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算力行业观察：算力中心现状及趋势分析

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2024-09-14

2024年9月4日，工信部等十一部门联合印发《关于推动新型信息基础设施协调发展有关事项的通知》，推动算力中心等新型基础设施跨区域、跨网络、跨行业协调发展。算力中心作为数字经济的核心基础设施，对于加快数字化转型、培育未来产业、形成经济发展新动能等具有重要支撑作用。本文对算力中心产业展开深入研究，旨在全面洞察算力中心政策环境、产业链构成、发展现状、发展趋势，为我国算力中心建设发展提供借鉴参考。

一、概述

（一）概念及分类

算力是集信息计算力、网络运载力、数据存储力于一体的新型生产力，主要通过算力中心等算力基础设施向社会提供服务。根据使用设备和提供算力强度的不同，算力中心可分为通用算力中心、智算中心和超算中心三类。

通用算力中心：由基于CPU芯片的服务器提供算力，可满足一般企业和个人的计算需求，主要用于基础通用计算，如移动计算、物联网等，投资建设主体以互联网、运营商等企业为主。

智算中心：是基于人工智能理论，采用人工智能计算架构，提供人工智能应用所需算力服务、数据服务和算法服务的一类算力基础设施。由基于GPU、FPGA、ASIC等AI芯片的加速计算平台提供算力，主要用于人工智能的训练和推理计算，建设主体以AI企业、政企共建为主。

超算中心：是基于超级计算机或者是大规模计算集群的数据中心，能够提供大规模计算、存储和网络服务等功能，广泛应用于航天、国防、石油勘探、气候建模和基因组测序等应用场景，投资建设主体主要为政府和科研机构。

算力中心是高度集成化、大规模的集中式计算和数据处理设施，由成千上万台服务器、海量的存储设备、复杂的网络设备以及一系列配套的基础设施共同组成，能够以惊人的速度和效率为用户提供强大的计算能力、海量的数据存储以及高效的数据处理服务，已成为当前社会运行不可或缺的关键基础设施，对于实现数字化转型、培育未来产业、形成经济发展新动能等方面具有重要作用。

（二）政策环境

国家层面持续完善顶层规划，推动算力中心高质量发展。2020年，国家发改委将算力中心纳入新型基础设施范畴予以支持。2021年，印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》提出布局全国算力网络国家枢纽节点，启动实施“东数西算”工程，制定《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》指导算力中心建设。2023年，连续印发《算力基础设施高质量发展行动计划》《深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》进一步推动算力中心建设布局，为促进经济高质量发展、打造中国式现代化提供支撑。2024年出台《关于推动新型信息基础设施协调发展有关事项的通知》，促进算力中心跨区域协调、跨网络协调、跨行业协调、发展与绿色协调、发展与安全协调、跨部门政策协调发展。

表1：国家层面算力中心相关政策文件

二、产业链构成

产业链上游核心为IT软硬件设备，包括基础硬件（如CPU、GPU、存储器等）、计算设备（服务器等）和网络设备（交换机、路由器、光模块等）及基础软件（如操作系统、数据库、中间件等），是计算力、存储力、运载力的最基本单元，也是决定算力质量的根本环节。此外，还包括供配电（配电柜、变压器、UPS等）、散热制冷（风冷、液冷等）等配套设施。

中游为算力网络及平台，包括各类算力基础设施建设及基于基础设施开展的IDC服务、云服务、人工智能算力服务及安全服务等，是为下游应用提供算力服务的核心环节。

下游为各类应用场景，涵盖互联网、金融、政务、交通、教育、工业、医疗、能源等行业和领域。

图1：算力中心产业链构成

三、现状分析

（一）全球算力规模

全球算力规模呈增长趋势。算力成为大国核心竞争生产要素，各国加速布局。截至2022年底全球算力总规模达到650 EFLOPS，同比增长24.8%。其中，通用算力498EFLOPS，增速25.1%，占比76.6%；智能算力142 EFLOPS，增速25.7%，占比21.8%；超算算力10 EFLOPS，占比1.5%。

