百P2021年具20214提供850万路视频接入能力。高性能计算加快发展8202162超算1845739。EE关的EMellanoxARMFT-2000芯片和128核DSP芯片，400GB/sX86DCU加速器的异构200GBPUE。(三)算力发展环境日益优化持续优化的网络环境为算力发展提供坚实支撑。算力水平不仅取决于服务器、终端的算力，同时受到网络传输能力的影响，与此5G22Tbps2020年9314G575万7713%10NB-IoT70上城市，用户规模全球最大，移动物联网连接数超过了10.8亿。1000800单位：万个600单位：万个40020002015 2016 2017 2018 2019 20202G/3G基站数 4G基站数 5G基站数图7我国移动通信基站发展情况

来源：工业和信息化部IDC2020年我国IT27.3%，带动2021年中国IT2.21万亿元人202010.0%PPP2.502.00单位：万亿元1.50单位：万亿元1.000.500.00

2018

2019IT硬件 IT软件 IT服务

2020来源：中国信息通信研究院、IDC图8我国IT硬件、软件、服务支出规模(四)算力应用需求不断释放5G算力赋能千行百业数字化转型202031.7万亿元，占P比重为10374.3%202040.7%、21.0%8.9%。50%制造,4%教育,5%金融,6%互联网,47%电信,8%服务,9%政府,14%互联网 政府 服务 电信 金融 教育 制运输 公共事业 健康 资源 传媒 物流 建来源：中国信息通信研究院、IDC图9我国各行业算力应用分布情况信息消费持续释放算力需求AR5G1.65G总用户数5G20205G手1.6352.9%10GB1656亿156829.6%94.7%。来源：工业和信息化部图102015-2020年移动互联网流量及月DOU增长情况随着5G网络、PC边5G20类，VR/AR头显、/OBU先普及并迭代演进，并对文化教育、休闲娱乐方式等产生颠覆性变革。(五)算力发展助推经济增长2016-202042%16%，GDP8%GDP21.76.313~41.5来源：国家统计局、中国信息通信研究院图11我国算力投入对经济总产出的带动作用四、中国算力发展指数评估2021520217年3特点和重点影响因素，建立中国算力发展指数，全面客观评价我国各省份算力发展水平，为全国及各省份算力发展政策制定提供有力支撑。(一)指标建立依据基于上述对算力内涵的界定与其发展特点的分析，并综合参考IDC10、罗兰贝格11、华为、浪潮等国内外机构和企业对算力测度及相关指标体系的研究，在充分征求专家的意见的基础上，白皮书从算力规模、算力环境和算力应用三个维度选取相关指标建立中国算力发展指数，全面客观评价我国算力发展状况，分析各省份现阶段的算力发展水平。中国算力发展指数指标选择时遵循科学性、代表性、独立性的原则，结合算力发展特点和重点影响因素，并综合考虑到在省域层面上数据的可获取性和可比较性。CPU12、FPGA、ASICIDC2020水平和基础设施支持四类指标进行评估基于云、边、端对全球各国整体算力进行估算。用单精度浮点数（FP32）=处理器芯片数时钟周期执行单精度浮点运算次数处理器主频处理器核数。力主要是基于国际知名排行榜TOP500、中国高性能计算机性能（FP32）大规模投5G各地区的网络移动互联网接入流量与算力规模具有显著相关性13阔空间。(二)指标体系建立在评价工作开展过程中，按照科学的研究与分析方法，对各项指标进行权重确定、赋值和计算打分阶段，得到我国算力发展综合指数。综合指数的形成过程，可分为四个阶段：形成指数体系：根据上述建立指标体系的依据，征求专家的37AI80.92。表1中国算力发展指标体系一级指标二级指标三级指标单位算力规模基础算力服务器算力规模EFlops智能算力AI加速器算力规模EFlops超算算力超算算力规模EFlops算力环境网络环境互联网省际出口带宽Tbps5G覆盖率%算力投入IT支出规模亿元算力应用消费应用水平移动互联网月均流量EB行业应用水平产业数字化规模亿元2.AHP（AHP）31实际情况14100在该指标的得分为当年数值与5年后的目标值进行对比后评出。5年后的目标值计算根据业界各领域权威组织、机构及企业数据，由专家调研及分析设定。4.计算综合指数：最后根据指标的具体赋值情况和相应的权重，最终形成各区域综合指数。受数据可得性及数据连续性等限制，本报告测算不包括香港、澳门、台湾。(三)我国算力评估算力发展指数4020来源：中国信息通信研究院图122020年中国部分省份算力发展指数算力规模分指数30来源：中国信息通信研究院图132020年中国部分省份算力规模分指数015东、重庆、上海等省份算力增速超过50%，其余省份算力增速在40%-50%之间。62%来源：中国信息通信研究院图142020年中国部分省份算力规模算力环境分指数60505G覆盖率方面居全国前列，达到28%以上。算力投入力度方面50IT2300可再生能源丰富、气候适宜，算力绿色发展潜力较大。来源：中国信息通信研究院图152020年中国部分省份算力环境分指数算力应用分指数6035150等地区产业数字化规模也超过2万亿元。来源：中国信息通信研究院图162020年中国部分省份算力应用分指数(四)算力发展指数与经济的关系GDP算力2020GDP发1P增长约93（P的1‰各省份按照算力发展主要分为算力驱动型、经济拉动型、协同发展型三类。一是以北京、上海等省份为代表的算力驱动型，多年来持续投入算力基础设施规模建设，本地算力规模较大，且算力环境较好，除为本省份算力应用服务外，还为其他省份消费及行业应用提供算力支撑。二是以广东、江苏、山东、浙江等省份为代表的经济拉动型，本地算力需求旺盛，算力消费应用水平和行业应用水平较高，算力为各省份数字经济持续健康发展、经济增长培育新动力，开辟新空间。三是以河北、重庆等为代表的协同发展型，数字经济与算力协同发展，并逐渐形成了京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等区域协同发展的布局。来源：中国信息通信研究院图17算力发展指数与GDP关系五、加快算力高质量发展，支撑构建新发展格局E10E二是营造良好算力发展环境。提升新型算力网络支撑能力，优化区域算力互联能力。持续推进互联网骨干网、城域网结构优化和关键环节扩容，稳步推进5G网络建设。引导社会资本参与算力基础设施建设，鼓励金融机构等对算力基础设施加大支持力度。鼓励符合条件的金融机构和企业发行绿色债券，支持符合条件的企业上市融资。附件一：算力指数测算框架结合算力定义，算力指数包括算力规模、算力环境和算力应用三大部分