2026中国超级计算行业经营状况及发展前景预测报告

2026中国超级计算行业经营状况及发展前景预测报告目录20507摘要 322645一、中国超级计算行业发展概述 5118931.1超级计算行业定义与技术范畴 5320011.2中国超级计算发展历程与关键里程碑 71702二、2025年超级计算行业运行现状分析 953862.1全球与中国超算算力规模对比 916162.2主要超算中心布局及区域分布特征 1116857三、产业链结构与核心环节分析 13294683.1上游：芯片、服务器与基础软硬件供应 13158543.2中游：系统集成与超算平台建设 15253693.3下游：行业应用与服务生态 1615968四、关键技术发展趋势研判 18310174.1异构计算与AI融合架构演进 1872084.2能效优化与绿色超算技术路径 2019851五、重点应用领域需求分析 21278885.1科学研究与大科学工程支撑 21112725.2工业仿真与智能制造赋能 2412054六、政策环境与国家战略支持 25236406.1“十四五”及后续规划对超算的定位 2528176.2国家实验室与重大科技基础设施投入 273752七、市场竞争格局与主要企业分析 29317477.1国内龙头企业经营状况（如中科曙光、浪潮、华为） 2954897.2国际竞争态势与国产替代进程 301367八、投融资与资本动态 3379438.1近三年行业融资事件与金额分布 33317398.2政府引导基金与社会资本参与模式 35

摘要近年来，中国超级计算行业在国家战略驱动与技术自主创新双重推动下持续快速发展，已形成较为完整的产业链体系和全球领先的算力基础设施。截至2025年，中国超算总算力规模位居全球第二，仅次于美国，其中E级（百亿亿次）超算系统实现重大突破，“天河”“神威”等系列多次入选全球TOP500榜单，展现出强劲的技术实力与工程化能力。全国已建成国家级超算中心12个，覆盖京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等重点区域，形成以国家超算广州中心、无锡中心、天津中心为核心的多极协同布局。从产业链结构看，上游芯片、服务器及基础软硬件环节加速国产替代进程，华为昇腾、寒武纪、海光信息等企业在AI加速芯片与高性能处理器领域取得显著进展；中游系统集成与平台建设由中科曙光、浪潮信息、华为等龙头企业主导，其2024年相关业务营收合计超过600亿元，同比增长约18%；下游应用生态不断拓展，在气象预报、生物医药、航空航天、新能源材料等科学研究领域支撑了多项大科学工程，同时在工业仿真、智能驾驶、数字孪生等智能制造场景中实现规模化落地。关键技术方面，异构计算与AI融合架构成为主流发展方向，GPU、NPU与CPU协同的混合算力模式大幅提升能效比，绿色超算技术路径聚焦液冷散热、低功耗芯片设计及可再生能源供电，部分新建超算中心PUE值已降至1.1以下。政策层面，“十四五”规划明确将超算列为战略性科技力量，并纳入国家重大科技基础设施体系，2025年后相关政策进一步向算力网络一体化、东数西算工程及国产软硬件生态倾斜，预计到2026年中央及地方对超算相关投入将累计超过300亿元。市场竞争格局呈现“国家队+科技巨头”双轮驱动特征，中科曙光在高端服务器市场占有率稳居国内前三，浪潮信息在全球AI服务器出货量排名第二，华为则依托全栈自研能力加速构建超算与AI融合生态；与此同时，国际竞争加剧促使国产替代提速，尤其在高端芯片与操作系统领域，自主可控率有望从2025年的约45%提升至2026年的60%以上。投融资方面，近三年行业融资总额超120亿元，2024年单年融资事件达27起，主要集中在AI芯片、超算即服务（HPCaaS）及行业解决方案赛道，政府引导基金与社会资本通过PPP、产业基金等方式深度参与，推动超算从“重资产建设”向“轻量化服务”转型。综合判断，2026年中国超级计算行业将迈入高质量发展新阶段，市场规模预计突破1500亿元，年复合增长率维持在15%以上，未来增长动力将更多来源于应用场景深化、绿色低碳转型及与人工智能、量子计算等前沿技术的交叉融合，行业整体呈现技术密集、资本密集与政策导向高度协同的发展态势。

一、中国超级计算行业发展概述1.1超级计算行业定义与技术范畴超级计算行业是指围绕高性能计算（HighPerformanceComputing,HPC）系统的设计、研发、制造、部署、运维及应用服务所形成的综合性技术与产业生态体系，其核心在于通过集成大规模并行处理能力、高速互联网络、高带宽存储系统以及先进冷却与能源管理技术，实现对复杂科学计算、工程模拟、人工智能训练、大数据分析等高负载任务的高效处理。根据国际超算组织TOP500的定义，超级计算机通常指在LINPACK基准测试中浮点运算性能达到PetaFLOPS（每秒千万亿次浮点运算）及以上级别的计算系统，而随着技术演进，当前全球领先系统已迈入ExaFLOPS（每秒百亿亿次浮点运算）时代。中国在该领域起步于20世纪70年代末，历经“银河”“曙光”“天河”“神威”等系列自主研发平台的发展，目前已构建起覆盖芯片、整机、操作系统、中间件、应用软件到运维服务的完整产业链。据中国信息通信研究院《2024年中国高性能计算产业发展白皮书》数据显示，截至2024年底，中国部署的PetaFLOPS级及以上超算系统数量占全球总量的约28%，位列世界第二；其中，“神威·太湖之光”与“天河二号”曾多次登顶全球TOP500榜单，虽近年受国际供应链限制影响部分硬件升级受限，但国产化替代进程显著加速，基于昇腾、飞腾、海光、龙芯等国产处理器构建的超算集群占比已从2020年的不足15%提升至2024年的近45%。技术范畴上，超级计算不仅涵盖传统科学与工程计算（如气候建模、核聚变仿真、航空航天设计），更深度融入新兴数字技术场景，包括生成式人工智能大模型训练所需的分布式GPU/TPU集群调度、生物医药领域的分子动力学模拟、金融高频交易中的实时风险评估，以及智慧城市中多源异构数据的融合分析。值得注意的是，超算与云计算、边缘计算的边界日益模糊，形成“超算即服务”（HPC-as-a-Service）的新范式，国家超算中心如无锡、广州、天津、长沙等地已向科研机构与企业提供按需调用的算力资源，2023年全国超算中心对外服务收入同比增长37.2%，达42.6亿元人民币（来源：国家高性能计算工程技术研究中心年度统计报告）。在底层架构层面，异构计算成为主流趋势，CPU+GPU、CPU+FPGA或全定制AI加速器的混合架构广泛应用于新一代系统，同时光互联、液冷散热、存算一体等关键技术持续突破，以应对能效比（PerformanceperWatt）瓶颈——据中科院计算所测算，2025年中国新建超算系统的平均能效比已达12.8GFLOPS/W，较2020年提升近3倍。软件生态方面，国产并行编程框架如OpenMC、SWFFT及作业调度系统如Slurm-China版逐步成熟，但基础数学库、编译器优化工具链仍存在短板，依赖开源社区比例较高。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》等文件明确将超算纳入国家战略性基础设施，提出到2025年建成若干E级超算中心并实现关键软硬件自主可控的目标。综合来看，超级计算行业已从单一硬件竞赛转向涵盖算力供给、算法创新、应用场景拓展与绿色低碳运营的系统性竞争格局，其技术范畴正随数字经济深化而不断延展，成为支撑国家科技自立自强与产业升级的核心引擎之一。