先进计算产业发展 白皮书 中国电子信息产业发展研究院（赛迪） 2020年10月前 言赛迪智库 电子信 息研究 所 1 . 1 . 2 1 . 3 2 . 4 3 . 5 4 + . 6 . 8 . 10 1 . 10 2 . 11 . 13 . 13 1 . 13 2 . 14 3 . 15 4 . 20 5 . 21 . 22 1 . 22 2 . 23 3 . 24 4 . 24 5 . 25 . 30 1 . 30 2 . 31 3 . 31 4 . 32 5 . 33先进计算 产业发 展白皮 书 . 33 . 34 . 36 1 . 36 2 . 37 3 . 39 4 . 40 5 . 40 . 41 . 42 . 42 1 . 42 2 . 44 3 . 45 . 45 1 . 45 2 . 46 3 . 47 4 . 47 1 . 48 2 . 511 一、先进 计算 的 基本概念 先进计 算是面向 从 量变到质 变的信 息需求， 在计算 方式、 位 置、 算 法或机理 等 方面产生 进 步和 革新的新 兴计算 技术及产 业的统 称2 1 2 0 2 0 10 先进计算 的内涵 其中3 先 进计算的 外延 14 25 36 4 +78 第一代 电子管 计 算机 ， 第二代 晶体管 计算机 第三 代 集成 电 路和超大 规模集 成电路 计算 机 第四 代 智能、 泛在 、 专业化 计算 机 综上 ， 作为重 要的基 础设施， 计算机 硬件单元 与 架构 发展 为构造 能力更强 、 可靠 性更高的 计算平 台 ， 构建 先 进、普惠 的新型 计算社会 筑牢基座 支撑9 一 是传 统硅基计 算技术 向 类脑计 算、 高 效能计算 领域拓展 二是集 中式云计 算向 云 下沉、 边 缘计算 延展。 三是 量子 、 光子等 前沿理 论架构成为 计算新方 向10 数据存储 方面 存算一体 方面 数据 交互方面 111 算力 算法 算据 1 2 0 2 0 10 212 计算公式 计算公式 1 2 0 2 0 1013 二、发展 现状与 趋势 114 VR/AR 2 ZB 2 0 2 0 10 2 175 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E2021E2022E2023E2024E2025E15 3 2 0 2 0 10 316 2 2018 10 DOE NSF NIST 2019 2022 12.5 2020 2 2018 2018 7 Department of Defense DOD 5 17 2018 9 Defense Advanced Research Projects Agency DARPA 20 2019 6 2016 2019 5 DOE 2021 1.5 2019 11 OSTP 2016 2018 5 DHS 2018 8 2019 2019 12 DARPA 2019 2019 12 NSTC 617 2018 12 2019 12 4 5G 5G / 5G CNAS 2019 11 5G 5G 5G 5G 2019 3 OneWeb 6 2019 5 SpaceX 60 3.2 FCC 2020 2 16 5 300 2019 6 ChipSats 105 3236 2001 National Nanotechnology Initiative NNI 2011 2012 NNMI 2012 3 2014 10 NITRD 2016 5 2019 12 OMB 2020 2020 2014 2020 2021 2027 2018 10 10 2019 9 2018 4 2018 2020 200 2017 3 EuroHPC 10 ETP4HPC 2018 1 10 2023 E18 2018 3 EPI 2018 11 2019 9 1300 6 660 2019 12 2019 4 ESA 2020 2018 2014 10 BDV PPP 2020 2016 2020 BDV PPP 5 20 2014 2017 2020 2 2014 2015 20 2014 2019 2.7 2019 3.15 2017 10 2018 4 2011 15800 2009 6 2011 11 NCSP 2015 11 201519 2016 11 2016-2021 2021 5 2017 3 : 5G 2012 1.89 38.6% 2013 2017 2017 2025 2000 2018 4 2016 1 2017 2 2018 3 Q-LEAP 2019 12 2020 1 10 20 2017 3 2020 2020 2025 2030 2019 6 2019 2018 1100 200 2021 10 2019 180 2018 64% 2020 1 2030 6G 10 5G 6G 2018 620 2013 6 IT 2013 2020 IT 2 0 2 0 10 4 BlackBerry AWS AI Tiger Lake AMD RDNA GPU AI Snapdragon Ride AI IBM Q Network IBM Q System One21 4 2 0 2 0 10 522 5 2 0 2 0 10 123 6 2 0 2 0 10 2 500 4 5 60 99.5% 324 2 0 2 0 10 3 4 X86 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1025 ARM RISC-V 4 X86 ARM RISC-V MIPS 2 0 2 0 10 526 CPU 95% 5 CPU 2 0 2 0 10 CPU27 7 2 0 2 0 10 GPGPU 6 GPGPU 2 0 2 0 10 FPGA , 1% , 3% 95% , 1% , 1% , 9928 8 FPGA 2 0 2 0 10 AI 昇 7 GPU FPGA ASIC GPU FPGA ASIC 2 0 2 0 1029 9 2 0 2 0 10 8 2 0 2 0 10 50.70% 18.40% 4.90% 3.90% 3.90% 3.60% 3.20% 3.10% 8.27% 2019 年中国加速服务器 市场厂 商市场 份额 浪潮 华为 曙光 宝德 安擎 新华三 戴尔 联想 其他30 10 2 0 2 0 10 131 2 332 4 IBM 2019 64 863 53 100 ICT33 5 2019 1.27 20.86% 2030 2.36 2019 1334 38.61% 2023 4000 5G AI SaaS 三、产业 规模测 算34 11 2 0 2 0 1035 12 2 0 2 0 1036 137 23839 340 4 54142 四、建议 突破方向 143 AI44 245 3 146 247 3 448 附件 1 ： 先 进 计算 产业需求指南 序号 门类 项 目名 称 内 容及 关键指 标 算法 （ 含软 件） BMC BIOS & Java4950 benchmark NISQ51 附件 2 ： 先 进 计算 直接规 模 测 算表 23065.3 12838.7 - 3626.0 19536.4 146.0 - - 2556.4 - 3528.9 - 923.6 16807.3 - 16807.3 9212.7 6040.6 8534.6 - - 678.1 4962.5 - - 52711.3 5804.2 - 注：本 测算表 以2018 年为时间基点进行测算