主要集中在美中等国家。从分布看，2022年美国算力总规模为200EFLOPS，排名全球第一，占比31%；中国算力总规模为180EFLOPS，排名第二，占比28%；其次是日本5%、德国4%和英国3%，前五名国家占据全球70%的算力规模。

图2：全球算力规模分布情况

（二）我国算力规模

我国机架规模、算力规模持续增长。从机架规模看，根据工信部发布的数据，按照标准机架2.5kW统计，2023年底，我国在用算力中心机架总规模超过810万，较2022年增长24.6%。从算力规模看，2023年我国算力总规模达到230EFLOPS，较2022年增长27.8%，近五年年均增速接近30%，预计2025年算力规模将超过300EFLOPS。

图3：2017年-2023年我国算力中心机架规模

智能算力成为主要增长点。2022年底，我国通用算力规模占比为76.7%，智能算力规模占比22.8%。2023年，我国智能算力规模达到70EFLOPS，增速超过70%，远高于算力总规模增速，占全国算力总规模的比例从2022年22.8%，上升到30.4%。随着大模型的快速发展，未来智算中心将迎来更加快速的增长，预计2025年智能算力占比将达到35%。

（三）我国空间布局

八大国家算力枢纽节点是重点布局区域。东数西算工程实施以来，我国启动八大国家算力枢纽节点、十个国家数据中心集群建设。截至今年3月底，十个国家数据中心集群总规模超146万标准机架，整体上架率62.72%，较2022年提升4%。根据《关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》，到2025年底，通用算力、智能算力、超级算力等多元算力加速集聚，国家枢纽节点地区各类新增算力将占全国新增算力的60%以上。

表2：八大算力枢纽主要城市算力规模

（四）我国市场规模

算力中心市场规模不断扩大。受益于数字化转型、数字经济深化、大模型带来的发展机遇，我国算力中心市场规模不断扩大。根据科智咨询、工行投行研究中心数据显示，2023年，我国算力中心业务市场规模为5078.3亿元，较2022年增长25.6%。服务器是算力中心核心设备，根据IDC统计，2023年我国X86服务器市场规模为261亿美元，预计至2025年，将提高至393.5亿美元，年均增速约22.8%。

四、发展趋势

自主可控：随着国际形势的变化和国内技术的进步，国产算力加速发展。国家及各级政府从政策层面促进国产算力芯片使用，《算力基础设施高质量发展行动》明确要逐步形成自主可控解决方案，上海、天津、江苏等地制定算力中心国产化芯片使用率目标。

多元异构：多元异构算力能满足不同场景对计算资源、计算能力的多样化需求，充分发挥各种计算设备的优势，实现计算效力的最大化。随着元宇宙、云游戏、机器视觉、工业互联网等新型应用逐渐落地，对算力提出越来越高的要求，未来多元异构算力有望快速发展。

绿色低碳：大模型驱动的智算中心功率密度大幅提升，算力中心能源消耗、碳排放问题日益受到关注。国家不断完善算力中心建设相关政策要求，修订算力中心评价指标体系，推动液冷、储能等绿色低碳技术应用，促进算力中心绿色低碳发展。

集群建设：数据量激增、计算需求增长以及虚拟化和容器等技术应用，推动算力中心向规模化、集群化发展，万卡以上的大规模集群加速建设。如，中国移动将商用哈尔滨、呼和浩特、贵阳三个自主可控万卡集群，总规模近6万张GPU卡，充分满足大模型集中训练需求。

智能运维：将AI技术应用于算力中心的运营维护，有助于提升算力中心运维效率和质量，可实现智能的资源调度、监控预警、检测排障，保障系统的稳定性和可靠性，还可根据设备的负载情况和环境参数，自动调整冷却系统和电源系统的运行策略，助力节能减排等。