2025-2030中国超算行业应用前景及可持续发展策略分析研究报告

2025-2030中国超算行业应用前景及可持续发展策略分析研究报告目录一、中国超算行业发展现状分析 31、超算基础设施建设现状 3国家级超算中心布局与运营情况 3地方及行业超算平台建设进展 52、超算应用领域发展概况 6科研与高校领域应用现状 6工业制造、气象、生物医药等重点行业渗透情况 7二、超算行业市场竞争格局与主要参与者 71、国内主要超算企业与机构分析 7中科曙光、浪潮、华为等企业技术与市场地位 7国家超算中心与高校科研机构的角色与协同机制 92、国际竞争态势与国产替代进程 10中美欧超算技术与生态体系对比 10国产芯片与操作系统在超算领域的自主可控进展 11三、超算核心技术发展趋势与创新方向 131、硬件技术演进路径 13级及Z级超算架构发展趋势 13异构计算、光互联、存算一体等前沿技术应用 142、软件与算法生态建设 16国产超算操作系统与中间件发展现状 16四、超算行业市场前景与数据支撑分析 171、市场规模与增长预测（2025–2030） 17按应用行业划分的市场规模预测 17按区域划分的市场需求与增长潜力 192、用户需求与商业模式演变 20政府、企业、科研机构等不同用户需求特征 20超算即服务（HPCaaS）等新型商业模式发展态势 21五、政策环境、风险挑战与可持续发展策略 221、国家与地方政策支持体系 22十四五”及中长期科技规划对超算的定位 22数据安全、绿色低碳等政策对超算发展的引导作用 232、行业风险识别与应对策略 25技术封锁、供应链安全与知识产权风险 25能效约束与绿色超算可持续发展路径 263、投资策略与产业生态构建建议 27重点细分赛道投资机会分析 27产学研用协同与国际合作生态构建路径 29摘要随着全球数字化转型加速推进，高性能计算作为支撑人工智能、大数据、先进制造和科学研究的核心基础设施，正迎来前所未有的发展机遇，中国超算行业在“十四五”规划及“东数西算”工程的政策引导下，已形成较为完整的产业链体系，并在全球超算500强榜单中持续占据重要席位；据中国信息通信研究院数据显示，2024年中国超算市场规模已突破420亿元，预计到2025年将达500亿元，年均复合增长率维持在12%以上，至2030年有望突破900亿元，其中行业应用占比将从当前的约35%提升至55%以上，显示出从科研导向向产业赋能的显著转型趋势；在应用方向上，超算正深度融入生物医药（如基因测序与新药研发）、气象预测、新能源材料模拟、智能交通、金融风控以及工业仿真等关键领域，尤其在AI融合计算方面，超算与大模型训练的协同效应日益凸显，推动“智能超算”成为下一阶段发展重点；与此同时，国家超算中心布局持续优化，目前已建成天津、广州、无锡、郑州、成都等十大国家级超算中心，未来五年将进一步向中西部地区延伸，强化区域算力协同与绿色低碳转型；在技术演进层面，E级（百亿亿次）超算已进入实用化阶段，而Z级（十万亿亿次）超算的研发也已启动，预计2028年前后实现关键技术突破；然而，行业仍面临能耗高、软件生态薄弱、人才结构性短缺及国产化率不足等挑战，为此，可持续发展策略需聚焦三大维度：一是加快构建绿色低碳超算体系，通过液冷技术、可再生能源供电及能效管理平台降低PUE值至1.15以下；二是强化软硬件协同创新，推动国产操作系统、并行计算框架与行业应用软件的适配优化，提升自主可控能力；三是深化“超算+”融合生态，鼓励产学研用协同，建立面向重点行业的超算服务云平台，降低中小企业使用门槛；此外，政策层面应进一步完善算力调度机制、数据安全法规与跨区域算力交易市场，以释放超算资源的规模化效益；综合来看，2025至2030年将是中国超算从“规模领先”迈向“应用引领”和“生态主导”的关键窗口期，唯有通过技术创新、场景深耕与制度保障的多轮驱动，方能在全球高性能计算竞争格局中构筑长期优势，为数字经济高质量发展提供坚实底座。年份产能（PFlops）产量（PFlops）产能利用率（%）国内需求量（PFlops）占全球比重（%）20252,800,0002,380,00085.02,200,00032.520263,200,0002,784,00087.02,600,00034.020273,700,0003,293,00089.03,100,00035.820284,300,0003,870,00090.03,700,00037.220295,000,0004,550,00091.04,400,00038.5一、中国超算行业发展现状分析1、超算基础设施建设现状国家级超算中心布局与运营情况截至2024年底，中国已建成并投入运营的国家级超级计算中心共计13个，分布于天津、深圳、济南、长沙、广州、无锡、郑州、成都、西安、昆山、武汉、哈尔滨及合肥等城市，基本形成覆盖东、中、西部主要经济与科技发展区域的全国性超算网络体系。这些中心依托“天河”“神威”“曙光”等国产高性能计算平台，持续支撑国家重大科研任务、关键行业应用及区域数字经济建设。据中国信息通信研究院数据显示，2024年全国超算中心总算力规模已突破300PFlops（每秒千万亿次浮点运算），其中E级（百亿亿次）超算系统部署数量达到3台，分别位于天津、无锡和济南，标志着中国在高性能计算基础设施建设方面已进入全球第一梯队。从运营模式来看，国家级超算中心普遍采用“政府主导、企业参与、科研协同”的混合机制，由地方政府提供场地与政策支持，中科院、国防科大、国家并行计算机工程技术研究中心等科研机构提供技术支撑，同时引入中科曙光、华为、浪潮等企业参与系统运维与商业化服务拓展。在服务对象方面，超算中心不仅面向航空航天、核能模拟、气象预报、生物医药等传统高算力需求领域，还积极拓展人工智能训练、大模型推理、工业仿真、智慧城市等新兴应用场景。以国家超级计算天津中心为例，其“天河”系列系统2024年服务用户超过5,000家，其中企业用户占比提升至62%，全年算力利用率维持在75%以上，实现运营收入约4.8亿元，初步形成可持续的市场化运营路径。从区域布局趋势看，“十四五”后期至“十五五”初期，国家将进一步优化超算中心的空间配置，重点向成渝双城经济圈、长江中游城市群、粤港澳大湾区等国家战略区域倾斜，计划在2027年前新增2–3个国家级节点，并推动现有中心向“超算+智算”融合架构升级。据赛迪顾问预测，到2030年，中国国家级超算中心整体市场规模将突破200亿元，年均复合增长率达18.5%，其中算力服务收入占比将从当前的55%提升至70%以上，运维与定制化解决方案成为主要增长引擎。与此同时，绿色低碳成为运营核心指标，各中心正加速部署液冷技术、可再生能源供电及智能能耗管理系统，目标在2030年前将PUE（电源使用效率）普遍控制在1.15以下。政策层面，《“十四五”数字经济发展规划》《算力基础设施高质量发展行动计划》等文件明确要求强化国家超算中心在算力网络中的枢纽作用，推动其与全国一体化大数据中心协同联动，构建“东数西算”工程中的高性能计算骨干节点。