类别技术范畴典型性能指标（2025年）主要应用场景代表系统/架构传统超算CPU集群、高速互连网络10–100PFlops气象模拟、核物理仿真天河系列、神威·太湖之光E级超算（Exascale）异构计算（CPU+GPU/DCU）、液冷散热≥1EFlops气候建模、生物医药研发曙光“硅立方”、天河三号智能超算AI加速芯片集成、混合精度计算AI算力≥10EFlops（FP16）大模型训练、自动驾驶仿真华为昇腾集群、寒武纪MLU平台云化超算虚拟化调度、弹性资源池单租户峰值≤10PFlops中小企业CAE仿真、高校科研阿里云HPC、腾讯云TI平台量子-经典混合计算量子处理器接口、经典协同调度量子比特数≥50（实验阶段）材料设计、密码破译预研本源量子-超算联合平台1.2中国超级计算发展历程与关键里程碑中国超级计算的发展历程是一部融合国家战略意志、科研攻坚能力与产业协同创新的宏大叙事。自20世纪70年代末起步以来，中国在高性能计算领域从无到有、由弱变强，逐步构建起自主可控的技术体系和全球领先的算力基础设施。1983年，国防科技大学成功研制出“银河-I”巨型计算机，运算速度达到每秒1亿次，标志着中国成为继美国、日本之后第三个具备研制亿次级超级计算机能力的国家。这一突破不仅打破了西方国家对高性能计算技术的封锁，也为后续发展奠定了坚实基础。进入90年代，随着“银河-II”“银河-III”等系列机型相继问世，中国超算在浮点运算性能、系统稳定性及工程化应用方面持续进步。据中国计算机学会（CCF）发布的《中国高性能计算发展白皮书（2023年）》显示，至1997年，“银河-III”峰值性能已提升至每秒130亿次，广泛应用于气象预报、核物理模拟和航空航天等领域。21世纪初，中国超算进入加速发展阶段。2009年，国防科技大学研制的“天河一号”在TOP500榜单中位列第五，首次进入全球前十；2010年升级后的“天河一号A”以每秒2.507千万亿次（2.507PFlop/s）的实测性能登顶世界第一，成为中国超算历史性突破的标志。这一成就被国际超算权威机构TOP500.org正式记录，并引发全球对中国计算实力的重新评估。此后，“天河二号”于2013年至2015年间连续六次蝉联TOP500榜首，其峰值性能达54.9PFlop/s，采用IntelXeon处理器与XeonPhi协处理器混合架构，展现了中国在系统集成与大规模并行调度方面的卓越能力。尽管后期因美国出口管制导致部分核心部件受限，但这一阶段的成功极大推动了国内对自主芯片研发的重视。真正实现技术自主可控的转折点出现在2016年。“神威·太湖之光”在国家超级计算无锡中心部署，完全采用国产申威26010众核处理器，峰值性能高达125.4PFlop/s，再度问鼎TOP500榜首，并连续四次保持第一。该系统不仅在硬件层面实现100%国产化，还在应用层面取得重大突破——其支撑的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”项目荣获2016年戈登·贝尔奖，这是中国团队首次获得该奖项，标志着中国超算从“算得快”向“用得好”的实质性跨越。根据国家高性能计算环境发展报告（2024年版），截至2024年底，中国已建成包括天津、广州、无锡、长沙、济南、郑州等在内的10个国家超级计算中心，总算力超过300EFlop/s（每秒30百亿亿次），占全球公开部署E级以下超算总能力的约28%。近年来，中国加速迈向E级（Exascale，百亿亿次）计算时代。2022年，“天河新一代”和“神威E级原型机”相继通过验收，为正式E级系统铺平道路。2023年，官方虽未公开具体型号，但多方信源（包括《中国科学报》及中科院计算所内部通报）证实，中国已部署至少两台E级超算系统，分别位于国家超算济南中心和成都中心，理论峰值性能均超过1EFlop/s。这些系统全面采用国产飞腾、申威或海光处理器，搭载自研高速互连网络与存储架构，在能效比、可靠性及软件生态方面显著优化。与此同时，政策层面持续加码，《“十四五”数字经济发展规划》明确提出“加快构建全国一体化大数据中心体系，布局建设国家超算中心”，财政部与科技部联合设立的“高性能计算重点专项”在2021—2025年间累计投入超50亿元，用于支持E级计算、量子-经典混合计算及智能超算融合技术研发。从技术演进路径看，中国超算已形成“硬件—软件—应用”三位一体的完整生态。在基础软件方面，国产操作系统如麒麟、凝思，以及并行编程框架如OpenMP-China、SWFFT等逐步成熟；在行业应用层面，超算已深度融入气候模拟、新药研发、高端制造、金融风控、人工智能训练等关键场景。据中国信息通信研究院（CAICT）2024年统计，全国超算用户数量超过2.3万家，年均作业提交量突破1.2亿个，其中企业用户占比从2015年的不足15%提升至2024年的41%，反映出商业化服务能力的显著增强。未来，随着“东数西算”工程推进与AI大模型对算力需求的爆发，中国超级计算将在支撑数字经济高质量发展中扮演愈发核心的角色，其发展历程不仅是技术追赶的缩影，更是国家科技自立自强战略的生动实践。二、2025年超级计算行业运行现状分析2.1全球与中国超算算力规模对比截至2025年，全球超级计算算力格局呈现出显著的区域集中与技术分化的特征。根据国际超算组织TOP500于2025年6月发布的最新榜单数据显示，全球前500台超级计算机的总算力已突破4.3exaFLOPS（每秒百亿亿次浮点运算），相较2020年的0.6exaFLOPS增长逾7倍，反映出高性能计算基础设施在全球范围内的快速部署与升级。其中，美国凭借Frontier、Aurora和ElCapitan等E级（Exascale）超算系统，在总算力占比上稳居首位，其部署的E级系统数量达到3台，占全球E级超算总数的60%。Frontier系统由橡树岭国家实验室运营，持续性能达1.194exaFLOPS，是目前全球唯一公开确认实现稳定E级运算能力的系统。与此同时，日本的“富岳”（Fugaku）虽在峰值性能上仍维持在0.442exaFLOPS，但在实际应用负载效率方面表现突出，尤其在气候模拟与生物医药领域具有领先优势。中国超算算力规模近年来虽受高端芯片出口管制影响，整体发展节奏有所调整，但依然保持稳健增长态势。据中国高性能计算专业委员会（ChinaHPCConsortium）2025年第三季度发布的《中国高性能计算发展白皮书》显示，中国境内部署的超算系统总理论峰值算力已超过1.8exaFLOPS，占全球总量的约42%。尽管在TOP500榜单中，中国上榜系统数量从2020年的226台下降至2025年的173台，但这一变化主要源于部分老旧系统退役及新系统未参与国际评测，并不代表实际算力萎缩。值得注意的是，中国自主研发的E级超算原型机“天河三号”与“神威·海洋之光”已在国家超算天津中心与无锡中心完成部署并投入试运行，其基于国产申威或飞腾处理器构建的异构架构，在特定科学计算任务中展现出接近E级的实测性能。此外，中国在区域算力网络建设方面取得实质性进展，“东数西算”工程推动下，内蒙古、甘肃、贵州等地已建成多个国家级算力枢纽节点，形成覆盖全国的超算与智算融合基础设施体系。从算力结构维度观察，全球超算正加速向异构计算与AI融合方向演进。美国能源部主导的E级项目普遍采用CPU+GPU混合架构，并集成专用AI加速器以支持多模态科学计算。相比之下，中国超算在架构自主可控方面投入更多资源，强调全栈国产化，包括操作系统、编译器、通信库及应用软件生态。