25902833_我国算力经济发展现状、关键瓶颈及对策建议

科技瞭望

Technology Outlook

我国算力经济发展现状、关键瓶颈

及对策建议

□ 温晓君 张金颖 徐子凡

摘 要：当前，计算基础理论、体系架构加速演进，算力器件、计算软件、算力基础设施迭代部署加快，

行业数字化转型引发高效算力资源旺盛需求，“计算+”赋能行业的算力经济展现出旺盛活力，有望成

为我国经济中长期发展新的增长极。与此同时，我国计算产业仍面临“供需错配”“生态偏弱”“断供风

险”等瓶颈难题，需从技术体系化布局、产业化优势锻造、行业数字化赋能、生态主导企业培育、要素

融通等方面多重发力，推动迈上高质量发展新台阶。

关键词：算力；行业赋能；生态主导；要素融通

计算是现代信息产业的基础和核心，是经济

社会演化升级的技术源动力。当前，计算技术基

础理论、架构加速酝酿突破，分布式计算、异构

计算等新型计算技术多路演进，存算一体、量子

计算、类脑计算等前沿和颠覆性计算架构不断取

得突破，新型计算终端产品不断涌现，E级超算、

人工智能计算中心、一体化大数据中心等算力基

础设施加快形成，算力体系向高速泛在、集约高

效、智能敏捷方向加速演进，计算技术的密集迸

发将推动全球产业格局变迁、传统技术存量变革

和新技术增量崛起，这正是我国计算产业打破低

端锁定、实现弯道超车的历史机遇期。

《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》提

出，要推进产业基础高级化、产业链现代化，加

快制造强国、网络强国、质量强国建设，到2035

年建成现代化经济体系。在此背景下，经济社会

数字化转型和国家治理现代化对计算的要求全面

升级，生产端、流通端、消费端对高效算力资源

的共性需求呈现指数级增长，涵盖先进计算软硬

58

|

New Economy Leader

|

2021年第04期

件系统产品供给体系、算法算力平台基础设施、

“计算+”赋能行业的算力经济展现出旺盛活力，

有望成为我国经济中长期发展新的增长极。

一、计算技术演进新方向

（一）算力器件：多元化、异构化成为设计热点

随着摩尔定律和登纳德缩放定律逐渐放缓、

停滞，市场对算力器件和能效的要求日益提升，

多元化、异构化芯片设计成为产业界关注的前沿

热点。计算芯片设计方面，微架构创新持续加快，

芯片系统算力随着编译、加速库、应用仿真/协同、

能效管理的优化创新不断提升。计算芯片架构方

面，在5G和AI场景驱动下，异构计算正逐渐成

为主流。芯片大厂通过异构整合CPU、AI加速器、

FPGA等多种计算单元提升计算芯片整体效能。计

算芯片封装方面，不同工艺节点、衬底材料和功

能器件的混合封装成为封装技术发展的重要趋势。

例如，芯粒（Chiplet）封装通过插入器、硅通孔

Copyright©博看网. All Rights Reserved.