未来五年，国家级超算中心将不仅作为算力供给平台，更将演变为集科研创新、产业赋能、人才培养和国际合作于一体的综合性数字基础设施，为实现科技自立自强和数字经济高质量发展提供坚实支撑。地方及行业超算平台建设进展近年来，中国地方及行业超算平台建设呈现加速推进态势，成为国家算力基础设施体系的重要组成部分。截至2024年底，全国已建成国家级超算中心8个，覆盖天津、广州、无锡、济南、长沙、深圳、郑州和成都，初步形成“东中西协同、南北联动”的区域布局。与此同时，省级和市级层面的超算或高性能计算平台建设亦显著提速，已有超过20个省份明确将超算能力建设纳入“十四五”数字经济发展规划或新基建重点项目清单。例如，浙江省依托之江实验室建设的“之江超算”平台，峰值计算能力已突破100PFlops；湖北省在武汉布局的“武汉超算中心”一期工程于2023年投入运行，设计算力达200PFlops，并计划在2026年前扩容至1EFlops。从市场规模看，据中国信息通信研究院数据显示，2024年中国超算相关基础设施投资规模约为380亿元，其中地方财政与社会资本联合投入占比超过60%，预计到2030年，该领域年均复合增长率将维持在18%以上，整体市场规模有望突破1200亿元。行业应用层面，超算平台正从传统科研计算向智能制造、生物医药、气象预测、能源勘探、金融风控等多元化场景深度渗透。以生物医药为例，上海超算中心联合多家药企构建的AI药物筛选平台，已将新药研发周期缩短40%以上；在智能制造领域，广东超算中心为广汽、华为等企业提供高精度仿真计算服务，支撑其产品设计与测试效率提升30%。政策导向亦持续强化平台能力建设，2023年国家发改委等六部门联合印发《关于加快构建全国一体化算力网络的指导意见》，明确提出“推动超算中心与智算中心融合发展”，鼓励地方依托现有超算资源建设融合型算力枢纽。在此背景下，多地启动“超智融合”试点工程，如成都超算中心正联合本地AI企业打造面向大模型训练的混合算力池，预计2025年可提供不低于500PFlops的智能算力支持。从技术演进方向看，地方及行业超算平台正加速向绿色化、集约化、服务化转型。液冷技术、可再生能源供电、算力调度平台等成为新建项目标配，例如郑州超算中心采用全液冷架构，PUE值控制在1.08以下，显著优于行业平均水平。同时，平台运营模式亦从“硬件建设为主”转向“算力服务输出”，多地通过“算力券”“算力租赁”等方式降低中小企业使用门槛。据IDC预测，到2027年，中国超算平台提供的商业化算力服务收入占比将从当前的不足20%提升至45%以上。面向2030年，随着“东数西算”工程纵深推进和国产高性能芯片生态逐步成熟，地方超算平台将进一步融入国家算力网络主干体系，形成覆盖全国、按需调度、高效协同的算力服务体系，为数字经济高质量发展提供坚实支撑。2、超算应用领域发展概况科研与高校领域应用现状近年来，中国超算在科研与高校领域的应用持续深化，已成为支撑基础科学研究、前沿技术探索和高层次人才培养的重要基础设施。根据中国信息通信研究院发布的数据，截至2024年底，全国已有超过120所“双一流”高校部署或接入国家级或区域级超算中心资源，年均使用超算资源的科研项目数量超过8,000项，涵盖物理、化学、材料科学、生命科学、地球科学、人工智能等多个学科方向。2023年，高校与科研机构在超算服务上的直接投入规模达到约32亿元人民币，预计到2027年该数字将突破55亿元，年复合增长率维持在14.2%左右。这一增长不仅源于国家对基础科研的持续投入，也得益于超算技术在解决复杂科学问题中的不可替代性。例如，在高能物理领域，中国科学院高能物理研究所依托“神威·太湖之光”开展的粒子对撞模拟，显著提升了实验数据处理效率；在气候模拟方面，清华大学利用超算平台构建的高分辨率全球气候模型，为碳中和路径规划提供了关键数据支撑。同时，高校在人工智能与超算融合方面也取得显著进展，北京大学、上海交通大学等机构已建立AI+HPC联合实验室，推动大模型训练与科学计算的协同优化。教育部“十四五”教育信息化规划明确提出，到2025年，全国高校超算资源共享平台覆盖率需达到90%以上，并推动形成不少于20个具有国际影响力的超算应用示范项目。在此背景下，多地高校联合地方政府与企业共建区域性超算创新中心，如粤港澳大湾区超算联盟、长三角高校超算协作网等，有效整合算力资源，降低使用门槛。据不完全统计，2024年全国高校通过云超算平台提交的作业任务量同比增长37%，其中70%以上用于交叉学科研究。随着“东数西算”工程的推进，西部高校如兰州大学、西安交通大学等也逐步接入国家算力枢纽节点，科研算力获取能力显著提升。未来五年，随着量子计算、类脑计算等新型计算范式的发展，超算在科研与高校中的角色将进一步从“工具支撑”向“创新引擎”转变。预计到2030年，中国高校科研超算应用将全面覆盖国家重点实验室、前沿科学中心及交叉学科平台，年均算力需求将突破500PFlops，相关软硬件生态体系趋于成熟，人才培养体系也将更加完善，形成“算力—算法—应用—人才”四位一体的可持续发展格局。在此过程中，政策引导、资源整合与技术创新将成为推动高校超算应用高质量发展的核心驱动力。工业制造、气象、生物医药等重点行业渗透情况年份中国超算行业市场规模（亿元）国产超算市场份额（%）年复合增长率（CAGR,%）平均单位算力价格（元/PFlops·小时）20258606812.518520269707112.817220271,1007413.216020281,2507713.514820291,4208013.813620301,6108314.0125二、超算行业市场竞争格局与主要参与者1、国内主要超算企业与机构分析中科曙光、浪潮、华为等企业技术与市场地位在中国超算行业迈向2025—2030年高质量发展的关键阶段，中科曙光、浪潮信息与华为三家企业凭借各自在高性能计算、人工智能融合、绿色低碳技术及国产化生态构建等方面的深厚积累，持续巩固并拓展其市场主导地位。据IDC数据显示，2023年中国高性能计算（HPC）市场规模已突破320亿元人民币，其中中科曙光、浪潮信息与华为合计占据超过75%的市场份额，成为推动国产超算系统从“可用”向“好用”跃迁的核心力量。中科曙光依托其在液冷技术、异构计算架构及安全可控芯片领域的长期投入，已构建起覆盖“硬件—软件—服务”全栈式超算解决方案体系。其自主研发的“硅立方”液冷超算平台在PUE（电源使用效率）方面可低至1.04，显著优于传统风冷系统，在“东数西算”国家战略背景下，该技术路线正被广泛应用于国家超算中心及大型智算集群建设。2024年，中科曙光中标多个国家级科研项目，包括新一代E级超算原型系统部署，预计到2026年其液冷超算产品出货量将占国内高端HPC市场的40%以上。浪潮信息则以AI与HPC融合为战略重心，其“AI服务器+超算平台”双轮驱动模式成效显著。