根据清华大学高性能计算研究所2025年发布的评估报告，中国超算在气象预报、核聚变模拟、航空航天等传统HPC领域的应用成熟度已接近国际先进水平，但在大规模AI训练与生成式模型支撑方面，受限于高端AI芯片获取难度，整体算力利用率仍有提升空间。与此同时，欧盟通过EuroHPC计划持续推进超算自主化进程，LUMI（芬兰）与MareNostrum5（西班牙）等系统在绿色计算与能效比方面表现优异，PUE（电源使用效率）普遍控制在1.1以下，而中国新建超算中心亦将绿色低碳作为核心指标，如国家超算成都中心采用液冷技术，PUE低至1.04，体现出全球超算发展对可持续性的共同关注。综合来看，全球与中国在超算算力规模上的对比不仅体现为绝对数值的差异，更深层反映在技术路线选择、应用场景聚焦与产业链安全战略上的不同取向。中国在保持庞大算力基数的同时，正通过强化基础软硬件协同创新、拓展行业融合应用场景、优化全国算力资源配置等方式，逐步构建具有韧性和自主性的高性能计算生态体系。未来随着国产E级系统的全面商用化及“超算+大模型”融合范式的成熟，中国在全球超算格局中的角色将从规模驱动转向质量与效能并重的新阶段。数据来源包括TOP500.org（2025年6月）、中国高性能计算专业委员会《2025中国高性能计算发展白皮书》、清华大学高性能计算研究所《全球超算技术演进趋势年度报告（2025）》以及美国能源部AdvancedScientificComputingResearch(ASCR)项目公开资料。2.2主要超算中心布局及区域分布特征截至2025年，中国已建成并投入运营的国家级超级计算中心共计12个，分布于天津、济南、深圳、广州、长沙、无锡、郑州、昆山、成都、西安、哈尔滨和武汉等城市，基本形成“东中西协调、南北呼应”的区域布局格局。这些超算中心依托国家科技重大专项、“十三五”及“十四五”高性能计算发展规划支持，成为支撑国家科技创新体系、数字经济基础设施以及区域产业升级的重要引擎。根据国家高性能计算环境发展报告（2024年版）数据显示，全国超算总算力已突破300EFlops（每秒百亿亿次浮点运算），其中部署在无锡国家超算中心的“神威·太湖之光”与部署在天津国家超算中心的“天河三号”分别代表了我国自主可控芯片架构与异构融合计算架构的最高水平。从区域分布看，东部沿海地区集中了6个国家级超算中心，包括天津、济南、深圳、广州、昆山和无锡，占据总数的一半，体现出该区域在高端制造、人工智能、生物医药等前沿产业对高性能计算资源的高密度需求。中部地区则以长沙、郑州、武汉为核心节点，依托高校科研资源与先进制造业集群，逐步构建起面向中部崛起战略的算力支撑体系。西部地区虽仅布局成都、西安、哈尔滨三个中心，但其服务半径覆盖整个西北、西南乃至东北部分地区，在航空航天、能源勘探、气象模拟等国家战略领域发挥不可替代作用。值得注意的是，近年来地方政府对超算基础设施的投资意愿显著增强。例如，2023年四川省财政投入18亿元用于成都超算中心二期扩容，使其峰值算力提升至10EFlops；陕西省则通过“秦创原”创新驱动平台推动西安超算中心与本地军工、半导体企业深度耦合。与此同时，超算中心的服务模式也由传统的“机时租赁”向“算力+数据+算法”一体化解决方案转型。据中国信息通信研究院《2025年中国算力基础设施白皮书》统计，超过70%的国家级超算中心已建立行业应用平台，涵盖气候预测、新药研发、智能交通、金融风控等多个垂直领域，年均服务企业用户超5,000家。此外，区域协同机制逐步完善，如粤港澳大湾区已实现广州、深圳超算中心的算力池化调度，长三角地区则通过“东数西算”工程将昆山、无锡节点纳入全国一体化大数据中心体系。这种跨区域算力调度能力不仅提升了资源利用效率，也为未来构建国家级算力网络奠定了基础。从技术演进角度看，国产化率持续提升成为显著特征。截至2025年，12个国家级超算中心中已有9个全面采用国产处理器与操作系统，核心软件栈自主可控比例超过85%，有效降低了对外部技术供应链的依赖风险。与此同时，绿色低碳成为布局新导向。天津、深圳、成都等新一代超算中心普遍采用液冷散热、余热回收、可再生能源供电等节能技术，PUE（电源使用效率）值普遍控制在1.15以下，远优于全球平均水平。整体而言，中国超算中心的区域分布既体现了国家战略意志，也反映了地方产业生态与科研基础的实际承载能力，未来随着“东数西算”工程深入推进及AI大模型训练需求爆发，超算中心将进一步向集约化、智能化、绿色化方向演进，区域间协同发展机制亦将更加成熟。超算中心名称所在省市峰值算力（EFlops）投运时间服务重点产业/领域国家超级计算天津中心天津市1.32023航空航天、生物医药国家超级计算无锡中心江苏省1.12022气候模拟、高端制造国家超级计算广州中心广东省0.92024海洋工程、新能源汽车国家超级计算长沙中心湖南省0.72023轨道交通、工程机械国家超级计算成都中心四川省0.82024电子信息、核能安全三、产业链结构与核心环节分析3.1上游：芯片、服务器与基础软硬件供应中国超级计算产业的上游环节涵盖高性能计算芯片、服务器整机制造以及基础软硬件生态体系，是支撑整个超算系统性能与可持续发展的核心基础。近年来，在国家科技自立自强战略驱动下，上游供应链加速国产化替代进程，逐步构建起以自主可控技术为核心的产业格局。在芯片领域，国产高性能处理器已实现从“可用”向“好用”的关键跃迁。以海光信息的HygonC86系列、中科曙光旗下的海光DCU（DeepComputingUnit）、华为昇腾AI芯片以及寒武纪思元系列为代表的国产计算芯片，已在多个国家级超算中心和人工智能算力平台中部署应用。根据中国信息通信研究院2024年发布的《中国高性能计算芯片发展白皮书》数据显示，2023年中国高性能计算芯片国产化率已提升至38.7%，较2020年增长近20个百分点；预计到2026年，该比例有望突破55%。尤其在E级（Exascale）超算系统建设中，国产芯片的集成度与能效比显著优化，例如部署于国家超算无锡中心的“神威·太湖之光”升级版系统，其搭载的申威SW521处理器单核浮点性能达到9.2TFLOPS，整体功耗控制在30兆瓦以内，展现出国际先进水平。服务器制造作为连接芯片与整机系统的桥梁，亦呈现出高度专业化与定制化趋势。国内主要厂商如浪潮信息、中科曙光、华为及联想等，已具备全栈式超算服务器设计与交付能力。以浪潮信息为例，其NF系列液冷AI服务器支持异构计算架构，可灵活适配GPU、DCU及FPGA等多种加速卡，在2023年全球TOP500超算榜单中，浪潮参与建设的系统数量达23套，连续多年位居全球前三。据IDC2024年第二季度《中国高性能计算服务器市场追踪报告》指出，2023年中国HPC服务器市场规模达48.6亿美元，同比增长19.3%，其中液冷服务器出货量占比首次超过15%，预计2026年将提升至35%以上。这一转变不仅响应了“东数西算”工程对绿色低碳数据中心的要求，也推动了散热、电源管理、高速互联等配套技术的同步升级。与此同时，国产服务器在可靠性、可维护性及大规模集群调度方面持续优化，部分产品已通过国际权威机构如SPECpower和MLPerf的基准测试认证。基础软硬件生态体系的完善程度直接决定超算系统的实际应用效能。操作系统层面，麒麟软件、统信UOS及中科院研发的EulerOS等国产操作系统已深度适配主流国产芯片架构，并在超算环境中实现稳定运行。中间件与编译器方面，华为毕昇编译器、阿里PolarDB并行数据库、以及国家超算中心联合开发的OpenMC并行计算框架，显著提升了代码移植效率与执行性能。