2025-2030年中國超級計算機行業全景調研與發展戰略規劃報告

第一章 超級計算機行業概述

第一節 超級計算機定義與分類

一、技術定義

二、系統架構分類

（一）向量型超級計算機

（二）大規模并行處理系統（mpp）

（三）異構計算架構（cpu+加速器）

第二節 行業發展歷程

一、全球發展脈絡

（一）美國從"頂點"到"前沿"系統迭代路徑

（二）日本"富岳"技術路線特點與啟示

二、中國突破路徑

（一）"天河"系列里程碑

（二）"神威"自主創新體系

第三節 行業特征分析

一、技術密集型特征

（一）e級（百億億次）計算技術門檻

（二）功耗控制與能效比挑戰

二、國家戰略屬性

（一）大國科技競爭核心領域

（二）國家安全與關鍵基礎設施保障

第二章 2025-2030年行業發展環境分析

第一節 政策環境

一、國家戰略布局

（一）"十四五"科技創新規劃中期評估（2025年）

（二）十五五規劃算力基礎設施專項（預研方向）

二、地方支持政策

（一）京津冀國家算力樞紐建設進展

（二）長三角超算中心集群發展規劃

第二節 技術環境

一、核心技術突破

（一）3d堆疊存儲技術商業化應用

（二）硅光互連技術量產進展

二、融合創新趨勢

（一）量子-經典混合計算架構

（二）存算一體（computing-in-memory）技術突破

第三節 市場需求環境

一、科研領域需求

（一）氣候模擬精度提升至公里級需求

（二）新藥研發計算量指數級增長

二、產業應用需求

（一）工業數字孿生實時仿真要求

（二）金融風險建模復雜化趨勢

第三章 全球超級計算機競爭格局

第一節 市場格局分析

一、top500榜單最新分析

（一）2025年6月全球top500排名解析

（二）算力分布國別比較（中美日歐）

二、技術路線對比

（一）美國gpu主導架構（nvidia+amd）

（二）中國自主cpu路線（申威/飛騰/海光）

（三）歐洲能效優先策略（arm架構應用）

第二節 主要國家發展戰略

一、美國超算戰略

（一）exascale計算計劃完成情況

（二）能源部2025-2030年投資重點

二、日本發展路徑

（一）post-k后續計劃（fugaku-next）

（二）低碳超算技術創新路線

第三節 國際經驗借鑒

一、產學研協同創新模式

（一）美國國家實驗室體系

（二）日本理化學研究所模式

二、應用生態培育策略

（一）行業解決方案孵化機制

（二）開發者社區建設經驗

第四章 中國超級計算機產業現狀

第一節 技術能力評估

一、系統性能表現

（一）e級超算實現情況（天河/神威）

（二）hpl/hpcg等基準測試對比

二、自主可控程度

（一）申威處理器sw64架構演進

（二）高速互連技術國產化突破

第二節 產業生態建設

一、硬件供應鏈

（一）關鍵部件國產化替代率

（二）自主eda工具鏈進展

二、軟件棧完善度

（一）并行計算框架優化（openmp/mpi）

（二）領域專用庫（氣候/生物等）成熟度

第五章 重點應用領域深度分析

第一節 科學研究應用

一、氣候氣象領域

（一）全球變化模擬分辨率提升

（二）極端天氣預測準確率突破

二、基礎物理研究

（一）核聚變等離子體仿真

（二）宇宙大尺度結構模擬

第二節 產業創新應用

一、智能制造領域

（一）航空發動機流體力學優化

（二）新材料基因組計算平臺

二、生物醫藥行業

（一）蛋白質折疊預測（alphafold3迭代）

（二）藥物分子虛擬篩選效率

第六章 產業鏈深度解析

第一節 上游硬件供應鏈

一、計算芯片

（一）眾核處理器設計創新

（二）ai加速器（npu）集成方案

二、存儲系統

（一）非易失內存（nvm）應用

（二）存儲層級優化（hlm技術）

第二節 中游系統集成

一、系統架構設計

（一）能效平衡（ppw指標優化）

（二）可靠性工程（ras特性）

二、冷卻解決方案

（一）浸沒式液冷商業化進展

（二）余熱回收利用創新

第三節 下游服務生態

一、運營模式創新

（一）國家超算中心服務模式

（二）商業化云計算服務拓展

二、應用支持體系

（一）算法優化服務市場

（二）專業技術人才培養

第七章 技術創新趨勢前瞻

第一節 計算架構演進

一、異構計算深化

（一）cpu-gpu-npu協同優化

（二）新型加速器（光計算/類腦芯片）

二、存算一體突破

（一）憶阻器（memristor）實用化

（二）近內存處理（near-memory）架構

第二節 綠色可持續發展

一、能效提升路徑

（一）功耗墻突破技術（3d封裝等）

（二）動態電壓頻率調整（dvfs）

二、冷卻技術創新

（一）相變材料冷卻系統

（二）自然冷卻方案應用

第八章 政策法規環境分析

第一節 國際技術管制

一、美國出口限制

（一）實體清單影響評估（2025更新）

（二）供應鏈安全風險預警

二、自主可控路徑

（一）國產替代進展（處理器/互連等）

（二）備胎計劃實施效果

第二節 標準體系建設

一、國際話語權爭奪

（一）top500排名規則演變

（二）基準測試標準制定參與度

二、國內規范完善

（一）超算中心建設指南修訂