2023年浪潮AI服务器在中国市场份额达52%，连续多年位居第一，其NF5488A5等机型已广泛应用于气象模拟、生物医药、自动驾驶等高算力需求场景。浪潮推出的“源1.0”大模型训练平台与超算基础设施深度耦合，有效支撑了千卡级GPU集群的调度与优化。面向2030年，浪潮正加速布局“算力网络”与“智能调度中枢”，计划在“十四五”末建成覆盖全国的分布式超算服务网络，预计其超算相关业务年复合增长率将维持在18%以上。华为则凭借昇腾AI芯片、鲲鹏CPU及全栈自研的MindSpore框架，在超算与AI融合赛道形成独特优势。其“Atlas”系列AI服务器与“鹏城云脑Ⅱ”等国家级平台深度集成，已在科学计算、气候建模等领域实现规模化应用。2023年，华为参与建设的国家超算深圳中心二期项目算力规模达1EFlops，成为全球领先的AI+HPC融合基础设施。尽管受外部供应链限制影响，华为在传统CPU超算领域有所收缩，但其通过软硬协同与生态开放策略，持续扩大在国产替代市场中的影响力。据赛迪顾问预测，到2027年，华为在国产AI超算解决方案市场的份额有望突破30%。三家企业在技术路径上虽各有侧重，但在推动超算绿色化、智能化、服务化转型方面高度协同，共同支撑中国在全球超算TOP500榜单中持续保持领先地位。随着“新质生产力”成为国家战略核心，超算作为数字基础设施的“国之重器”，其产业生态将进一步向国产化、集约化、可持续方向演进，中科曙光、浪潮与华为的技术积累与市场布局，将在2025—2030年间深刻塑造中国超算行业的竞争格局与发展高度。国家超算中心与高校科研机构的角色与协同机制国家超算中心与高校科研机构在中国超算生态体系中扮演着不可替代的核心角色，二者在技术研发、应用拓展、人才培养与资源共享等方面形成了深度耦合的协同机制，共同推动超算技术从基础研究走向产业落地。截至2024年，中国已建成10个国家超级计算中心，分布于天津、广州、无锡、长沙、济南、深圳、郑州、成都、西安和昆山等地，形成了覆盖全国主要经济与科技区域的超算网络。这些中心不仅承载了E级（百亿亿次）计算能力的部署任务，也成为支撑国家战略科技力量的重要基础设施。与此同时，全国超过200所“双一流”高校及重点科研院所依托国家超算平台开展前沿科研，涵盖气候模拟、生物医药、材料科学、人工智能、航空航天等多个关键领域。根据中国信息通信研究院发布的数据，2024年高校与科研机构通过国家超算中心完成的科研项目数量同比增长23.6%，累计调用算力资源达4.8亿CPU核时，显示出强劲的科研需求与资源利用效率。在“十四五”国家科技创新规划及《新一代人工智能发展规划》的指引下，国家超算中心与高校之间的协同机制逐步制度化，例如通过共建联合实验室、设立开放课题、共建人才培养基地等方式，实现算力资源、算法模型与科研场景的高效对接。以国家超算无锡中心与清华大学合作开发的“神威·太湖之光”应用生态为例，双方在气候预测、高能物理模拟等领域联合发表SCI论文超300篇，其中多项成果入选全球高性能计算应用最高奖“戈登·贝尔奖”。此外，国家超算广州中心与中山大学、华南理工大学等本地高校构建的“粤港澳超算联盟”，不仅推动区域科研协同，还孵化出多个面向智能制造、智慧城市和生物医药的商业化应用项目。从市场规模角度看，据赛迪顾问预测，2025年中国超算服务市场规模将突破420亿元，其中由高校与科研机构驱动的应用需求占比预计达38%，到2030年该比例有望提升至45%以上，反映出科研端对超算资源依赖度的持续增强。在可持续发展路径上，国家超算中心正加快绿色低碳转型，通过液冷技术、可再生能源供电及智能调度系统降低PUE（电源使用效率）值，目标在2030年前将平均PUE控制在1.15以下。高校则在算法优化、能效建模和绿色计算理论方面提供支撑，例如北京大学与国家超算天津中心合作开发的“低功耗AI训练框架”，可将模型训练能耗降低30%以上。未来五年，随着“东数西算”工程深入推进，国家超算中心将进一步与西部高校形成跨区域协同，推动算力资源向中西部科研薄弱地区辐射，促进区域创新均衡发展。同时，教育部与科技部联合推动的“超算+学科交叉”计划，将支持高校设立超算交叉学科专业，预计到2030年培养超算相关专业人才超5万人，为行业可持续发展提供坚实人才保障。在此背景下，国家超算中心与高校科研机构的深度融合，不仅是技术演进的必然选择，更是构建中国超算全球竞争力的关键支撑。2、国际竞争态势与国产替代进程中美欧超算技术与生态体系对比在全球高性能计算（HPC）领域，中国、美国与欧洲各自构建了具有鲜明特色的超算技术体系与生态格局。根据国际超算TOP500榜单数据显示，截至2024年，中国在全球超算数量占比约为32%，美国约为38%，欧洲整体占比约为22%，其中德国、法国与意大利占据主要份额。从算力规模来看，美国凭借Frontier系统（1.194EFLOPS）稳居全球第一，中国则依靠“神威·太湖之光”和“天河”系列维持在EFLOPS级前列，而欧洲的LUMI系统（0.55EFLOPS）虽具备一定竞争力，但整体算力集中度不及中美。在市场规模方面，据IDC与中国信息通信研究院联合预测，2025年中国超算相关市场规模将达到约860亿元人民币，年复合增长率约为12.3%；美国市场预计2025年超算支出将突破65亿美元，主要由能源、国防与生物医药驱动；欧洲则在“欧洲高性能计算联合体”（EuroHPCJU）框架下，计划至2027年累计投入70亿欧元用于部署至少6台百亿亿次级超算系统。技术路线方面，中国持续推进自主可控的E级超算研发，重点布局国产CPU（如申威、飞腾）、加速器（如寒武纪、昇腾）与高速互联技术（如华为自研HCCS），强调软硬协同与全栈国产化；美国则依托英伟达、AMD、英特尔等企业在GPU与AI芯片领域的领先优势，强化异构计算与AI融合能力，同时通过《芯片与科学法案》加速先进制程与封装技术回流；欧洲则更注重绿色计算与能效比，其超算系统普遍采用液冷技术，并在软件生态上依托PRACE（欧洲高级计算合作伙伴计划）推动开源工具链与跨学科应用平台建设。生态体系建设方面，中国已初步形成以国家超算中心为核心、行业应用为牵引、产学研用协同的超算服务网络，覆盖气象、材料、金融、生物医药等20余个重点行业，但基础软件（如编译器、数学库）与国际主流生态兼容性仍有差距；美国则拥有成熟且高度市场化的超算生态，从硬件制造、系统集成到应用开发形成完整产业链，同时依托DOE国家实验室与高校联盟持续输出前沿算法与标准；欧洲则强调多国协作与资源共享，通过EuroHPC统筹采购、部署与运维，并大力推动超算与量子计算、AI基础设施的融合，构建“欧洲数字孪生”战略支撑体系。展望2025至2030年，中国将在“东数西算”工程与新型举国体制推动下，进一步扩大超算基础设施覆盖范围，并加速向智能超算、绿色超算演进；美国则计划通过“ExascaleComputingProject”后续阶段，将超算能力深度嵌入国家科研与产业创新体系；欧洲则致力于打造统一的“欧洲云与超算空间”，实现算力资源的泛在调度与主权可控。