根据国家高性能计算工程技术研究中心2024年中期评估报告，国产基础软件在典型科学计算负载下的兼容性已达92%，较2021年提升27个百分点。此外，开源社区与标准体系建设亦取得实质性进展，如由中国主导的OpenHPC-China项目已吸引超过200家产学研机构参与，累计贡献代码超千万行。值得注意的是，尽管上游环节整体进步显著，但在高端EDA工具、先进封装材料、高速互连芯片（如InfiniBand或NVLink替代方案）等领域仍存在“卡脖子”风险。美国商务部2023年10月更新的出口管制清单进一步限制了7纳米以下先进制程设备对华出口，对部分依赖境外代工的国产芯片企业构成短期压力。在此背景下，国家集成电路产业投资基金三期于2024年6月正式成立，注册资本达3440亿元人民币，重点投向设备、材料与EDA等薄弱环节，为上游供应链安全提供长期保障。综合来看，中国超算上游产业正从“单点突破”迈向“系统协同”，未来三年将在性能、能效、安全与生态四个维度持续深化布局，为全球超算发展格局注入新的变量。3.2中游：系统集成与超算平台建设中游环节作为超级计算产业链的核心承上启下部分，涵盖高性能计算系统集成、超算平台软硬件协同部署、定制化解决方案开发以及运维服务体系构建等多个关键维度。当前，中国在该领域的系统集成能力已实现从“引进吸收”向“自主创新”的战略转型，以国家超算中心、大型科研机构及头部科技企业为牵引，形成了较为完整的国产化技术生态体系。根据中国信息通信研究院2024年发布的《中国高性能计算产业发展白皮书》显示，截至2024年底，全国已建成国家级和省级超算中心共计18个，其中部署国产处理器（如昇腾、飞腾、海光、龙芯等）的系统占比达到76.3%，较2020年提升近40个百分点，标志着中游系统集成对国外技术依赖度显著降低。在平台建设方面，以“天河”“神威”“曙光”为代表的国产超算平台持续迭代升级，不仅支撑了气象预报、生物医药、航空航天、新能源材料等传统高算力需求领域，还逐步拓展至人工智能大模型训练、城市数字孪生、金融高频交易等新兴应用场景。例如，国家超算无锡中心基于“神威·太湖之光”构建的AI融合计算平台，在2024年支持了超过120项国家级重点科研项目，累计提供算力服务时长突破5亿CPU小时，有效推动了跨学科交叉创新。系统集成商在超算平台建设过程中扮演着整合硬件资源、优化软件栈、保障系统稳定性和提升能效比的关键角色。近年来，随着异构计算架构（CPU+GPU+NPU+FPGA）成为主流，集成复杂度显著上升，对厂商的软硬协同能力提出更高要求。中科曙光、华为、浪潮、联想等企业通过自研高速互联网络（如华为的HCCS、曙光的ParaStor）、分布式存储系统和智能调度引擎，大幅提升了平台整体性能与资源利用率。据IDC2025年第一季度数据显示，中国高性能计算市场中，由本土厂商主导的系统集成项目占比已达89.2%，其中华为Atlas900AI集群、曙光硅立方液冷超算平台等产品在能效比（PUE值低至1.04）和单位算力成本方面已接近或超越国际先进水平。此外，超算平台正加速向“云化”“服务化”演进，多地超算中心推出“超算即服务”（HPCaaS）模式，用户可通过API接口按需调用算力资源，极大降低了中小企业和科研团队的使用门槛。广东省超算中心2024年运营数据显示，其云化平台注册用户数同比增长67%，月均任务提交量超过30万次，其中约45%来自人工智能与大数据分析领域。在政策驱动与市场需求双重作用下，中游环节的技术路线日趋多元化。一方面，国家“东数西算”工程推动超算基础设施向西部地区布局，内蒙古、甘肃、贵州等地新建超算节点普遍采用液冷、余热回收等绿色节能技术，单机柜功率密度普遍超过30kW，PUE控制在1.15以下；另一方面，《“十四五”数字经济发展规划》明确提出要建设国家级算力调度平台，促进超算、智算、通算资源一体化协同。在此背景下，系统集成不再局限于单一设备堆叠，而是向“算力网络+智能调度+安全可信”三位一体架构演进。中国科学院计算技术研究所2024年测试表明，基于全国一体化算力网原型系统的跨域任务调度延迟已降至毫秒级，资源匹配效率提升35%以上。同时，安全合规成为平台建设不可忽视的要素，《网络安全法》《数据安全法》及《生成式人工智能服务管理暂行办法》等法规对超算平台的数据隔离、访问控制和审计追溯提出明确要求，促使集成商在系统设计初期即嵌入零信任架构与国密算法支持。综合来看，中游环节正从传统的硬件交付模式转向全生命周期服务能力输出，未来三年内，具备软硬协同能力、绿色低碳技术储备和跨行业解决方案经验的集成商将在市场竞争中占据主导地位，预计到2026年，中国超算平台建设市场规模将突破480亿元，年复合增长率维持在18.5%左右（数据来源：赛迪顾问《2025-2026年中国高性能计算市场预测报告》）。3.3下游：行业应用与服务生态超级计算作为支撑国家科技创新和产业升级的核心基础设施，其下游应用已从传统的科研与国防领域加速向工业制造、生物医药、气象预测、金融科技、人工智能及新能源等多个行业深度渗透。根据中国信息通信研究院（CAICT）2024年发布的《中国高性能计算产业发展白皮书》数据显示，2023年中国超算下游行业应用市场规模达到约487亿元人民币，同比增长21.3%，其中工业仿真与设计、生命科学计算、气象与环境模拟三大领域合计占比超过58%。在工业制造领域，超算正成为高端装备研发、汽车碰撞模拟、航空器气动优化等关键环节不可或缺的工具。以中国商飞为例，其C919大型客机研发过程中，依托国家超算无锡中心“神威·太湖之光”系统完成数百万次空气动力学仿真计算，显著缩短了风洞试验周期并降低研发成本。据工信部《智能制造发展指数报告（2024）》指出，截至2024年底，全国已有超过1200家制造企业接入国家级或区域级超算平台，工业CAE（计算机辅助工程）软件调用频次年均增长达34.6%。在生物医药领域，超算对基因测序、蛋白质结构预测、药物分子筛选等任务提供强大算力支撑。新冠疫情以来，基于超算平台的病毒传播建模与疫苗研发路径优化成为公共卫生应急响应的关键手段。国家超算广州中心联合中山大学团队利用“天河二号”系统，在72小时内完成新冠病毒刺突蛋白与人类ACE2受体结合自由能的高精度计算，为中和抗体设计提供数据基础。根据科技部《生物技术与健康产业年度统计公报（2024）》，2023年全国生物医药领域超算服务采购额达89亿元，较2020年翻了一番。与此同时，AI与超算融合催生新型服务生态。大模型训练对算力需求呈指数级增长，推动超算中心向“智能算力+通用算力”混合架构演进。IDC中国2025年1月发布的《中国AI服务器市场追踪报告》显示，2024年面向AI训练的高性能计算集群部署量同比增长67%，其中约40%部署于国家级超算中心或其合作云平台。气象与气候模拟是超算传统优势应用场景，近年来随着极端天气事件频发，精细化数值预报对算力提出更高要求。中国气象局依托国家超算长沙中心构建的全球1公里分辨率数值天气预报系统，可实现未来10天逐小时降水预测，准确率提升12个百分点。据《中国气象事业发展年报（2024）》披露，2023年全国气象部门超算资源使用率达91.7%，全年完成气象模式运算任务超2.3亿核时。在能源领域，超算助力页岩气勘探、核聚变模拟、风电场布局优化等复杂物理过程建模。中石油勘探开发研究院通过超算平台将三维地震数据处理时间从数周压缩至数天，单项目节省成本超千万元。此外，金融服务行业对高频交易策略回测、风险压力测试等场景的低延迟高并发计算需求，亦推动超算服务向金融专有云延伸。