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琼结2024年中国AI算力中心深度研究:“算出个未来

2024-04-07 64867

1 全球算力进入新一轮快速发展期

算力是数字时代的新生产力。万物智能时代对计算的需求呈百千倍递增态势, 科学研究、人工智能、数字孪生以及元宇宙等新兴领域的快速崛起,推动全球算力 规模的快速增长,驱动算力技术与产品的多元创新,带动产业格局的重构重塑,算 力成为全球数字经济发展新引擎和各国战略竞争新焦点。

1.1 数据量增长带来算力需求提升,智能算力规模有望快速 增长

数据海量增加,算法模型愈加复杂,应用场景的深入和发展,带来了对算力需 求的快速提升。根据白皮书数据显示,从 2012 年开始的 6 年中, Al 计算的需求增 加了 30 万倍。

算力发展推动我国数字经济量质齐升。2022 年我国算力规模稳步扩张,智能 算力保持强劲增长。我国算力产业保持稳健发展,并且为拉动我国 GDP 增长做出 突出贡献,在 2016-2022 年期间,我国算力规模平均每年增长 46%,数字经济增 长 14.2%,GDP 增长 8.4%。 各地也将算力发展放在重要位置。从算力发展指数来看,我国京津冀、长三角、 粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等区域算力发展保持领先水平,其中广东、北京、 江苏、浙江、山东、上海仍然位于第一梯队。中西部核心省份算力发展日益崛起,贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等核心省份算力发展优势突出,随着“东数西存”“东 数西训”“东数西算”等链条并行发展,中西部地区技术创新、算力应用、产业基 础等制约算力发展的条件不断得到改善。

根据 IDC 测算,国内智能算力规模正在高速增长。2022 年中国智能算力规模 达 259.9 每秒百亿亿次浮点运算 (EFLOPS) ,2023 年将达到 414.1 EFLOPS,预 计到 2027 年将达到 1117.4 EFLOPS(基于 FP16 计算)。2022-2027 年期间, 中国智能算力规模年复合增长率达 33.9%。

2022 年中国通用算力规模达 54.5 EFLOP5,预计到 2027 年通用算力规模将达到 117.3 EFLOPS(基于 FP64 计算)。2022-2027 年期间,中国通用算力规模 年复合增长率为 16.6%。

1.2 AI 服务器是智能算力的基础,行业有望保持高景气度

全球市场:全球人工智能技术发展逐渐成熟,数字化基础设施不断建设完善, 推动全球人工智能芯片市场高速增长。IDC 预计,全球人工智能服务器市场将从 2022 年的 195 亿美元增长到 2026 年的 347 亿美元,五年年复合增长率达 17.3%。 其中,用于运行生成式人工智能的服务器市场规模在整体人工智能服务器市场的 占比将从 2023 年的 11.9%增长至 2026 年的 31.7%。

国内市场:IDC 预测,未来市场需求量也将会实现大幅度上升,预计 2023 年, 中国人工智能服务器市场规模将达 91 亿美元,同比增长 82.5%,2027 年将达到 134 亿美元,五年年复合增长率为 21.8%。同时,从工作负载来看,2023 年,大 模型的兴起推动了训练服务器的增长速度。IDC 数据显示,2023 上半年国内训练 工作负载的服务器占比达到 49.4%,预计全年的占比将达到 58.7%。随着训练模 型的完善与成熟,模型和应用产品逐步进入投产模式,处理推理工作负载的人工智 能服务器占比将随之攀升。IDC 预计,到 2027 年,国内用于推理的工作负载将达 到 72.6%。

2 我国开启算力赋能数字经济新篇章

“十四五”以来,我国充分发挥超大规模市场优势,实现了算力规模和供给水平 的大幅提升,行业赋能效益日益显现,发展环境持续优化,助推数字经济蓬勃发展。

2.1 算力规模持续扩大,智能算力成为行业增长的重要基础

从基础设施侧看,数据中心、智能计算中心、超算中心加快部署。随着全国一 体化算力网络国家枢纽节点的部署和“东数西算”工程的推进,我国算力基础设施建 设和应用保持快速发展。一是智能计算中心加快布局。根据 ICPA 智算联盟统计, 截至 2022 年 3 月,全国已投运的人工智能计算中心有近 20 个,在建设的人工智 能计算中心超 20 个。地方依托智能计算中心,一方面为企业提供普惠算力,支撑 当地科研创新和人才培养,另一方面结合本地产业特色,加快人工智能应用创新, 聚合人工智能产业生态,例如武汉人工智能计算中心陆续孵化出紫东.太初、武 汉.LuoJia 等大模型,加速推动 AI 在多模态交互、遥感等领域的落地应用。二是超 算商业化进程不断提速。我国超算进入到以应用需求为导向的发展阶段,国内很多 超算中心为加强商业化运行改革,引入专业的超算商业化运营公司,以云服务的理 念和方式输出超算资源。

2.2 供给水平大幅提升,先进计算创新成果涌现

算力产业加速壮大升级。经过多年发展,我国已形成体系较完整、规模体量庞 大、创新活跃的计算产业,在全球产业分工体系中的重要性日益提升。截至 2022 年 11 月,我国计算产业规模约占电子信息制造业的 20%,规模以上企业 2300 余 家,“创新突破、兼容并蓄”的产业发展新格局正加快构建。一是整机市场不断发展, 高性能计算领域,我国超算系统占有量与制造商总装机量均保持全球领先。二是产 业生态不断完善。国产芯片已初具规模,X86、ARM、自主架构 CPU 持续深化规 模应用,百度、寒武纪等 AI 芯片加速迭代优化,国产操作系统逐步向金融、电信、 医疗等行业应用渗透,鲲鹏生态、PKS 体系等计算产业生态日渐完善,覆盖底层软硬件、整机系统及应用等关键环节。

算力创新能力不断提升。一是基础软硬件持续突破。互联网厂商加速服务器 芯片、AI 芯片自研,阿里推出 CPU 芯片倚天 710,已在阿里云数据中心规模化部 署;百度智能云联合昆仑芯推出第二代昆仑芯云服务器,搭载的昆仑芯 2 代 AI 芯 片整体性能较上一代提升 2-3 倍。开源操作系统欧拉加强更新迭代,在安全性、 易用性、生态能力上进一步提升,2023 年 12 月,在 2023 开源产业生态大会上, 华为终端 BG 软件部总裁龚体介绍称,鸿蒙生态设备总量超过 7 亿台,华为自有 设备 3 亿多台。二是新兴计算平台系统加速布局。新型计算系统结构与系统、新 型存储系统、领域专用软硬协同计算系统等成为创新热点方向,华为等企业推出多 样性计算融合架构,构建包括编程语言、编译器、加速库、开发框架等在内的多样 性计算软件栈,降低多样性算力的开发部署难度,提升多样性算力的应用效能。三 是前沿计算技术多点突破。之江实验室等团队联合研发的量子计算模拟器 SWQSIM,基于神威超级计算机,可提供每秒 4.4 百亿亿次的持续计算性能。中 国科学技术大学等团队研制的“九章二号”光量子计算机原型机,具备一定编程能力, 在图论、量子化学等领域具有应用潜力。

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