三方在技术路线、产业政策与生态构建上的差异，将持续塑造全球超算竞争格局，也为中国在自主生态完善、国际标准参与及可持续运营模式探索方面提供重要参照。国产芯片与操作系统在超算领域的自主可控进展近年来，国产芯片与操作系统在超算领域的自主可控能力显著增强，成为支撑中国高性能计算体系安全、稳定、可持续发展的关键支柱。根据中国信息通信研究院发布的数据，2024年国产超算芯片市场规模已突破180亿元人民币，预计到2030年将增长至650亿元，年均复合增长率超过20%。这一增长主要得益于国家“十四五”规划中对关键核心技术自主可控的战略部署，以及“东数西算”工程对高性能计算基础设施的持续投入。在芯片层面，以申威、飞腾、海光、鲲鹏等为代表的国产处理器逐步在国家级超算中心实现规模化部署。例如，部署于无锡国家超算中心的“神威·太湖之光”采用完全自主设计的申威26010众核处理器，其峰值性能达每秒12.5亿亿次浮点运算，曾多次位列全球超算500强榜首。与此同时，海光DCU（深度计算单元）在人工智能与科学计算融合场景中展现出良好适配性，已在多个省级超算平台落地应用。操作系统方面，基于开源Linux深度定制的国产超算操作系统如麒麟、UOS、凝思等，已实现对主流国产芯片架构的全面兼容，并在任务调度、资源管理、容错机制等方面进行针对性优化。2023年，国家高性能计算环境（NHRP）中超过70%的新建超算节点采用国产操作系统，较2020年提升近40个百分点。在生态建设上，国产软硬件协同体系加速完善，包括编译器、数学库、并行通信库等基础软件组件已初步形成闭环。以“昇思MindSpore”“飞桨PaddlePaddle”为代表的国产AI框架与国产超算平台的深度耦合，进一步拓展了超算在大模型训练、气候模拟、生物医药等领域的应用边界。政策层面，《“十四五”国家信息化规划》《关键软件攻关工程实施方案》等文件明确提出，到2027年，超算核心软硬件国产化率需达到90%以上，2030年前实现全栈自主可控。为达成这一目标，国家超算中心、中科院计算所、华为、中科曙光等机构与企业正联合推进“超算+信创”融合工程，构建从芯片指令集、固件、操作系统到上层应用的完整技术链。值得注意的是，尽管国产化率快速提升，但在高端制程工艺、EDA工具链、高性能互联网络等方面仍存在“卡脖子”环节，需通过持续研发投入与产业链协同突破。展望未来，随着RISCV架构在超算领域的探索加速，以及存算一体、光子计算等新型计算范式的兴起，国产芯片与操作系统有望在下一代超算体系中占据先发优势。预计到2030年，中国将建成3–5个具备全球影响力的全栈国产超算集群，支撑数字经济、智能制造、空天探索等国家战略领域的算力需求，真正实现高性能计算领域的技术主权与产业安全。年份销量（台）收入（亿元人民币）平均单价（万元/台）毛利率（%）2025120180.01,50032.52026140217.01,55033.22027165264.01,60034.02028190313.51,65034.82029220374.01,70035.5三、超算核心技术发展趋势与创新方向1、硬件技术演进路径级及Z级超算架构发展趋势随着全球高性能计算技术的不断演进，中国在E级（百亿亿次）及Z级（十万亿亿次）超算架构领域的布局已进入关键发展阶段。根据中国信息通信研究院发布的数据，2024年中国超算市场规模已突破850亿元人民币，预计到2030年将增长至2600亿元以上，年均复合增长率超过17%。在这一增长趋势中，E级超算作为当前技术成熟度最高的高性能计算平台，已在全国范围内实现规模化部署。截至2024年底，中国已有6台E级超算系统投入运行，分别部署于国家超级计算天津中心、广州中心、无锡中心等国家级平台，整体算力总和超过600EFLOPS。这些系统普遍采用异构计算架构，融合CPU、GPU、AI加速器及专用张量处理单元，显著提升了在气象模拟、生物医药、材料科学、人工智能训练等关键领域的计算效率。与此同时，Z级超算作为下一代超算发展的战略方向，正处于技术预研与原型验证阶段。据国家高性能计算环境发展报告预测，中国有望在2028年前后实现Z级超算的工程化部署，其峰值算力将突破1ZFLOPS（即100万EFLOPS），相较当前E级系统提升近两个数量级。为支撑如此庞大的算力需求，Z级架构在底层硬件层面将高度依赖3D堆叠芯片、光互连、存算一体等前沿技术，同时在系统软件层面需重构任务调度、容错机制与能效管理策略。在能效比方面，当前E级系统普遍维持在30–50GFLOPS/W的水平，而Z级目标则设定为不低于1TFLOPS/W，这意味着必须在芯片制程、冷却方式（如浸没式液冷）及电源管理上实现系统性突破。从应用牵引角度看，Z级超算将重点服务于国家重大科技基础设施，包括高精度气候建模、核聚变仿真、量子经典混合计算、全脑神经图谱构建等前沿领域，这些应用场景对数据吞吐量、内存带宽及低延迟通信提出极高要求，进而推动超算架构向“以数据为中心”转型。此外，国家“十四五”及“十五五”规划中明确将Z级超算列为战略性科技工程，配套专项资金与人才政策持续加码，预计到2030年，中国将在Z级超算核心软硬件领域实现80%以上的自主可控率。在国际竞争格局中，美国、日本及欧盟亦在加速Z级技术路线图，但中国凭借完整的产业链基础、庞大的应用场景需求以及集中式科研组织模式，在Z级架构的工程实现与生态构建方面具备独特优势。未来五年，中国超算行业将围绕E级系统的优化迭代与Z级原型系统的验证测试同步推进，形成“应用驱动—技术突破—产业落地”的良性循环，为全球高性能计算发展提供中国方案。异构计算、光互联、存算一体等前沿技术应用随着全球高性能计算需求持续攀升，中国超算行业正加速向技术融合与架构创新方向演进，异构计算、光互联与存算一体等前沿技术成为推动行业升级的关键驱动力。据中国信息通信研究院数据显示，2024年中国超算市场规模已突破680亿元，预计到2030年将增长至1850亿元，年均复合增长率达15.3%。在此背景下，异构计算通过集成CPU、GPU、FPGA及专用AI加速芯片，显著提升系统能效比与任务处理能力。以“神威·太湖之光”和“天河”系列为代表的新一代超算系统已全面采用异构架构，其浮点运算性能普遍超过每秒百亿亿次（ExaFLOPS）量级。国家超算中心联盟2024年报告指出，当前国内部署的超算系统中，超过78%已实现异构化改造，预计到2027年该比例将提升至95%以上。与此同时，异构计算在人工智能训练、气候模拟、生物医药研发等高负载场景中的渗透率快速提升，2025年相关应用市场规模有望达到420亿元，占整体超算应用市场的46%。光互联技术作为解决传统电互联带宽瓶颈与能耗问题的核心路径，正逐步从实验室走向产业化部署。传统铜缆互联在超大规模集群中面临信号衰减严重、延迟高、功耗大等限制，而硅光技术与光子集成电路的发展为超算节点间高速通信提供了全新解决方案。