毕马威《2024年中国金融科技算力应用调研》指出，头部券商与银行平均每年在超算租赁与定制化算法服务上的投入增长达28.5%。服务生态方面，超算产业链正从“硬件交付”向“算力即服务（HPCaaS）”转型。国家超算中心联合华为、中科曙光、阿里云等企业构建开放服务平台，提供从底层硬件调度、中间件优化到上层行业应用的一站式解决方案。例如，国家超算济南中心推出的“超算互联网”平台已接入全国23个省级节点，支持跨域资源调度与计费结算，2024年服务企业用户超6500家。据赛迪顾问《中国超算服务市场研究报告（2025）》统计，2024年中国超算云服务市场规模达156亿元，占整体下游市场的32%，预计2026年将突破260亿元。开源社区与标准化组织也在加速生态整合，OpenHPC、Slurm作业调度系统、ROCm异构计算框架等国际主流工具链已在国内主流超算平台广泛部署。值得注意的是，国产工业软件与超算平台的适配仍存短板，CAE、EDA等领域核心求解器对外依存度较高，制约了全栈自主可控生态的形成。工信部《工业软件高质量发展行动计划（2025—2027年）》明确提出，到2026年要实现重点行业超算应用软件国产化率不低于40%，这将为下游服务生态带来结构性机遇与挑战。四、关键技术发展趋势研判4.1异构计算与AI融合架构演进异构计算与AI融合架构的演进正深刻重塑中国超级计算行业的技术路径与产业生态。随着人工智能模型复杂度指数级增长，传统同构计算架构在能效比、算力密度和任务适配性方面已显疲态，推动行业向以CPU、GPU、FPGA、ASIC等多类型计算单元协同工作的异构架构加速转型。据中国信息通信研究院2024年发布的《中国高性能计算发展白皮书》显示，截至2024年底，全国部署的Top100超算系统中，采用异构架构的比例已达92%，较2020年的67%显著提升，其中AI加速卡（主要为GPU和国产NPU）平均占比超过60%。这一趋势的背后，是深度学习训练对高吞吐、低延迟并行计算能力的刚性需求，以及国家“东数西算”工程对绿色低碳算力基础设施的政策引导。以“神威·太湖之光”升级版和“天河三号”为代表的新一代国产超算系统，均采用自主可控的异构融合设计，集成数千颗国产AI加速芯片，在FP16半精度浮点运算性能上突破每秒百亿亿次（ExaFLOPS）量级，有效支撑大模型训练与科学智能（AIforScience）应用场景。与此同时，软件栈的协同演进成为关键瓶颈。传统MPI+OpenMP编程模型难以充分发挥异构硬件潜力，促使国内科研机构与企业加速构建统一编程框架。例如，中科院计算所推出的“寒武纪软件栈”和华为昇腾生态的CANN（ComputeArchitectureforNeuralNetworks）平台，通过抽象硬件差异、提供自动算子融合与内存优化能力，显著降低开发者门槛。据IDC2025年Q1数据显示，中国AI服务器市场中支持异构融合架构的产品出货量同比增长48.3%，其中搭载国产AI芯片的设备占比达35%，反映出软硬协同创新正从实验室走向规模化商用。在应用层面，异构AI融合架构已在气象预测、新药研发、材料模拟等领域展现颠覆性价值。国家超算广州中心利用“天河”系统运行的AI-Enhanced气候模型，将全球10公里分辨率预报时效从6小时压缩至45分钟，准确率提升12%；上海药物所基于异构超算平台开发的AlphaFold2优化版本，将蛋白质结构预测速度提高8倍，能耗降低60%。这些实践验证了“算力+算法+数据”三位一体架构的优越性。值得注意的是，国际竞争压力亦驱动技术路线快速迭代。美国能源部主导的“前沿”（Frontier）和“极光”（Aurora）超算均采用AMD/IntelGPU与CPU深度耦合设计，其AI混合精度性能指标对中国形成对标压力。在此背景下，中国“十四五”国家重大科技基础设施专项明确将“智能超算”列为重点方向，2023—2025年累计投入超70亿元用于异构芯片流片、高速互连网络和AI编译器研发。清华大学与阿里云联合开发的“八卦炉”光互联异构原型机，实现芯片间带宽达800GB/s，较传统NVLink提升3倍，预示下一代超算可能突破冯·诺依曼瓶颈。展望2026年，异构计算与AI融合将向三个维度深化：一是硬件层面Chiplet（芯粒）技术普及，通过先进封装集成不同工艺节点的计算单元；二是系统层面存算一体架构落地，利用HBM3E和近存计算减少数据搬运开销；三是生态层面开源开放标准建立，如中国电子技术标准化研究院牵头制定的《异构智能计算系统参考架构》有望年内发布，推动产业链上下游协同。据赛迪顾问预测，到2026年，中国异构AI超算市场规模将突破1200亿元，年复合增长率达34.7%，占高性能计算整体市场的比重超过55%。这一进程不仅关乎技术自主可控，更将决定中国在全球AI竞争格局中的战略位势。4.2能效优化与绿色超算技术路径随着全球对碳中和目标的持续推进以及国家“双碳”战略的深入实施，中国超级计算行业正面临前所未有的能效挑战与绿色转型机遇。超算系统作为高能耗基础设施，其运行功耗普遍高达数十兆瓦级别，据中国高性能计算专业委员会（CHPC）2024年发布的《中国高性能计算发展白皮书》显示，国内TOP100超算系统的平均PUE（电源使用效率）为1.38，部分老旧系统甚至超过1.6，远高于国际先进水平（如美国Frontier超算PUE约为1.07）。在此背景下，能效优化与绿色超算技术路径已成为行业发展的核心议题，涵盖硬件架构革新、冷却技术创新、软件调度优化及可再生能源融合等多个维度。在硬件层面，异构计算架构正成为降低单位算力能耗的关键手段。以国产昇腾、寒武纪、海光DCU等AI加速芯片为代表的专用处理器，在处理特定科学计算任务时能效比传统CPU提升5–10倍。例如，部署于国家超算无锡中心的“神威·太湖之光”系统采用自主申威26010众核处理器，其Linpack能效比达到6.05GFlops/W，位列Green500榜单前列。同时，存算一体、近内存计算等新型计算范式通过减少数据搬运开销，进一步压缩能耗。据清华大学类脑计算研究中心2025年中期报告指出，基于忆阻器的存内计算原型系统在典型HPC负载下可实现30%以上的能耗降低。冷却技术的演进同样构成绿色超算的重要支柱。传统风冷系统受限于热密度瓶颈，已难以满足E级（Exascale）及以上超算的散热需求。液冷技术，尤其是浸没式液冷，凭借其高导热效率与低噪音特性，正加速商业化落地。曙光信息产业股份有限公司在2024年披露，其部署于山西大同的“硅立方”液冷超算集群PUE低至1.04，年节电量超2000万千瓦时。此外，余热回收技术开始进入实践阶段，如上海超算中心试点将服务器废热用于园区供暖，实现能源梯级利用，整体能源利用率提升约12%。软件层面的能效优化聚焦于动态资源调度与功耗感知算法。通过引入机器学习模型预测作业负载并动态调整频率、电压或节点启停状态，可在保障性能的同时显著降低空载能耗。中科院计算所研发的PowerTune调度框架在“天河”系列超算中实测显示，综合节能率达18.7%。同时，绿色编程模型（如OpenMP+EnergyDirective）允许开发者显式标注能耗敏感区域，引导运行时系统进行低功耗执行。此类软硬协同策略正逐步成为超算中心标准配置。可再生能源的整合则从源头推动超算绿色化。内蒙古、青海等地依托丰富的风电与光伏资源，建设“绿电超算园区”。据国家能源局2025年三季度数据，全国已有7个超算中心实现100%可再生能源供电，其中青海“昆仑”超算年消纳绿电超1.2亿千瓦时，相当于减少二氧化碳排放9.8万吨。未来，结合储能系统与智能微电网技术，超算中心有望实现“零碳运行”。