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2021年先进计算产业发展形势预测

2021-02-23 09:38

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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,其内涵可由算力、算据、算法三大要素来表征。先进计算对于促进信息产业能级跃升、提高经济社会发展质量和效益具有至关重要的意义。当前,我国已具备发展先进计算的市场条件和产业基础。我国已基于X86架构自主研发CPU核、IP核、整机等系列产品,基于ARM架构的应用推广和生态布局呈“军团式”兴起态势,先进计算产业正蓄势待发。展望2021年,器件、架构、软件呈现多路演进,自主演进架构生态加速形成,巨头争先抢滩布局,产业蕴含巨大市场潜力。与此同时,我国先进计算产业在开源、融合、适配、生态、技术短板等方面仍面临问题与挑战,有待尽快明确目标市场预期,强化生态迁移和适配,加速应用落地进程,与区域共同谋划推进部署。

一、对2021年形势的基本判断

(一)从技术创新看,器件、架构、软件等多路演进并行

展望2021年,先进计算将从体系结构上进行创新,从器件、架构、软件等方向多路径演进。器件方面,随着数据量的激增和计算模型的复杂化,计算密度与储能密度升级将成为算力器件部署重点。拥有高算力密度的计算系统将提升峰值算力及存量算力利用率;创新存储架构、强化国产生态适配,成为抬升存储灵活度和生态可靠度的有效路径。架构方面,传统以CPU为中心的架构现已难以满足海量数据处理的要求,系统架构将向以内存为中心演进。存内计算技术已经历分布式缓存、内存数据网格、分布式内存数据库和高性能、集成化、分布式内存平台等四大发展阶段,并将持续迭代升级。基础计算模式将围绕多核并行、异构并行、边缘计算等体系架构创新而演进。软件布局方面,软硬系统垂直整合将成为未来主流厂商布局焦点,通过软件硬件的协同,提升系统应用性能。

(二)从生态构建看,自主演进架构生态加速形成

在国内计算产业中,市场上主流的芯片架构有X86、ARM、RISC-V和MIPS等,并将在市场条件成熟前提下,形成适度收敛。X86架构在技术性能和应用生态上具有显著优势,基于X86处理器市场份额已达96%,其台式机、笔记本电脑、服务器市场份额分别为82%、84%、96%。展望2021年,我国海光、兆芯等企业将基于X86架构推动CPU核、IP核、整机等系列产品自主研发体系的完善,并构建相应技术标准。ARM架构在移动端和低功耗领域性能突出,IP授权模式已经趋于完善,市场应用规模持续壮大。当前我国基于ARM架构的主流生态包括鲲鹏和PK生态,并形成了系列区域性面向诸多行业领域的服务器、PC整机品牌,应用推广密集落地,生态布局方兴未艾,将在明年呈“军团式”兴起态势。RISC-V架构具有模块化的特点和强大的扩展能力,能够根据应用需求选择合适的功能指令集,主要应用于智能穿戴设备。国内中科院计算所、阿里平头哥、君正、大鱼半导体等企业已经针对RISC-V进行战略布局,有望推动RISC-V产业生态快速发展。

(三)从产业规模看,先进计算产业增长潜力巨大

据测算,到2025年,我国先进计算产业将形成16.6万亿元的整体市场规模,其中包括直接产业规模与辐射带动规模[1]。先进计算直接产业规模包括算力、算据、算法三大维度,细分领域囊括电子信息制造业中的计算机制造和电子器件制造,软件和信息服务业中的软件产品、信息技术服务、嵌入式系统软件、信息安全,以及互联网相关服务等。据测算,2019年,先进计算直接产业规模是5.9万亿元,到2025年将达到8.1万亿。先进计算辐射带动规模选取对计算依赖程度较高的重点行业,包括智慧城市、工业制造、自动驾驶、智慧医疗、金融科技。2019年,辐射带动规模为3.9万亿元,预计到2025年达到8.5万亿,实现翻倍增长。若扩大到更多行业,将产生更大的辐射规模。随着先进计算产业在政府决策、技术研发及各个行业的应用渐趋深化,其辐射带动规模将持续扩大,为社会经济发展注入全新动能。

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