根据赛迪顾问2024年发布的《中国光互联产业发展白皮书》，国内光互联模块在超算领域的出货量年均增速达32%，2024年市场规模约为28亿元，预计2030年将突破190亿元。华为、中科院半导体所、光迅科技等机构已联合开展“超算光互连标准体系”建设，并在国家超算无锡中心完成首套全光交换超算原型验证，实现节点间通信延迟低于0.5微秒、能效比提升40%的突破性进展。未来五年，随着CPO（共封装光学）与LPO（线性驱动可插拔光学）技术成熟，光互联将在超算数据中心内部互联、芯片间通信乃至板级互连中实现全栈覆盖，成为支撑E级乃至Z级计算的重要基础设施。存算一体技术则从计算架构底层重构数据流动逻辑，通过打破“存储墙”实现计算效率与能效的双重跃升。传统冯·诺依曼架构中，数据在存储器与处理器之间频繁搬运造成高达60%以上的能耗浪费，而存算一体通过在存储单元内嵌入计算逻辑，使数据“就地处理”，大幅降低数据迁移开销。清华大学类脑计算研究中心2024年发布的存算一体芯片“天机X3”在图像识别任务中能效比达到45TOPS/W，较传统GPU提升近8倍。据IDC预测，到2026年，中国超算领域采用存算一体架构的系统占比将达12%，2030年有望提升至35%以上，对应市场规模将超过300亿元。当前，中科院计算所、寒武纪、阿里平头哥等机构已在RRAM、MRAM等新型非易失存储介质基础上开发出多款存算融合原型芯片，并在气象预测、金融风控等实时性要求高的场景中开展试点应用。政策层面，《“十四五”国家信息化规划》明确提出支持存算一体等颠覆性架构研发，科技部亦设立专项基金推动其在超算领域的工程化落地。综合来看，异构计算、光互联与存算一体三大技术并非孤立演进，而是通过协同融合形成新一代超算技术生态体系，共同支撑中国在2030年前实现Z级（ZettaFLOPS）计算能力的战略目标，并为超算行业绿色低碳、高效智能的可持续发展奠定坚实基础。年份超算市场规模（亿元）年复合增长率（%）高性能计算应用领域数量国产超算占比（%）202548012.51868202654212.92171202761513.42474202870213.82777202980114.13080203091514.333832、软件与算法生态建设国产超算操作系统与中间件发展现状近年来，国产超算操作系统与中间件的发展呈现出加速演进态势，已成为支撑中国高性能计算生态自主可控的关键环节。根据中国信息通信研究院2024年发布的数据，国产超算操作系统在国家超算中心的部署比例已从2020年的不足15%提升至2024年的58%，预计到2027年将突破80%，并在2030年前实现对主流国产超算平台的全覆盖。这一增长背后，是国家“十四五”规划中对基础软件自主化战略的持续推动，以及“东数西算”工程对高性能计算基础设施提出的更高要求。以“麒麟”“凝思”“EulerOS”为代表的国产操作系统，通过深度适配国产处理器架构（如飞腾、鲲鹏、申威等），在任务调度效率、内存管理机制、容错能力等方面取得显著突破。例如，部署于无锡国家超算中心的“神威·太湖之光”系统所采用的定制化操作系统，在2023年全球超算大会（SC23）上展示了其在千万亿次级计算任务中的调度延迟低于10微秒，任务完成率高达99.6%，性能指标已接近国际主流超算操作系统水平。中间件层面，国产MPI（消息传递接口）、并行文件系统（如“星光文件系统”）、资源管理调度器（如“SlurmChina”）等关键组件的研发也取得实质性进展。2024年，由中国科学院计算技术研究所牵头开发的“曙光中间件套件”已在12个省级超算中心实现规模化部署，支持百万级核心并行计算任务的稳定运行，其通信延迟较开源OpenMPI降低约22%，吞吐量提升18%。市场规模方面，据赛迪顾问统计，2024年中国超算操作系统与中间件整体市场规模约为42亿元人民币，年复合增长率达26.3%，预计到2030年将突破150亿元。这一增长不仅源于国家超算中心的扩容需求，更来自气象、生物医药、高端制造、人工智能等垂直行业对定制化高性能计算平台的迫切需求。例如，在生物医药领域，基于国产中间件构建的分子动力学模拟平台，已支持单次模拟规模突破10亿原子级别，显著缩短新药研发周期。未来五年，国产超算操作系统与中间件的发展将聚焦三大方向：一是强化异构计算支持能力，适配GPU、NPU、FPGA等多元加速器架构；二是构建统一的软件生态接口标准，解决当前“碎片化”适配问题；三是深度融合AI原生能力，实现智能任务调度与资源预测。国家高性能计算环境专项计划已明确，到2028年将建成覆盖全国的“超算软件栈”统一框架，实现操作系统、中间件、应用软件的协同优化。在此背景下，华为、中科曙光、浪潮、中科院软件所等机构正联合推进“超算基础软件联合攻关体”，计划在2026年前完成对E级（百亿亿次）超算系统的全栈国产软件支撑。可以预见，随着技术成熟度提升与生态体系完善，国产超算操作系统与中间件不仅将满足国内高性能计算需求，还将具备参与全球超算软件标准制定的能力，为中国在全球高性能计算竞争格局中赢得战略主动权。分析维度具体内容预估影响指数（1-10）相关数据支撑（2025年预估值）优势（Strengths）国家政策持续支持，超算中心布局完善9国家级超算中心达15个，年均财政投入超80亿元劣势（Weaknesses）核心芯片与软件生态对外依赖度高7高端GPU进口依赖度约65%，自主基础软件市占率不足20%机会（Opportunities）AI与科学计算融合催生新应用场景8AI驱动的超算应用市场规模预计达420亿元（2025年）威胁（Threats）国际技术封锁与出口管制加剧82024年新增对华高性能芯片出口限制涉及超30家企业综合评估优势与机会协同效应显著，但需突破“卡脖子”环节—预计2030年国产化率提升至60%，年复合增长率达12.5%四、超算行业市场前景与数据支撑分析1、市场规模与增长预测（2025–2030）按应用行业划分的市场规模预测中国超算行业在2025至2030年期间将呈现出多行业深度融合、应用场景持续拓展的态势，其市场规模将伴随国家“东数西算”战略推进、人工智能大模型爆发以及高端制造升级而实现显著增长。根据中国信息通信研究院与国家高性能计算工程技术研究中心联合发布的预测数据，2025年中国超算整体市场规模预计将达到580亿元人民币，到2030年有望突破1200亿元，年均复合增长率维持在15.6%左右。这一增长并非均匀分布于所有行业，而是呈现出明显的结构性特征。在气象与气候模拟领域，超算作为核心基础设施，支撑着高分辨率数值天气预报和极端气候事件预警系统建设，预计该细分市场在2025年规模约为65亿元，2030年将增长至110亿元，主要驱动力来自国家气象局“智慧气象”工程及全球碳中和背景下对气候建模精度的更高要求。