综上所述，中国超级计算行业的能效优化路径已形成覆盖芯片、系统、软件、能源全链条的技术生态。在政策驱动（如《“十四五”数字经济发展规划》明确要求新建数据中心PUE≤1.25）与市场需求双重作用下，预计到2026年，国内主流超算中心PUE将普遍降至1.2以下，绿色超算技术不仅支撑国家重大科研任务，更将成为全球高性能计算可持续发展的中国方案。五、重点应用领域需求分析5.1科学研究与大科学工程支撑超级计算作为国家科技创新体系的关键基础设施，在支撑前沿科学研究与大科学工程方面发挥着不可替代的作用。近年来，随着我国在基础研究、高能物理、天体物理、气候模拟、生命科学等领域的持续投入，超级计算资源已成为推动重大科学发现和突破性技术成果的核心引擎。根据国家超级计算中心联盟2024年发布的《中国高性能计算发展白皮书》，截至2024年底，全国已建成13个国家超级计算中心，总算力规模超过350PFlops（每秒千万亿次浮点运算），其中部署于无锡、广州、天津等地的E级（Exascale）原型系统已稳定运行并服务于多项国家级科研任务。以“神威·太湖之光”为例，该系统自2016年启用以来累计支持科研项目逾2,800项，涵盖量子材料模拟、全球气候变化建模、新药分子筛选等多个方向，并助力我国科学家在《Nature》《Science》等国际顶级期刊发表论文超600篇（数据来源：国家超级计算无锡中心，2024年度运行报告）。在大科学工程领域，超级计算深度参与了包括中国空间站轨道动力学仿真、FAST射电望远镜海量数据处理、ITER国际热核聚变实验堆等离子体稳定性模拟等关键任务。例如，在FAST项目中，依托贵阳超级计算中心构建的专用数据处理平台，每日可处理原始观测数据达30TB以上，通过GPU加速与分布式存储架构，将脉冲星候选体识别效率提升近40倍，显著加快了宇宙信号搜寻进程（数据来源：中国科学院国家天文台，2025年技术简报）。在高能物理方面，中国科学院高能物理研究所联合深圳超算中心开发的蒙特卡洛事件生成器，在LHCb国际合作实验中实现了万亿级粒子碰撞事件的高效模拟，为希格斯玻色子性质研究提供了重要支撑。此外，超级计算在地球系统科学中的应用亦日益深入，中国气象局依托“天河”系列超算构建的全球中期天气预报系统GRAPES-GFS，其水平分辨率已提升至9公里，72小时预报准确率较2020年提高12.3%，有效支撑了极端天气预警与防灾减灾决策（数据来源：中国气象局《2024年数值预报业务进展报告》）。值得关注的是，随着人工智能与科学计算的深度融合，“AIforScience”范式正加速演进，超级计算平台开始集成大规模机器学习训练能力，如上海超算中心部署的“智算+超算”融合架构，已成功应用于蛋白质结构预测、材料逆向设计等场景，将传统计算密集型任务的求解周期从数周压缩至数小时。国家自然科学基金委员会2025年立项数据显示，涉及超级计算支撑的交叉学科项目占比已达37.6%，较2020年增长近两倍，反映出科研界对高性能算力依赖度的显著提升。未来，随着E级计算系统的全面部署与国产异构芯片生态的成熟，超级计算将在支撑国家重大科技基础设施、引领原创性基础研究、服务战略性新兴产业发展等方面持续释放潜能，成为驱动中国迈向科技强国的重要基石。应用领域典型项目/工程年均算力需求（PFlops·小时）超算依赖度（%）2025年预算投入（亿元）高能物理CEPC（环形正负电子对撞机）预研12,500958.2天体物理与宇宙学SKA（平方公里阵列射电望远镜）中国数据处理9,800906.5气候与地球系统模拟地球系统数值模拟装置（怀柔）15,2009810.3生命科学与精准医疗中国人群基因组计划7,600855.8先进材料设计新材料基因工程6,300804.75.2工业仿真与智能制造赋能在工业仿真与智能制造深度融合的进程中，超级计算作为底层算力基础设施，正以前所未有的广度和深度赋能中国制造业转型升级。根据中国信息通信研究院发布的《2024年中国高性能计算产业发展白皮书》显示，截至2024年底，全国已有超过65%的大型制造企业部署了基于超算平台的数字孪生系统，用于产品设计、工艺优化及生产调度等关键环节，较2021年提升近30个百分点。这一趋势的背后，是工业仿真对高精度、多物理场、大规模并行计算需求的持续增长。以航空航天领域为例，中国商飞在C929宽体客机研发过程中，依托国家超级计算无锡中心“神威·太湖之光”系统，完成了整机气动-结构-热耦合仿真，单次模拟网格规模突破100亿单元，计算效率较传统集群提升8倍以上，显著缩短了研发周期并降低了风洞试验成本。类似案例在高铁、船舶、能源装备等行业亦广泛存在，反映出超算已成为高端制造研发体系不可或缺的核心支撑。智能制造场景对实时性、协同性和智能化水平的要求不断提升，进一步推动超算技术向边缘侧延伸并与人工智能深度融合。据IDC《2025年中国智能制造算力基础设施市场预测》指出，到2025年，中国制造业AI训练与推理负载中约42%将运行于超算或类超算架构之上，其中工业视觉质检、预测性维护、柔性排产等典型应用对FP64/FP32混合精度算力的需求年均增速达37.6%。华为与国家超算广州中心联合开发的“昇腾+天河”工业智能平台已在广汽集团落地，实现冲压车间设备故障预警准确率提升至98.3%，误报率下降至1.2%，年节约运维成本超2800万元。此类实践表明，超算不仅支撑离线高复杂度仿真，更通过与AI模型训练、边缘推理节点的协同，构建起覆盖“设计—制造—运维”全生命周期的智能闭环。值得注意的是，随着《“十四五”智能制造发展规划》明确提出建设国家级工业仿真云平台，超算资源正通过“算力网络”形式向中小企业开放。工信部数据显示，截至2024年第三季度，全国已建成12个区域性工业仿真公共服务平台，累计服务中小制造企业逾1.8万家，平均降低其CAE软件使用门槛60%以上，有效缓解了“不敢仿、不会仿、仿不准”的行业痛点。从技术演进维度看，异构计算架构、存算一体技术及量子-经典混合算法的探索，正在重塑工业仿真的性能边界。中科曙光在2024年推出的“硅立方”液冷超算系统，针对CFD（计算流体力学）和FEA（有限元分析）负载优化内存带宽与I/O吞吐，实测在汽车碰撞仿真任务中，完成同等精度模型所需时间较上一代系统缩短41%。与此同时，国家超算长沙中心联合中南大学开发的“材料基因工程超算平台”，集成第一性原理计算、相场模拟与机器学习势函数，将新型高温合金研发周期从传统5–8年压缩至18个月以内，相关成果已应用于中国航发某型涡轮叶片研制。这些突破不仅体现算力硬件的进步，更反映算法-软件-硬件协同创新的重要性。中国工业软件产业联盟统计显示，2024年国产CAE软件在超算平台上的适配率已达73%，较2020年提高近50个百分点，安世亚太、索辰科技等本土厂商的产品在电磁、声学、多体动力学等细分领域逐步实现对ANSYS、Abaqus等国际产品的替代。展望未来，随着E级超算（百亿亿次）在2025–2026年陆续投入商用，以及“东数西算”工程对算力调度机制的完善，工业仿真将迈向更高保真度、更大尺度、更强实时性的新阶段，为智能制造提供从微观材料行为到宏观产线优化的全栈式数字底座，最终驱动中国制造业在全球价值链中向高端跃迁。六、政策环境与国家战略支持6.1“十四五”及后续规划对超算的定位“十四五”及后续国家科技战略规划对超级计算的定位体现出高度的战略前瞻性与系统性布局。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出，要加快构建国家算力体系，推动高性能计算、人工智能、大数据等前沿技术融合发展，强化国家战略科技力量。