（二）能效評價指標體系建立

第九章 2030年技術發展展望

第一節 zettascale挑戰

一、材料科學突破

（一）二維半導體材料應用

（二）超導計算器件進展

二、架構革命性創新

（一）全光計算架構

（二）生物分子計算

第二節 量子融合計算

一、混合計算框架

（一）量子-經典協同算法

（二）錯誤緩解技術突破

二、實用化路徑

（一）特定問題加速方案

（二）容錯量子計算進展

第十章 應用場景前瞻

第一節 數字孿生地球

一、高分辨率模擬

（一）公里級氣候模型

（二）生態系統全息仿真

二、應急管理應用

（一）災害預警預測

（二）應急決策支持

第二節 生命科學突破

一、腦科學模擬

（一）全腦神經網絡重建

（二）認知機制計算研究

二、精準醫療

（一）個性化藥物設計

（二）基因治療模擬

第十一章 市場競爭格局分析

第一節 國內主力廠商

一、中科曙光

（一）技術路線與產品矩陣

（二）市場占有率變化趨勢

二、浪潮信息

（一）ai服務器融合戰略

（二）行業解決方案布局

第二節 國際競爭對手

一、美國cray-hpe

（一）shasta架構演進

（二）液冷技術領先優勢

二、日本富士通

（一）arm架構優化

（二）能效比創新記錄

第十二章 行業痛點與挑戰

第一節 技術瓶頸

一、功耗墻問題

（一）芯片散熱極限

（二）能源效率瓶頸

二、編程復雜性

（一）異構編程難度

（二）人才短缺現狀

第二節 應用生態

一、軟件適配不足

（一）行業應用移植

（二）工具鏈完善度

二、商業模式創新

（一）算力服務定價

（二）投資回報周期

第十三章 區域發展比較

第一節 京津冀集群

一、國家超算中心

（一）天津中心定位

（二）河北（廊坊/保定）中心特色

二、產學研協同

（一）中科院體系支持

（二）高校人才培養

第二節 長三角集群

一、上海超算中心

（一）商業化運營模式

（二）國際對接窗口

二、浙江江蘇協同

（一）制造業應用深化

（二）數字經濟發展

第十四章 投資價值分析

第一節 市場容量測算

一、直接市場規模

（一）系統硬件市場

（二）服務軟件市場

二、間接帶動效應

（一）數字經濟貢獻

（二）產業升級價值

第二節 投資機會評估

一、上游領域

（一）國產芯片突破

（二）先進封裝技術

二、應用領域

（一）工業仿真云

（二）生物計算平臺

第十五章 數字化轉型賦能

第一節 產業升級

一、智能制造

（一）數字孿生工廠

（二）虛擬樣機優化

二、現代服務

（一）金融科技計算

（二）數字內容創作

第二節 社會治理

一、智慧城市

（一）交通仿真優化

（二）應急管理決策

二、公共服務

（一）疫情模擬預測

（二）教育資源均衡

第十六章 可持續發展路徑

第一節 綠色計算

一、能耗管理

（一）智能功耗調控

（二）清潔能源應用

二、循環經濟

（一）設備回收利用

（二）材料低碳工藝

第二節 社會責任

一、科技普惠

（一）算力資源共享

（二）偏遠地區覆蓋

二、倫理治理

（一）ai計算邊界

（二）數據安全保護

第十七章 國際合作與競爭

第一節 一帶一路

一、技術輸出

（一）東盟國家合作

（二）中東歐項目

二、標準共建

（一）聯合研發中心

（二）測試認證互認

第二節 技術交流

一、學術合作

（一）國際會議參與

（二）聯合論文發表

二、人才流動

（一）頂尖專家引進

（二）青年學者培養

第十八章 戰略建議

第一節 企業層面

一、技術創新

（一）關鍵核心技術攻關

（二）專利布局策略

二、市場拓展

（一）行業解決方案

（二）服務模式創新

第二節 產業層面

一、生態構建

（一）軟硬件協同

（二）應用開發者社區

二、標準引領

（一）測試基準制定

（二）行業規范推廣

第十九章 政策建議

第一節 國家層面

一、頂層設計

（一）中長期規劃銜接

（二）重大專項部署

二、環境營造

（一）人才培養體系

（二）創新激勵機制

第二節 地方層面

一、區域協同

（一）算力網絡構建

（二）特色應用培育

二、政策支持

（一）產業基金引導

（二）稅收優惠措施

第二十章 結論與展望

第一節 主要結論

一、技術發展現狀

二、市場競爭格局

三、應用落地成效

第二節 未來展望

一、技術融合趨勢

二、產業變革方向

三、社會影響預測

圖表目錄

圖表：超級計算機架構演進路線圖（2025）

圖表：全球主要國家超算政策對比

圖表：top500各國上榜系統數量（2025）

圖表：中國超算系統關鍵指標對比

圖表：典型應用領域加速比分析

圖表：產業鏈關鍵環節國產化率

圖表：能效比（ppw）進步曲線

圖表：技術出口管制清單影響評估

圖表：zettascale技術路線圖

圖表：數字孿生應用成熟度

圖表：主要廠商市場份額（2025）

圖表：行業痛點調研結果

圖表：區域發展指數熱力圖

圖表：市場規模預測（2025-2030）

圖表：產業數字化轉型框架

圖表：綠色超算技術實施效果

圖表：國際合作項目分布

圖表：企業戰略實施路徑

圖表：政策工具組合建議

圖表：發展指標預測（2030）