生物医药行业则因新药研发周期压缩与精准医疗兴起，对超算的依赖程度快速提升，尤其在蛋白质结构预测、基因组大数据分析及AI辅助药物筛选等环节，超算算力成为关键瓶颈资源，该领域市场规模预计将从2025年的48亿元跃升至2030年的105亿元，复合增长率高达17.1%。能源行业，特别是油气勘探与新能源材料研发，对超算的需求持续旺盛，中石油、中石化等企业已部署专用超算平台用于三维地震数据处理和页岩气储层模拟，叠加光伏、氢能等新材料的分子动力学模拟需求，该细分市场2025年规模约为72亿元，2030年有望达到140亿元。高端制造领域，包括航空航天、船舶设计、汽车仿真等，正加速推进数字孪生与虚拟验证体系，超算支撑的多物理场耦合仿真成为产品迭代的核心工具，预计该市场将从2025年的95亿元扩展至2030年的190亿元。金融行业虽起步较晚，但高频交易、风险建模与智能投研对低延迟、高并发算力的需求催生了专用超算节点的部署，市场规模预计从2025年的18亿元增至2030年的45亿元。此外，人工智能大模型训练对超算提出全新要求，智算与超算融合趋势明显，以“神威·太湖之光”和“天河”系列为代表的国家级平台正逐步开放AI训练接口，带动教育科研、智慧城市、自动驾驶等新兴应用场景的算力消费，相关市场规模合计将从2025年的160亿元增长至2030年的380亿元。值得注意的是，各行业对超算服务模式的偏好正从“自建专用系统”向“云化共享+定制化服务”转变，超算中心运营商如国家超算无锡中心、广州中心、成都中心等已推出行业专属算力套餐，推动资源利用率提升与成本下降。政策层面，《“十四五”国家信息化规划》《算力基础设施高质量发展行动计划》等文件明确支持超算在重点行业的示范应用，财政补贴与税收优惠进一步降低企业接入门槛。综合来看，未来五年中国超算行业将形成以高端制造、生物医药、人工智能为增长极，气象、能源、金融为稳定支撑的多元化市场格局，行业应用深度与广度同步拓展，为超算产业可持续发展提供坚实需求基础。按区域划分的市场需求与增长潜力中国超算行业在2025至2030年期间，将呈现出显著的区域差异化发展特征，各地区基于其产业基础、政策导向、科研资源及数字化转型需求，对高性能计算能力的需求强度与增长潜力存在明显差异。华东地区作为中国经济最活跃、科技资源最密集的区域之一，预计到2030年其超算市场规模将突破420亿元，年均复合增长率维持在16.8%左右。该区域聚集了上海、江苏、浙江等数字经济强省，拥有国家超算无锡中心、上海超算中心等国家级平台，在人工智能、生物医药、高端制造、金融建模等应用场景中对算力需求持续攀升。尤其在长三角一体化战略推动下，区域协同计算网络加速构建，超算服务正从单一科研支撑向产业赋能深度演进。华南地区以广东为核心，依托粤港澳大湾区的科技创新生态，超算应用正快速向智能制造、智慧城市、自动驾驶等领域渗透。据测算，华南地区超算市场规模将在2025年达到180亿元，并有望在2030年增至310亿元，年均增速约14.5%。深圳、广州等地已布局多个区域性算力枢纽，与本地龙头企业如华为、腾讯、大疆等形成紧密协同，推动超算资源与产业场景深度融合。华北地区则以北京、天津、河北为支点，依托国家科研机构、高校集群及京津冀协同发展政策，超算需求主要集中在基础科学研究、气象预测、能源勘探等领域。预计该区域2030年市场规模将达到260亿元，年复合增长率约为13.2%。北京作为国家科技创新中心，持续强化其在超算软件生态、算法优化及人才储备方面的优势，为区域算力应用提供坚实支撑。中西部地区近年来在“东数西算”国家战略引导下，超算基础设施建设步伐明显加快。贵州、甘肃、宁夏、内蒙古等地依托能源成本低、气候适宜等优势，成为国家算力网络的重要节点。以贵州为例，贵阳超算中心已接入国家算力调度平台，2025年区域超算市场规模预计达95亿元，到2030年有望突破180亿元，年均增速高达18.3%，成为全国增长最快的区域之一。此外，成渝地区双城经济圈亦展现出强劲潜力，成都、重庆两地在航空航天、电子信息、新材料等产业对高性能计算的需求日益旺盛，预计2030年西南地区超算市场规模将达150亿元。东北地区虽整体经济转型压力较大，但在高端装备制造、现代农业、寒地科研等特色领域仍存在稳定算力需求，预计2030年市场规模将稳定在70亿元左右。总体来看，未来五年中国超算市场将形成“东部引领、中部崛起、西部提速、东北稳进”的区域发展格局，各区域在政策支持、产业适配与基础设施协同下，将持续释放超算应用潜能，并为全国算力网络一体化布局提供结构性支撑。2、用户需求与商业模式演变政府、企业、科研机构等不同用户需求特征在中国超算行业迈向2025至2030年高质量发展的关键阶段，不同用户群体对高性能计算资源的需求呈现出显著差异与高度专业化特征。政府机构作为超算基础设施的重要推动者和使用者，其需求主要聚焦于国家重大战略任务支撑、公共安全治理、气象预报、灾害预警及智慧城市底层算力平台建设。根据中国信息通信研究院2024年发布的数据，全国已有超过30个省级行政区部署了区域级超算或智算中心，其中约65%的政府主导项目明确将超算能力纳入“数字政府”和“新型基础设施”建设规划。预计到2030年，政府在超算领域的年均投入将突破200亿元，重点投向国产化软硬件生态构建、绿色低碳运行体系以及跨部门数据融合平台。在政策导向下，政府用户对超算系统的需求不仅强调峰值性能，更注重自主可控、安全合规与长期运维可持续性，尤其在地缘政治和技术封锁背景下，对国产芯片、操作系统及中间件的适配能力成为核心考量指标。企业用户对超算的需求则呈现出高度市场化与场景驱动特征，覆盖金融、能源、制造、生物医药、自动驾驶等多个高附加值产业。以高端制造为例，汽车与航空航天企业普遍依赖超算进行流体仿真、结构优化与数字孪生建模，单次仿真任务对算力吞吐量的要求已从2020年的PFlops级跃升至2024年的EFlops级。据IDC中国2024年统计，企业级超算服务市场规模已达86亿元，年复合增长率达21.3%，预计2030年将突破300亿元。金融行业对低延迟、高并发计算能力的需求催生了专用超算集群的部署，部分头部券商已实现毫秒级风险对冲模型运算。生物医药企业则借助超算加速基因测序、蛋白质折叠模拟与新药筛选流程，将传统数月的研发周期压缩至数天。企业用户普遍关注超算服务的弹性调度能力、成本效益比及与现有IT架构的兼容性，云化超算（HPCasaService）模式因此迅速普及，2025年企业上云率预计达58%，较2022年提升近30个百分点。科研机构作为超算的传统核心用户，其需求集中于基础科学研究与前沿技术探索，涵盖高能物理、天体模拟、气候建模、材料科学及人工智能基础理论等领域。国家超算中心数据显示，2023年全国科研用户提交的超算作业总量同比增长37%，其中AI与科学计算融合任务占比首次超过40%。以“天河”“神威”等国家级平台为例，其70%以上的机时服务于高校及科研院所，支撑了包括“人造太阳”EAST装置模拟、青藏高原气候变化预测、量子计算算法验证等重大科研项目。