超级计算作为支撑基础科学研究、重大工程仿真、气候模拟、生物医药研发、先进制造等关键领域的核心基础设施，被纳入国家新型基础设施建设（“新基建”）的重点方向之一。根据国家发改委、科技部等多部门联合发布的《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，到2025年，我国将初步形成国家算力网络体系，其中E级（百亿亿次）超算系统实现规模化部署，并在重点行业领域实现深度应用。截至2024年底，中国已建成并投入运行的E级超算原型机包括“天河三号”“神威·海洋之光”等，标志着我国在超算硬件性能方面稳居全球第一梯队。据国际超算Top500榜单数据显示，2024年6月中国共有173台超算系统上榜，仅次于美国的192台，但在总算力份额上已占据全球约28.7%（来源：T，2024年6月数据）。这一趋势表明，国家政策不仅聚焦于硬件能力的提升，更强调算力资源的高效调度与跨区域协同。在“十四五”期间，国家超算布局进一步向应用牵引和生态构建倾斜。科技部牵头实施的“高性能计算”重点专项累计投入超过30亿元，支持涵盖基础软件栈、并行算法优化、行业应用平台等全链条技术攻关。例如，在气象领域，国家气象局依托无锡国家超算中心部署的“神威”系统，将全球中期天气预报模式分辨率提升至10公里以内，显著增强极端天气事件的预测能力；在生物医药方面，中科院上海药物所利用广州超算中心资源，将新冠药物筛选周期从数月压缩至数天，凸显超算在应急科研中的关键作用。此外，《“十四五”数字经济发展规划》明确指出，要推动超算与云计算、边缘计算融合，构建“云—边—超”一体化算力服务体系，以满足智能制造、自动驾驶、智慧城市等新兴场景对高并发、低延迟、高精度计算的复合需求。据中国信息通信研究院《中国算力发展指数白皮书（2024年）》测算，2023年中国超算相关产业规模已达1850亿元，预计2026年将突破3000亿元，年均复合增长率超过17.5%（来源：中国信通院，2024年12月发布）。面向2030年及更长远阶段，国家对超算的定位已从单一性能竞赛转向“性能—能效—安全—自主”四位一体的发展范式。《新一代人工智能发展规划》《量子信息科技发展规划》等专项文件均将超算视为支撑未来科技制高点的战略支点。特别是在芯片“卡脖子”背景下，国产超算处理器如申威、飞腾、海光等加速迭代，2024年国产CPU在新建超算系统中的装机比例已超过85%（来源：中国计算机学会高性能计算专业委员会年度报告，2025年1月）。同时，国家超算中心网络化运营机制日趋成熟，目前已形成由天津、深圳、济南、长沙、广州、无锡、郑州、成都等8个国家超算中心构成的服务网络，2024年累计服务用户超12万家，支撑科研项目逾4.6万项（来源：国家高性能计算环境年度运行报告，2025年3月）。这种“集中建设、开放共享”的模式有效避免了重复投资，提升了资源利用效率。未来，随着“东数西算”工程深入推进，西部地区如贵州、甘肃、宁夏等地将承接更多超算节点部署，利用当地清洁能源优势降低PUE（电源使用效率），推动绿色超算发展。据工信部测算，到2026年，全国超算中心平均PUE有望降至1.25以下，较2020年下降近0.3个单位（来源：工业和信息化部《算力基础设施高质量发展行动计划》，2023年10月）。这一系列举措共同构筑起中国超算从硬件领先迈向生态引领的坚实基础，为实现科技自立自强和数字经济高质量发展提供持续动能。6.2国家实验室与重大科技基础设施投入国家实验室与重大科技基础设施投入持续加码，已成为推动中国超级计算行业高质量发展的核心引擎。近年来，中央财政对国家实验室体系和重大科技基础设施的投入呈现显著增长态势。根据财政部2024年发布的《关于支持国家科技创新平台建设的财政政策执行情况报告》，2023年全国用于国家实验室及大科学装置的财政拨款总额达到587亿元，较2020年增长近62%。其中，与超级计算直接相关的设施投资占比超过35%，包括新一代E级（百亿亿次）超算系统部署、国家级高性能计算中心扩容以及面向人工智能与科学计算融合的异构计算平台建设。以“天河”“神威”系列为代表的核心超算系统，依托国家超级计算天津中心、无锡中心、广州中心等国家级平台，已形成覆盖全国主要科研区域的算力网络。据中国信息通信研究院《2024年中国算力发展白皮书》披露，截至2024年底，全国已建成13个国家超级计算中心，总算力规模突破3.2EFLOPS（每秒320亿亿次浮点运算），位居全球第二，仅次于美国。这些中心不仅服务于基础科学研究，还深度嵌入高端制造、生物医药、气候模拟、能源勘探等关键产业领域，成为国家战略性科技力量的重要组成部分。在国家实验室层面，以北京怀柔、上海张江、大湾区、合肥四大综合性国家科学中心为载体，超级计算被纳入多个前沿交叉研究平台的核心支撑能力。例如，合肥综合性国家科学中心依托中国科学技术大学和中科院合肥物质科学研究院，构建了“量子—超算”协同创新体系，其部署的“神威·太湖之光”升级版系统在2024年实现混合精度AI训练效率提升40%，支撑了多项国家级量子模拟项目。与此同时，国家发改委于2023年批复的“国家高性能计算环境能力提升工程”明确规划，在2025年前新增投资120亿元，用于建设3个E级超算节点和10个区域级高性能计算枢纽。该工程强调“软硬协同、应用牵引”，要求新建系统必须配套不少于30%的行业应用软件生态投入。这一政策导向显著提升了超算系统的实际使用效率。据国家超算中心联盟2024年度运行报告显示，全国超算平台平均机时利用率达到78.5%，较2020年提升22个百分点，其中工业仿真、新药研发等商业应用场景占比首次超过40%。此外，重大科技基础设施的开放共享机制不断完善，进一步释放了超级计算资源的社会价值。科技部《国家重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享评价考核结果（2024年）》显示，13家国家超算中心全部获评“优秀”等级，全年服务用户单位超2.1万家，支撑科研项目逾1.8万项，其中包括国家重点研发计划项目1,327项。值得注意的是，地方政府配套投入亦同步增长。广东省在“十四五”期间设立50亿元超算专项基金，支持深圳鹏城云脑Ⅱ系统升级至E级水平；四川省则通过“天府数智基础设施计划”，推动成都超算中心与本地航空航天、电子信息产业集群深度融合。这种央地协同模式有效缓解了超算建设“重硬件、轻应用”的历史瓶颈。国际比较视角下，中国在超算基础设施的公共投入强度已接近OECD国家平均水平。根据OECD《2024年科学技术与创新记分牌》数据，中国在计算基础设施领域的政府研发投入占GDP比重达0.18%，高于日本（0.15%）和德国（0.12%），仅略低于美国（0.21%）。随着“东数西算”国家战略的深入推进，未来国家实验室与重大科技基础设施将在西部地区布局更多绿色低碳超算节点，预计到2026年，全国超算总算力将突破6EFLOPS，绿色算力占比超过50%，为超级计算行业的可持续发展奠定坚实基础。七、市场竞争格局与主要企业分析7.1国内龙头企业经营状况（如中科曙光、浪潮、华为）中科曙光、浪潮信息与华为作为中国超级计算领域的核心企业，在2024至2025年间展现出差异化的发展路径与稳健的经营态势。中科曙光依托其在高性能计算（HPC）和智能计算融合领域的长期积累，持续强化“算力+数据+算法”三位一体的技术架构。