从“天宫一号”归途的计算，到雾霾的精准预测，从C919大飞机的研发，到石油钻井位置的确定，从基因测序到新药筛选，从破解密码到宇宙演化的模拟……高性能计算的应用无处不在。我们日常生活中越来越便捷的体验背后，高性能计算也发挥了重要作用，比如每天出门前必看的天气预报、电影大片中的视觉特效，甚至洗衣液瓶身的设计。

无论是探索天空、研究地球，还是改善人类生活，高性能计算都不可或缺。可以说，高性能计算是真正的“大国重器”。

一、高性能计算行业概述

（一）什么是高性能计算？

高性能计算，又称为超级计算，是计算机科学的重要前沿领域。自电子计算机诞生以来，提升计算能力一直是信息产业从业者追求的核心目标之一。

高性能计算能够在多个领域执行普通计算机无法完成的任务，广泛应用于国家高科技领域和尖端技术的研究。它不仅是衡量一个国家综合科研水平的重要标志，也是支持国家安全、经济发展和社会进步的关键信息技术手段。

（二）高性能计算只是芯片堆积吗？

许多人对高性能计算存在误解，认为它只是简单地堆砌更多的芯片来处理和存储数据。

实际上，高性能计算远不止芯片堆积这么简单，其运行机制非常复杂。增加芯片数量并不意味着计算速度能成倍提升，这正是高性能计算受到广泛关注的原因之一。

（三）高性能计算市场规模有多大？

随着中国经济的快速发展，相关配套设备和产业也在不断升级。高性能计算的计算能力和存储能力是未来产业发展的重要基础。近年来，大数据、边缘计算、人工智能等新兴行业对高性能计算的需求不断增加，未来科技的发展将继续推动高性能计算市场的增长。预计到2025年，高性能计算市场规模将达到约581.76亿元人民币。

（四）全球高性能计算竞争格局

2019年11月18日，全球高性能计算TOP500榜单发布。近半年来，中美两国在全球高性能计算领域的竞争格局没有大的变化，但中国的领先优势更加显著。

从上榜数量来看，中国进一步巩固了相对于美国的领先地位。在TOP500榜单中，中国占据了228台，美国占据了117台，分别比上半年增加了9台和1台。自2017年底中国超过美国以来，目前在中国TOP500榜单中的数量约为美国的两倍，领先优势明显。

从计算能力来看，美国依然占据首位。在TOP500榜单中，美国占据了37.1%的计算能力，中国占据了32.3%的份额，差距从上半年的8.6%缩小到4.8%。

尽管如此，中国计划在2020年推出E级超级计算机，这有望在2020年的TOP500榜单中刷新世界纪录。

二、高性能计算行业特征

（一）区域性特征

新一代信息技术的发展与地方经济水平密切相关。北京、上海、广州、深圳等中心城市的需求持续旺盛，江浙等经济发达省份和成渝等经济活跃地区的信息化建设需求也非常突出。随着“京津冀”、“长三角一体化”、“粤港澳大湾区”、“成渝城市群”等区域协同发展战略的实施，国家中心城市的进一步扩容，各地的信息化建设需求也在不断增长。大数据产业也成为中西部地区经济发展的新引擎，显著拉动了对信息化产品和技术的需求。

（二）知识密集型特征

高性能计算行业具有高度的知识密集型特征，具体表现为：

1. 生产技术和生产工艺基于先进的科学技术，资源消耗低；
2. 科技人员在员工中所占比例较大，劳动生产率高；
3. 产品技术功能复杂，更新换代迅速。

作为知识密集型的高新技术行业，高性能计算不同于传统资本密集型和劳动力密集型的制造行业，需要大量的专业技术人才支持，强调技术和人才的作用，重视技术资本和人力资本的投入。企业核心竞争力主要体现在核心技术能力和人员的专业素质差异上。

（三）资金密集型特征

高性能计算行业从研发投入、原材料采购、生产销售到技术服务等各个环节都需要大量资金的前期投入。由于信息化建设项目周期较长、上下游结算时间差异较大，企业运营过程中会占用大量营运资金。

（四）季节性特征

高性能计算行业的销售和结算具有明显的季节性特征。第四季度业务量和项目验收工作较多，呈现出较为明显的季节性差异。高性能计算行业以销定产的生产模式以及大型项目的实施和验收具有明显的季节性特征。

三、高性能计算行业的上下游关系

高性能计算的下游主要包括集成电路制造和存储行业，应用领域涵盖互联网服务、大数据、电信、云计算、政府部门、超算中心、科学研究、电子商务、视频、电力、信息安全、移动互联网、气象、工程和能源等领域。