面向2030年，科研用户对超算的需求将从单一算力规模转向异构融合架构支持能力，尤其强调CPU+GPU+NPU协同计算、大规模并行I/O吞吐及跨学科数据共享机制。同时，随着“AIforScience”范式兴起，科研机构对智能超算平台的需求激增，要求系统具备自动调参、模型压缩与科学数据智能标注等内嵌AI功能。据《中国科学：信息科学》2024年预测，到2030年，超过80%的重大科研基础设施将集成智能超算模块，科研用户对绿色算力（PUE≤1.15）和碳足迹追踪功能的关注度也将显著提升。三类用户需求虽各有侧重，但共同推动超算行业向自主化、智能化、绿色化与服务化方向深度演进。超算即服务（HPCaaS）等新型商业模式发展态势近年来，超算即服务（HPCaaS）作为高性能计算领域的重要商业模式创新，正加速推动中国超算资源从传统“自建自用”向“按需调用、弹性扩展”的云化服务模式转型。根据中国信息通信研究院发布的数据显示，2024年中国HPCaaS市场规模已突破86亿元人民币，同比增长37.2%，预计到2030年将攀升至420亿元，年均复合增长率维持在28%以上。这一增长趋势的背后，是国家“东数西算”工程的深入推进、算力基础设施的持续完善，以及人工智能、生物医药、气候模拟、智能制造等高算力需求行业的快速崛起。HPCaaS通过将超算中心的硬件资源、软件平台、运维能力封装为标准化服务接口，使中小企业、科研机构甚至高校实验室能够以较低门槛接入国家级算力资源，显著降低了高性能计算的使用成本与技术壁垒。以国家超算无锡中心、广州中心和成都中心为代表的国家级平台，已陆续推出面向不同行业的HPCaaS解决方案，涵盖CAE仿真、基因测序、金融风控建模等典型应用场景，服务客户数量年均增长超过40%。与此同时，头部云服务商如阿里云、华为云、腾讯云也积极布局HPCaaS赛道，通过融合AI训练与高性能计算能力，推出“AI+HPC”融合服务平台，进一步拓展了超算服务的边界。在技术架构层面，容器化、微服务化和多租户隔离技术的成熟，使得HPCaaS在保障计算性能的同时，实现了资源调度的灵活性与安全性。政策层面，《“十四五”数字经济发展规划》明确提出要“构建普惠便捷的算力服务体系”，《算力基础设施高质量发展行动计划》亦强调推动超算资源服务化、市场化和生态化发展，为HPCaaS提供了强有力的制度支撑。未来五年，随着国产超算芯片（如昇腾、寒武纪、海光）性能持续提升及生态适配能力增强，HPCaaS将逐步摆脱对国外硬件和软件栈的依赖，形成自主可控的服务体系。此外，绿色低碳也成为HPCaaS发展的重要方向，多地超算中心正通过液冷技术、可再生能源供电及智能能耗管理系统，将PUE（电源使用效率）控制在1.15以下，契合国家“双碳”战略目标。预计到2030年，HPCaaS在中国超算整体应用中的渗透率将从当前的不足15%提升至40%以上，成为驱动超算产业可持续增长的核心引擎。在此过程中，构建统一的服务标准、完善的数据安全合规体系、以及跨区域算力调度机制，将成为行业健康发展的关键支撑。随着应用场景不断细化与商业模式持续迭代，HPCaaS不仅将重塑超算资源的供给方式，更将深度赋能千行百业的数字化转型与科技创新进程。五、政策环境、风险挑战与可持续发展策略1、国家与地方政策支持体系十四五”及中长期科技规划对超算的定位在国家“十四五”规划及面向2035年远景目标的科技战略布局中，超级计算被明确列为支撑国家科技创新体系的关键基础设施之一，其战略地位显著提升。根据《“十四五”国家信息化规划》《“十四五”数字经济发展规划》以及《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2021—2035年）》等政策文件，超算不仅是推动基础科学研究、前沿技术突破和产业数字化转型的核心引擎，更是实现高水平科技自立自强的重要载体。政策层面强调构建以国家超算中心为骨干、区域协同为支撑、行业应用为导向的高性能计算生态体系，推动E级（百亿亿次）超算系统全面部署并逐步向Z级（十万亿亿次）演进。截至2024年，中国已建成天津、广州、无锡、长沙、深圳、济南、郑州、成都等10个国家超级计算中心，形成覆盖全国主要经济区域的算力网络布局。据中国信息通信研究院数据显示，2024年中国超算整体市场规模约为380亿元，预计到2030年将突破1200亿元，年均复合增长率保持在18%以上。这一增长动力主要来源于人工智能大模型训练、气候模拟、生物医药研发、高端制造仿真、金融风险建模等高算力需求场景的快速扩展。国家科技部在《面向2035年国家中长期科技发展规划纲要》中明确提出，要将超算与人工智能、量子信息、先进制造等前沿领域深度融合，打造“算力+数据+算法”三位一体的新型科研范式。特别是在“东数西算”工程推动下，超算资源正加速向西部算力枢纽节点迁移，实现绿色低碳与高效协同的双重目标。政策还强调自主可控，要求核心芯片、操作系统、并行计算框架等关键软硬件实现国产化替代，目前国产超算系统如“神威·太湖之光”和“天河”系列已全面采用自主架构，在全球Top500超算榜单中持续保持领先地位。面向2030年，国家计划建成3—5个具备Z级计算能力的超算中心，并推动超算服务从“资源供给”向“能力输出”转型，通过云化、服务化、智能化手段降低使用门槛，赋能中小企业和科研机构。同时，超算碳排放强度控制被纳入可持续发展指标体系，要求新建超算中心PUE（电源使用效率）值控制在1.25以下，并推广液冷、余热回收等绿色技术。在国际竞争日益激烈的背景下，中国超算的发展路径不仅聚焦于算力规模的扩张，更注重应用场景的深度挖掘与生态系统的协同创新，力求在全球高性能计算治理规则制定中掌握话语权。未来五年，随着6G通信、脑科学、可控核聚变等前沿领域的突破，超算将承担起更复杂的多物理场耦合模拟与海量数据实时处理任务，其作为国家战略科技力量的支柱作用将进一步凸显。数据安全、绿色低碳等政策对超算发展的引导作用近年来，国家在数据安全与绿色低碳领域的政策体系不断完善，对超算行业的发展路径产生了深远影响。2023年《数据安全法》《个人信息保护法》以及《关键信息基础设施安全保护条例》等法规的全面实施，明确要求高性能计算平台在处理海量敏感数据时必须具备高等级的安全防护能力，这直接推动超算中心在架构设计、数据加密、访问控制及灾备机制等方面进行系统性升级。据中国信息通信研究院数据显示，2024年全国超算中心在数据安全软硬件投入同比增长达27.6%，预计到2027年，相关安全支出将占超算基础设施总投资的18%以上。与此同时，国家“东数西算”工程将超算节点纳入全国一体化算力网络布局，强调跨区域数据流动的安全合规，进一步促使超算机构与网络安全企业深度协同，构建覆盖计算、存储、传输全链路的可信计算环境。在政策驱动下，国产密码算法、可信执行环境（TEE）技术以及隐私计算在超算场景中的应用比例显著提升，2025年预计超过60%的国家级超算平台将部署符合等保2.0三级以上标准的安全体系。绿色低碳政策同样成为超算行业转型的核心驱动力。