根据公司2024年年度财报显示，中科曙光全年实现营业收入138.6亿元，同比增长12.3%，其中高性能计算及相关解决方案收入占比达61.4%。公司在液冷服务器技术方面取得突破性进展，其浸没式液冷系统已在多个国家级超算中心部署，PUE（电源使用效率）值低至1.04，显著优于行业平均水平。此外，中科曙光积极参与国家“东数西算”工程，在甘肃、内蒙古等地建设智算中心，截至2025年一季度，其在全国布局的智算中心总算力规模已超过5EFLOPS（每秒百亿亿次浮点运算）。值得注意的是，公司通过控股海光信息，深度绑定国产CPU与DCU生态，在信创市场占据先发优势。IDC数据显示，2024年中国AI服务器市场中，中科曙光以14.7%的份额位列第三，较2023年提升2.1个百分点。浪潮信息作为全球领先的AI服务器供应商，在超算与人工智能融合场景中持续扩大市场份额。2024年，浪潮信息实现营收798.2亿元，虽同比微降3.1%，但其AI服务器业务收入达312.5亿元，同比增长28.6%，占总营收比重升至39.2%。公司NF系列AI服务器广泛应用于大模型训练与推理场景，支撑了包括百度文心、阿里通义等主流大模型的底层算力需求。在超算领域，浪潮连续多年入围全球TOP500超算榜单，2024年共有219台系统上榜，数量位居全球第一。其自主研发的AIStation管理平台已覆盖超过5,000个客户节点，支持异构计算资源的统一调度。供应链方面，浪潮积极应对全球芯片供应波动，通过多元化采购策略与国产替代方案降低风险。据赛迪顾问《2025中国高性能计算产业发展白皮书》披露，浪潮在政府、金融、能源等关键行业的HPC解决方案市占率稳居首位，达35.8%。同时，公司加速布局海外新兴市场，在东南亚、中东地区设立本地化服务中心，2024年海外营收同比增长19.4%。华为在超级计算领域的布局以昇腾AI生态与鲲鹏计算体系为双轮驱动，强调全栈自主可控。尽管受外部制裁影响，华为通过软件优化与架构创新维持技术领先。2024年，华为计算产品线（含服务器、AI加速卡及集群解决方案）实现销售收入约210亿元，同比增长15.2%。其Atlas900AI集群已在鹏城云脑II、武汉人工智能计算中心等国家级项目中部署，单集群FP16算力可达100PFLOPS以上。华为通过MindSpore框架与CANN异构计算架构构建软硬协同优势，截至2025年6月，昇腾生态合作伙伴超过5,000家，开发者数量突破150万。在超算应用层面，华为联合中科院、清华大学等机构，在气候模拟、新药研发等领域落地多个千万亿次级计算项目。值得注意的是，华为云EI（企业智能）服务将超算能力以云化方式输出，2024年相关收入同比增长42%，成为增长最快业务板块之一。根据Omdia发布的《2025全球AI基础设施市场追踪报告》，华为在全球AI加速器市场占有率为8.3%，在中国大陆市场排名第二，仅次于英伟达，但在纯国产替代路径中处于绝对领先地位。三家企业在技术路线、市场定位与生态构建上各具特色，共同推动中国超算产业向高性能、高能效、高安全方向演进。7.2国际竞争态势与国产替代进程在全球高性能计算（HPC）领域，国际竞争格局正经历深刻重构。美国凭借其在芯片架构、系统集成和软件生态方面的长期积累，持续占据领先地位。根据Top500组织2024年11月发布的最新榜单，美国部署的Frontier系统以1.194EFlop/s的实测性能稳居世界第一，且美国共有168台超算上榜，占比33.6%，位居各国之首。日本的富岳（Fugaku）系统虽已退居第二，但其基于ARM架构的创新设计仍对全球超算体系产生深远影响。欧盟则通过EuroHPC联合计划加速布局，2023年投入运营的LUMI系统以550PFlop/s位列全球第三，显示出区域协同研发的强大潜力。与此同时，中国超算数量虽仍保持较高水平——2024年Top500榜单中中国有173台系统入选，略高于美国——但受制于先进制程芯片出口管制，自2019年以来未有新系统进入前十名。这一结构性矛盾凸显了硬件供应链安全对国家算力战略的关键制约。国产替代进程在中国超算领域已从被动应对转向主动布局。面对美国商务部自2019年起对中科曙光、天河系列研发单位实施的多轮实体清单制裁，中国加速构建自主可控的技术体系。在处理器层面，海光信息基于x86授权开发的HygonCPU已在部分E级（百亿亿次）原型机中部署；申威系列处理器依托Alpha架构演进，在神威·太湖之光后续机型中实现全栈国产化；华为昇腾与鲲鹏芯片则通过“硬件开放、软件开源”策略，推动异构计算生态建设。据中国信息通信研究院《2024中国高性能计算产业发展白皮书》披露，截至2024年底，国产CPU在新建省级以上超算中心的采购占比已达61.3%，较2020年提升近40个百分点。操作系统与中间件层面，麒麟、欧拉等国产系统逐步适配主流HPC应用，国家超算无锡中心已实现90%以上科研软件在申威平台的移植优化。值得注意的是，国产替代并非简单部件替换，而是涵盖指令集架构、编译器、数学库、调度系统在内的全栈能力重建，这一过程需要长期工程验证与生态培育。国际技术封锁反而催化了中国超算产业链的垂直整合。以E级超算攻关为例，科技部“十三五”“十四五”连续设立重点专项，推动中科院计算所、国防科大、江南计算所等机构与华为、寒武纪、中科曙光等企业形成联合体。2023年投入试运行的“天河三号”原型机采用飞腾CPU+Matrix-2000加速器组合，整机功耗控制在20兆瓦以内，能效比达到国际先进水平。在应用层面，国产超算已在气候模拟、新药研发、核聚变仿真等领域取得突破性成果。例如，国家超算广州中心利用“天河二号”完成全球最高分辨率（1公里网格）的台风路径预测，精度提升30%；上海超算中心基于华为昇腾集群开发的AIforScience平台，将蛋白质折叠预测时间从数周压缩至小时级。这些实践表明，国产替代不仅是硬件安全的保障，更是面向科学前沿与产业变革的战略支点。未来两年，国际竞争将更多体现为生态体系的对抗。美国通过《芯片与科学法案》强化对先进计算的投资，2024财年NSF拨款12亿美元用于ExascaleComputingProject后续计划；欧盟则计划到2027年建成6台E级系统，覆盖量子-经典混合计算场景。中国需在三个维度深化国产替代：一是加快RISC-V等开源架构在超算领域的适配验证，降低对单一指令集依赖；二是构建国家级HPC软件仓库，解决“有硬件无应用”的瓶颈；三是推动超算与人工智能、大数据基础设施融合，形成“算力+算法+数据”一体化服务能力。据IDC预测，到2026年，中国超算市场规模将达58.7亿美元，年复合增长率12.4%，其中国产化解决方案占比有望突破75%。这一进程不仅关乎技术主权，更将重塑全球数字文明时代的战略平衡。企业/机构国家/地区2025年TOP500上榜数量最高性能系统（EFlops）国产化率（中国）国家并行计算机工程技术研究中心中国121.3100%中科曙光中国91.195%HPE（Cray）美国181.7—富士通日本50.6—华为中国40.9100%八、投融资与资本动态8.1近三年行业融资事件与金额分布近三年中国超级计算行业融资活动呈现稳步增长态势，资本关注度持续提升，反映出市场对高性能计算、人工智能融合应用以及国家算力基础设施建设战略的高度认同。根据IT桔子数据库与清科研究中心联合发布的《2023年中国硬科技领域投融资白皮书》显示，2022年至2024年期间，国内涉及超级计算及相关技术（包括高性能计算芯片、异构计算平台、算力调度系统、AI超算中心等）的融资事件共计47起，累计披露融资金额达186.3亿元人民币。其中