Technology Outlook

科技瞭望

速突破。云端技术向高拓展性方向发展，使用容

器和云托管的通用应用程序为系统管理提供极大

灵活性，自动化云编排和优化技术将成重要发展

只有做好顶层设计，在算力需

求、技术路线、商业模式等方

面积极探索，才能充分发挥算

力经济的赋能作用，促进经济

社会良性发展。

方向。边缘资源整合水平持续提升，边缘托管服

务趋向成熟，边缘节点协同整合、跨节点迁移、

边缘伸缩等能力持续提升，任务部署能力下沉至

终端，实现端侧资源动态共享和调度，确保资源

的弹性和最大化利用。

（四）系统集成：高能效比驱动绿色计算技术

创新

随着节能、降耗压力加大，数据中心对算力

集群部署、能效比优化的要求不断提高。供电方

面，相较于不间断电源（UPS），高压直流输电

（TSV）技术将各类裸芯片进行垂直堆叠和组合封

装，能够在更高性能和功能水平上实现芯片复杂

度、系统功能度、制造成本、可靠性和研发可控

性之间的平衡，支撑高性能计算、可重构/神经

拟态等计算形态发展。

（二）体系架构：软硬协同、集成化设计成为

发展主流

计算单元和集群算力正加速向高速高效、智

能敏捷、绿色低耗方向演进。软硬融合方面，计

算软件框架、高效语言编译、基础算法库等持续

优化，算法、指令集、编译工具、芯片的软硬协

同设计进一步强化。系统架构创新方面，面向AI、

HPC、云渲染等场景的集群架构创新技术蓬勃发

展，集群系统计算、网络、存储及能源协同架构、

多样性算力系统架构、以内存为中心的计算架构

创新提速。高速互联方面，极致低时延新型网络

互联拓扑和新一代高性能低延时转发模型持续创

新，可编程智能网卡、DPU等新型数据处理器，

已逐步被亚马逊、微软、阿里、华为等全球公有

云龙头企业和Google、Facebook等互联网厂商接

受并大规模部署。

（三）算力设施：云边端算力协同拓展、灵活

部署

基于云边端深度协同的算力网络加速构建，

边缘算力部署大面积铺开，用于云端算力的芯片、

功耗技术持续演进，支持端侧推理的计算技术加

（HVDC）在备份、工作原理、扩容以及蓄电池挂

靠等技术优势逐渐凸显。散热方面，风冷在芯片

功耗小于500W时占据绝对的性价比优势，当功

耗大于500W时液冷则成为散热主流技术方向。

目前国内已有华为、联想、浪潮、中科曙光、绿

色云图等企业涉足液冷领域。

（五）计算软件：统筹多样化计算方式的软件

生态加速发展

计算软件云化、智能化、微服务化、函数化

开发不断加速。通用计算软件方面，解决BMC、

BIOS、OS、DB、加速库、编程语言&编译器等

成为技术攻关重点方向。AI软件方面，支持千亿

及以上参数模型的超大规模计算系统软件加快突

破，AI系统软件、AI框架、AI可信和训练推理

平台持续优化。未来，多样性计算软件体系将成

为生态主导，统一编程语言、异构编译器与加速

库持续演进，智能调度框架与分布式多样性算力

将实现高度协同。

二、我国计算产业发展现状

（一）个人计算机市场迎来量价齐升小高潮

2020年我国电子计算机全年产量4.05亿台，

同比增长16%，计算机制造业营业收入同比增长

10.1%，利润同比增长22%。近年来，计算机产品

出口增速下降、消费市场增长乏力的颓势得到明

2021年第04期

|

New Economy Leader

|

59

Copyright©博看网. All Rights Reserved.

科技瞭望

Technology Outlook

显改观。2021年上半年，国内微型计算机设备产

量超2.1亿台，同比增长19.4%，笔记本电脑出口

增长48.2%。新冠疫情背景下，在线办公、远程

教育等新经济形态对全球PC市场形成大幅提振，

我国计算企业在供应链成本管控、新技术应用迭

代、行业市场开拓、服务化转型等方面奋发有为，

转型成效逐步显现。

（二）国产服务器市场迎来全新发展机遇

根据IDC数据，2020年我国服务器市场规模

达到216.49亿美元，同比增长19%；服务器出货

量约为350万台，同比增长9.8%；浪潮、华为、

新华三、联想作为国产服务器代表厂商稳居国内

服务器市场份额前五，服务器市场实现高速发展。

一方面互联网、电信、政府、金融和服务等行业

服务器采购国产化比例不断提高，国内大小企业

业务和办公线上化趋势明显，上云需求明显增加

且具备惯性，加速国产服务器发展。另一方面，

多元化应用场景唤醒服务器市场新动能。面对人

工智能、自动驾驶、工业互联网等产业蓬勃发展

以及产业数字化转型加速，算力需求正在走向细

分化和差异化，服务器定制化、AI服务器、边缘

服务器将成为未来发展新趋势。根据我国近6年

服务器出货量及服务器平均算力的测算，2020年

我国通用算力达到77

本文标签： 计算算力技术