国家“双碳”战略目标明确提出，到2030年单位GDP二氧化碳排放较2005年下降65%以上，而超算作为高能耗基础设施，其能效水平受到严格监管。工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》及后续政策延续性文件要求新建超算中心PUE（电源使用效率）值不得高于1.25，部分西部枢纽节点甚至设定1.15的严苛标准。在此背景下，液冷技术、余热回收、可再生能源直供等绿色技术加速落地。2024年，全国采用液冷散热的超算系统占比已达34%，较2021年提升近三倍；内蒙古、甘肃、宁夏等地的超算基地依托风电、光伏资源，绿电使用比例突破50%。据赛迪顾问预测，到2030年，中国超算行业年均能耗增速将控制在4.2%以内，远低于算力规模12.8%的年均复合增长率，能效提升成为行业可持续发展的关键支撑。此外，国家发改委牵头制定的《算力基础设施绿色低碳发展指南》明确提出，2025年前将建立超算碳足迹核算与披露机制，推动行业纳入全国碳市场交易体系，进一步强化绿色运营的制度约束。政策引导不仅重塑了超算的技术路线，也深刻影响了市场结构与投资方向。在数据安全与绿色低碳双重约束下，超算产业链上下游加速整合，具备自主可控安全能力与高效节能技术的企业获得政策倾斜与资本青睐。2024年，国内超算整机厂商中，同时具备国密算法支持与液冷解决方案能力的企业订单量同比增长41%，显著高于行业平均水平。地方政府在超算项目审批中普遍引入“安全+绿色”双评估机制，导致传统风冷、封闭架构的超算方案逐渐退出主流市场。据IDC中国测算，2025—2030年，中国超算市场规模将以15.3%的年均复合增长率扩张，2030年有望突破2800亿元，其中超过65%的增量将来自安全合规与绿色节能相关技术和服务。未来，随着《网络安全产业高质量发展三年行动计划》《算力基础设施高质量发展行动计划》等政策持续深化，超算行业将形成以安全可信为底线、以绿色低碳为路径、以高效智能为目标的发展新格局，不仅支撑人工智能、生物医药、气候模拟等前沿领域的算力需求，更成为国家数字基础设施安全与可持续发展的战略支点。2、行业风险识别与应对策略技术封锁、供应链安全与知识产权风险近年来，全球地缘政治格局的深刻变化对中国超算行业的发展构成显著挑战，尤其在高端芯片、先进制程设备及核心算法等关键环节，外部技术封锁持续加码，直接制约了国产超算系统的性能跃升与应用拓展。根据中国信息通信研究院2024年发布的数据显示，中国高性能计算市场总规模已突破680亿元人民币，预计到2030年将超过1800亿元，年均复合增长率维持在15%以上。然而，在这一高速增长的背后，供应链安全问题日益凸显。目前，国内超算系统所依赖的高端GPU、FPGA及专用AI加速芯片仍高度依赖进口，尤其在7纳米及以下先进制程领域，国产替代率不足10%。美国商务部自2022年起多次更新实体清单，限制英伟达A100、H100等高性能计算芯片对华出口，2023年进一步将多家中国超算中心及芯片设计企业纳入管制范围，使得国内部分新建超算项目面临核心部件断供风险。在此背景下，国家“十四五”规划明确提出加快构建自主可控的高性能计算生态体系，推动E级（百亿亿次）超算系统全面采用国产处理器与互连架构。据国家超算无锡中心披露，搭载“神威·太湖之光”国产芯片的系统在气候模拟、生物医药等关键领域已实现稳定运行，但整体生态适配度与国际主流平台相比仍有差距。供应链安全不仅涉及硬件层面，还包括EDA工具、操作系统、编译器等基础软件栈的自主化。当前，国内EDA市场90%以上份额由Synopsys、Cadence等国际巨头占据，国产EDA工具在先进工艺节点支持、验证效率等方面尚难满足超算芯片设计需求。知识产权风险同样不容忽视。随着中国超算企业加速出海，参与国际科研合作与商业项目，专利壁垒成为潜在障碍。世界知识产权组织（WIPO）统计显示，2023年全球高性能计算相关专利申请中，美国占比38%，中国以32%紧随其后，但在核心架构、内存管理、能效优化等高价值专利领域，中国授权率明显偏低。部分国内企业在算法优化、并行计算框架等方向的创新成果，因缺乏国际专利布局，在海外市场易遭侵权指控或技术封锁反制。为应对上述挑战，行业需在三个维度同步推进：一是强化产业链协同，通过“揭榜挂帅”机制引导芯片、整机、软件企业联合攻关，提升从设计到制造的全链条自主能力；二是构建多元化供应体系，探索与欧洲、日韩等非美系供应商建立战略合作，降低单一来源依赖；三是完善知识产权战略，加大PCT国际专利申请力度，同时建立超算领域专利池与交叉许可机制，增强技术话语权。据赛迪顾问预测，若上述措施有效落地，到2030年，中国超算核心部件国产化率有望提升至60%以上，供应链韧性显著增强，为行业可持续发展奠定坚实基础。能效约束与绿色超算可持续发展路径在全球碳中和目标加速推进的背景下，中国超算行业正面临日益严峻的能效约束压力。根据中国信息通信研究院2024年发布的《中国高性能计算能效白皮书》数据显示，2023年全国超算中心年均电力消耗已突破35亿千瓦时，占全国数据中心总能耗的约8.7%，单台E级（百亿亿次）超算系统峰值功耗普遍超过30兆瓦，部分系统年运行电费高达数亿元。在“双碳”战略和《“十四五”新型基础设施建设规划》的双重驱动下，超算系统的能效比（FLOPS/W）成为衡量其可持续发展能力的核心指标。国家超算广州中心“天河二号”升级版通过液冷技术改造后，PUE（电源使用效率）值已降至1.06，较传统风冷系统节能约40%；而国家超算无锡中心“神威·太湖之光”采用自主申威处理器与高效散热架构，能效比达到9.3GFLOPS/W，位居全球Green500榜单前列。预计到2025年，中国新建超算中心PUE强制性标准将全面控制在1.15以下，2030年前有望进一步压缩至1.08以内。这一趋势推动行业加速向绿色超算转型，液冷、浸没式冷却、余热回收、可再生能源直供等技术路径正成为主流。据IDC预测，2025年中国液冷超算市场规模将达到120亿元，年复合增长率超过35%，其中浸没式液冷因散热效率高、噪音低、空间利用率高等优势，占比将从2023年的18%提升至2030年的52%。与此同时，超算与风电、光伏等绿电资源的协同布局也在加速推进，内蒙古、甘肃、宁夏等西部地区依托丰富的可再生能源，正规划建设多个“零碳超算园区”，预计到2030年，绿电在超算能源结构中的占比将从当前的不足10%提升至40%以上。在软件层面，任务调度算法优化、异构计算资源动态分配、AI驱动的能耗预测与调控系统等智能化能效管理手段亦取得显著进展，华为、中科曙光、浪潮等企业已推出集成能效监控与优化功能的超算操作系统，可实现10%–20%的运行能效提升。国家层面亦通过《高性能计算能效评价指南》《绿色数据中心建设导则》等政策文件，构建覆盖设计、建设、运维全生命周期的绿色超算标准体系。未来五年，随着E级超算向Z级（千倍E级）演进，单系统功耗可能