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文/中国信息通信研究院
一、全球算力快速发展，算力竞争不断加剧
在以万物感知、万物互联、万物智能为特征的数字经济时代背景下，全球数据总量和算力规模近几年呈现高速增长态势。根据IDC数据显示，2022年全球数据总产量81ZB，过去五年平均增速超过25%。经中国信息通信研究院测算，2022年全球计算设备算力总规模达到906EFlops，增速达到47%，其中基础算力规模[1]（FP32[2]）为440EFlops，智能算力规模（换算为FP32）为451EFlops，超算算力规模（换算为FP32）为16EFlops。预计未来五年全球算力规模将以超过50%的速度增长，到2025年全球计算设备算力总规模将超过3ZFlops，至2030年将超过20ZFlops。算力作为数字基础设施的重要性越来越凸显。
2022年是“十四五”关键之年，我国在国内外多重超预期因素的冲击下，发挥超大规模市场优势，依然实现了算力规模和供给水平的稳步提升。经中国信息通信研究院测算，2022年我国计算设备算力总规模达到302EFlops，全球占比约为33%，连续两年增速超过50%，高于全球增速。基础算力稳定增长，基础算力规模[3]为120EFLops，增速为26%，在我国算力占比为40%。智能算力增长迅速，智能算力规模[4]达到178.5EFlops，增速72%，在我国算力占比达59%，成为算力快速增长的驱动力，其中2022年AI服务器出货量达到28万台，同比增长23%。
正因为算力的战略性作用被各国普遍重视，因此全球各国纷纷加大投入，算力竞争进一步加剧。在算力规模方面，经中国信息通信研究院测算，2022年美国、中国、欧洲、日本在全球算力规模中的份额分别为34%、33%、17%和4%，美国、中国占比与2021年持平。
在基础算力领域，美国排名第一，其份额达35%，中国以27%的份额排名第二，较2021年上升1个百分点；智能算力领域，中国、美国处于领先，按照近6年AI服务器算力总量估算，中国和美国算力全球占比分别为39%和31%。美国和中国在算力领域可列为第一梯队。此外，随着地缘政治冲突等事件频出，全球化形势发生重大变化，世界各国均开始重视本土高科技供应链的稳定与安全，全球计算产业链供应链格局体系也因此发生重大变革。各国普遍重视产业链上游芯片的供给与自足。
二、算力技术快速迭代，AI芯片快速发展
技术迭代加快，多技术协同升级推动先进计算持续发展。一方面，计算技术加速演进，融合算力成为智能计算周期的主流选择。在摩尔定律演进放缓、颠覆技术尚未成熟的背景下，以AI大模型为代表的多元应用创新驱动计算加速进入智能计算新周期，进一步带动计算产业格局的重构重塑。在智能计算时代，搭载各类计算加速芯片的AI服务器、车载计算平台等将成为算力的主要来源。
另一方面，先进计算体系化创新空前活跃，呈现出软硬融合、系统架构创新的特征。技术创新持续覆盖基础工艺、硬件、软件、整机不同层次，体系创新包括云边端融合、跨平台化演进等不同领域，共同加速智能计算进入E级时代。长期来看，随着量子计算、光计算、类脑计算等前沿计算技术创新步伐的不断加快，未来先进计算将逐步开启非经典计算规模应用落地的发展阶段。
此外，随着人工智能应用不断加深，智算芯片也在持续快速发展。
一方面，以GPU为代表的通用智算芯片更新架构工艺持续升级性能，同时专用加速芯片仍在不断发展。近期火热的大模型训练也在助推人工智能芯片向更深更广的应用领域落地，全场景芯片解决方案不断升级迭代，例如英伟达通过升级Tensor Core、引入Transformer引擎等架构创新方法，更新迭代CUDA并行计算架构软件算子库，实现对多种应用领域良好的支持；谷歌升级针对张量运算定制开发的专用加速芯片TPU v5e，单位价格具备v4加速芯片2倍的训练性能和2.5倍的推理性能，将成为支持LaMDA、MUM、PaLM等大语言模型的全新助力产品。
另一方面，芯粒（Chiplet）和高带宽内存（HBM）技术助力智能算力破局跨越发展。芯粒可以实现不同工艺制程、不同类型芯片间立体集成，实现更大芯片面积、更大存储容量和更快互连速度。
同时，前沿计算产业化还在螺旋式推进。存算一体、量子计算、光计算等前沿颠覆技术创新活跃，逐渐在部分领域展现出算力优越性，部分技术路线产业化进程加快。存算一体不仅能满足边缘侧低功耗需求，还具备大算力潜力，可应用于无人车边缘端以及云端推理和培训等场景。量子计算方面，谷歌将53个量子比特的超导量子计算系统扩展至72个量子比特，并且成功验证了量子纠错方案的可行性。量子计算在金融领域已取得了初步商业化应用探索，在反欺诈、反洗钱等金融风控领域的场景具备比经典计算更快的计算速度和更高的客户洞察精度。光计算方面，目前适用于对计算精度要求不高的人工智能场景，但包括量子、类脑等非经典计算路线也均在探索与人工智能的结合。