（一）下游产业分析

高性能计算行业的下游产业包括芯片和存储等硬件设备制造业以及软件行业。目前，影响力较大的制造商主要是Intel、AMD、希捷、三星等国际知名企业。由于中美贸易摩擦以及美国频繁采用出口管制实体清单进行贸易限制，对美国企业的特定零部件供应造成了一定影响。

另一方面，随着国内下游企业的发展壮大，越来越多的本土企业推出了具有替代能力的零部件，产品质量不断提升，采购价格总体呈下降趋势，这有利于提高国内新一代信息技术企业的竞争力。

（二）下游行业分析

高性能计算等新一代信息技术主要服务于国民经济各行业的信息化建设，下游行业包括政府、能源、互联网、教育等行业客户，涵盖国家基础设施、电子政务、企业信息化和城市信息化等领域。

目前，我国国民经济各行业的发展态势良好，信息化建设需求依然旺盛，这为我国新一代信息技术行业的发展提供了广阔的市场空间。

四、高性能计算行业竞争格局

在2019年中国高性能计算评选活动中，国产服务器前十名中，联想和中科曙光各有39套并列第一。曙光、联想和浪潮三家国产企业合计占据了系统份额的92%。由此可见，中科曙光的服务器性能卓越。

在性能方面，神威太湖之光和天河二号仍然稳居前两名，第100名的性能提升了38%，TOP100榜单的平均性能提升了13%。

在应用领域方面，互联网/云计算占比34%，其次是科学研究15%，大数据/机器学习11%，超算中心11%。互联网企业和云业务的兴起对高性能计算行业产生了巨大影响，同时人工智能和深度学习算法的发展，也让高性能计算与互联网应用的融合成为大势所趋。

（一）中科曙光

中科曙光是在中国科学院大力推动下，以国家“863”计划重大科研成果为基础组建的国家高新技术企业。2020年，中科曙光成功入围天津市第一批产教融合型试点企业；智慧城市、智慧电力和网格化社会治理三个项目列入2020年工信部大数据产业发展试点示范项目；XData大数据智能引擎获得了工信部测试机构的认证，实现了上万节点稳定运行、千亿数据秒级响应。

中科曙光在体系结构、高能效计算系统、高速互联技术、液冷技术、EasyOP管理和运维软件、先进计算服务平台软件和人工智能软件优化等方面持续加大研发投入。中科曙光基于龙芯、飞腾等国产处理器开发了一系列终端和服务器产品，全面适配国产操作系统、数据库、中间件等基础软件，推动国产生态体系建设。

（二）浪潮信息

高性能AI服务器将成为智能计算中心的核心算力来源，产生强大的计算能力。浪潮拥有业内最强最全的AI计算产品阵容，其中AGX-5是全球最高性能的AI计算主机之一，AGX-2则是性能密度最高的服务器之一。

浪潮信息通过创建JDM（联合设计制造）模式建立了行业优势，销售额位居国内第一、全球第三。考虑到服务器产业从标准化模式向大规模定制化模式转变，浪潮信息创造了JDM模式，与用户产业链融合，提供全程定制化的产品和服务，能够快速将客户需求转化为产品。

JDM模式使得产品更加贴合互联网厂商的需求，增强了客户粘性。截至2019年，浪潮信息服务器销售额在国内排名第一、全球第三，并连续多年保持增长率第一。同时，浪潮信息在2017-2019年连续三年以过半市场份额的绝对优势稳居中国市场第一。

（三）联想

2019年，联想联合全球高性能计算领域的一些知名企业，成立了“E级计算愿景委员会”，致力于解决技术难题，推动E级超级计算机在全球的推广。

在2020年全球高性能计算TOP500榜单中，联想毫无悬念地蝉联部署数量第一，联想交付的高性能计算系统贡献了超过35.5亿亿次的总算力，位列全球第二。以单台浮点运算能力来看，联想为德国莱布尼茨超算中心设计制造的“SuperMUC-NG”位列第13，认证计算能力为1.9亿亿次每秒浮点运算能力(19.476PFLOPs)。联想在高性能计算研发领域同样处于世界领先水平。

五、总结

中国是继美国之后第二个能够独立建造千万亿次超级计算机的国家。2016年，“神威太湖之光”的问世标志着中国正式迈入高性能计算的世界领先行列。高性能计算对于国家科技发展、经济转型升级和提升公共民生福祉具有重要作用，将为中国高性能计算行业的决策和后续发展提供坚实的政策基础和理论参考。