三、算力的产业赋能作用不断深化
算力不仅是电子信息制造业、软件和信息技术服务业、互联网行业、通信行业等信息技术产业快速发展的动力来源，也在不断推进制造、交通、医疗、电力、能源等传统产业数字化转型升级，降低生产成本、带动产值增长、促进经营效率提升，并在商业模式创新、用户体验优化等方面发挥巨大作用。
算力是数字产业化发展的发动机。算力作为数字经济核心产业的重要底座支撑，算力供给体系和算力基础设施的建设带动计算产业上下游产业链各环节迅速发展。
集成电路方面，据WSTS[5]统计，2022年全球计算相关集成电路销售额为1766亿美元，同比增长14%。服务器方面，2022年数据中心基础设施投资额稳定上涨，全球服务器市场销售额达1215.8亿美元，同比增长22.5%，单台服务器价值上升9%。
云计算方面，在算力上云、企业上云以及行业数字化转型的带动下，云原生技术加速发展，并与人工智能技术深度融合带动更广领域的应用前景。据Gartner统计，2022年全球云计算市场规模达到4910亿美元，同比增长20%，近两年平均增速24%，持续保持高速增长态势。
算力是产业数字化转型的催化剂。算力的持续投入和算法模型、软件应用的快速演进为产业数字化升级提供了强劲动力，算力正以一种新的生产力形式，直接改变生产方式本身。算力正加速向政务、工业、交通、医疗、电力等各行业各领域渗透。
在算力的加持下，工业数据的价值得以加速释放，智能引擎可以更好地优化生产资源、重构生产流程，提高制造业生产力。例如，随着算力的提升，“车路协同”“车网互联”的智能网联汽车加快发展，“安全、畅通、低碳、高效”的交通网络正在加速构建。
四、算力持续拉动经济稳步增长
数据是新生产要素，算力是新生产力，算法是新生产关系，三者共同构成了数字经济时代的生产基石。全方位促进我国产业数字化和数字产业化发展，打造面向未来的数字经济高地，亟需海量大数据、高性能算力、高性能算法以及算网融合的强劲支撑。
数字产业化方面，我国进入核心技术突破的关键期。据《中国数字经济发展研究报告（2023年）》数据，2022年，我国数字产业化增加值为9.2万亿元，同比名义增长10.3%，占数字经济比重为18.3%，占GDP比重为7.6%。算力作为数字经济核心产业的重要底座支撑，对上游软硬件产业的拉动作用日渐凸显，2022年全国电子信息制造业实现营业收入15.4万亿元，同比增长5.5%。软件业收入跃上十万亿元台阶，达10.81万亿元，同比增长11.2%，保持较快增长。
同年，产业数字化规模达到41万亿元，同比名义增长10.3%，占数字经济比重为81.7%，占GDP比重为33.9%。依托算力总量的持续增长和算力类型的不断丰富，以制造业为代表的重点行业加快数字化转型步伐，对数字经济的增长起到了关键作用。目前，我国已培育全国具有影响力的工业互联网平台超过240家，其中跨行业领域平台达28个，加速了数据互通、资源协同。
算力发展为拉动我国GDP增长做出突出贡献。一方面，算力规模与经济发展水平呈现出显著的正相关关系，算力已成为数字经济时代的发动机。统计数据显示，2022年，我国算力规模增长50%，数字经济增长10.3%，GDP名义增长5.3%。与全球相比，我国算力对GDP增长的贡献突出，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%；全球算力规模平均每年增长36%，数字经济规模增长8%，GDP增长4.7%。另一方面，算力带动产业结构、基础设施、技术创新、人才建设等各项拉动经济发展的因素共同迭代升级，促进数字技术与实体经济深度融合，形成新的经济增长点。“东数西算”工程初见成效，8个国家算力枢纽节点建设方案均进入深化实施阶段，起步区新开工数据中心项目达到60余个，算力集聚效应初步显现，全国一体化的算力网络体系正在逐步建立，将推动我国计算产业生态发展，形成数字经济新优势。
由此可见，算力资源是数字经济发展的重要底座。当算力在千行百业落地应用时，不同精度的算力需要“适配”多样化的应用场景。在业内看来，经济社会加速数字化转型对算力提出了强大需求，也为算力产业发展提供了难得的历史机遇。同时，算力不仅在数字经济增长中扮演着重要角色，也为数字经济的可持续发展提供了强有力的支撑。
[1] 全球基础算力规模按照全球近6年服务器算力总量估算
[2] FP32为单精度浮点数，FP16为半精度浮点数，FP64为双精度浮点数
[3] 基础算力规模按照我国近6年服务器算力总量估算
[4] 智算算力规模按照我国近6年AI服务器算力总量估算
[5] 世界半导体贸易统计组织。
本文摘自《云栖战略参考》2023年10月刊
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