算力是数字经济时代新的生产力，不断为加强数字政府建设、激活数据要素潜能以及千行百业数字化转型注入新动能，助推经济社会高质量发展。据我们测算，算力每投入1元，将带动3~4元的经济产出。
　　当前算力发展应用多元化、供需不平衡的挑战仍在持续。一方面以大模型训练为代表的新兴技术和应用快速崛起、反复迭代，助推数据量和算力需求爆炸性增长，加快算力从芯片到架构再到系统的全方位升级。另一方面，算力的提升仍面临多重挑战，以延续摩尔定律为主的固有升级路线对算力规模提升作用日渐乏力，新技术新架构的演进和产业化方兴未艾，算力供需之间的差距依然很大，计算技术亟需在理论架构和软硬件实现层面产生质的飞跃。
　　在数字经济时代，算力规模是数字化生产力发展水平的重要指标，是生产力；算力产业是算力发展的基础底座，是竞争力；算力技术是算力创新发展的源泉，是驱动力；算力环境是算力发展的重要条件，是辅助力；算力应用反映了算力发展的需求状况，是牵引力。以先进计算为代表的算力技术和算力产业为算力规模发展提供坚实支撑，算力环境为算力规模、算力技术和算力产业的发展提供肥沃土壤，算力应用拉动算力规模和算力产业的增长，驱动算力技术升级，五大要素相互促进、协同发展。
　　基于算力的内涵和特点，2023年白皮书从算力规模、算力产业、算力技术、算力环境和算力应用五个维度加强了对全球和我国算力发展的研究，客观评估我国整体、各省份及各城市现阶段的算力发展水平，进一步给出我国算力二十强市榜单，希望为各地推进算力技术产业、基础设施建设及算力应用发展提供参考。
　　

研究报告全文：No202306中国算力发展指数白皮书2023年中国信息通信研究院2023年9月版权声明本白皮书版权属于中国信息通信研究院并受法律保护转载摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的应注明来源中国信息通信研究院违反上述声明者本院将追究其相关法律责任前言当前算力的战略性地位和支撑性作用正成为普遍共识算力作为数字经济时代的核心生产力正在加速数字经济与实体经济深度融合全球算力发展应用多元化供需不平衡的挑战仍在持续以AIGC1为代表的人工智能大模型等新应用新需求的崛起推动算力规模快速增长计算技术多元创新产业格局加速重构2022年是十四五关键之年面对复杂严峻的国际形势和经济下行压力等多重考验和挑战我国算力发展水平实现稳步提升整体呈现以下四方面特征算力规模稳步扩张智能算力保持强劲增长从基础设施侧看我国通用数据中心智能计算中心持续加快部署2022年基础设施算力规模达到180EFlops位居全球第二在用数据中心机架规模超过650万标准机架已投运智能计算中心达到25个在建智能计算中心超20个从计算设备侧看我国近六年累计出货超过2091万台通用服务器82万台AI服务器算力总规模达到302EFlops全球占比33增速达50其中智能算力保持稳定高速增长增速达72算力产业稳健发展算力创新能力持续增强依托超大规模市场优势我国实现了算力水平和供给能力的大幅提升形成体系较完整规模体量庞大创新活跃的产业体系我国以计算机为代表的计算产业规模达26万亿元约占电子信息制造业的20形成覆盖底层软1AIGCArtificialIntelligenceGeneratedContent生成式人工智能硬件整机系统及平台应用的产业生态涌现一批先进计算技术创新成果算法模型计算芯片计算软件系统平台等环节持续取得突破并深入应用前沿计算技术研发和产业化不断推进发展环境不断完善行业赋能效益日益显现我国网络基础设施建设稳步推进省际出口带宽持续扩容5G移动物联网等覆盖更广用户围绕算力枢纽节点的网络设施开始构建算力协同能力逐渐增强大模型的崛起助推数据资源共享行业模型深度挖掘数据赋能作用我国消费和行业应用算力需求增长迅猛互联网依然是算力需求最大的行业在通用算力和智能算力中占比分别为39和53算力应用场景向工业制造城市治理智能零售智能调度等领域延伸算力拉动经济增长各地持续加快算力布局我国算力发展为经济增长提供智能升级融合创新的新动力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2023年白皮书在2022年的基础上加强了全球和我国算力发展的研究客观评估我国整体各省份及各城市现阶段的算力发展水平进一步给出我国算力二十强市榜单希望为各地推进算力技术产业基础设施建设及算力应用发展提供参考白皮书仍有诸多不足恳请各界批评指正目录一全球算力快速发展算力竞争不断加剧2一算力规模稳定增长2二算力产业繁荣发展4三算力技术创新活跃7四算力赋能不断深化9五算力竞争持续加剧12二我国算力稳步增长算力赋能作用凸显14一算力规模持续壮大智能算力保持高速增长14二供给水平大幅提升先进计算创新成果涌现17三发展环境完善优化网络体系保障数据流动19四赋能作用深入发挥数实融合发展潜力广阔22五算力拉动经济增长数字经济发展动能强劲25三中国算力发展指数评估27一指标建立依据28二指标体系建立29三我国算力发展评估31四算力发展指数与经济的关系41五我国算力二十强市43四基建创新双线并举全面赋能数字经济高质量发展45一赋能区域发展科学布局基础设施45二突破核心技术强化算力保障能力45三加快企业培育持续完善产业生态46四加强政策保障优化算力发展环境46五激活应用潜力赋能行业转型升级47六坚持国际合作维护产业安全稳定47附件一算力指数测算框架49附件二数据来源56图目录图1算力发展研究体系2图2全球算力规模及增速3图3先进计算进入智能计算时代8图42022年全球算力规模与GDP关系12图52022年全球算力规模分布情况13图6我国算力规模及增速17图7我国算力内部结构17图8我国移动通信基站发展情况20图9我国IT硬件软件服务支出规模21图10我国各行业算力应用分布情况23图112017-2022年移动互联网流量及月DOU增长情况25图122016-2022年全球和我国算力规模与GDP数字经济规模关系26图13中国算力发展指数2028图142022年中国部分省份算力发展指数32图152022年中国部分省份算力规模分指数34图162022年中国部分省份基础设施算力规模35图172022年中国部分省份算力产业分指数37图182022年中国部分省份算力技术分指数38图192022年中国部分省份算力环境分指数39图202022年中国部分省份算力应用分指数40图21算力发展指数与GDP关系42表目录表1中国算力发展指标体系29表2中国算力二十强市44中国算力发展指数白皮书2023年算力是数字经济时代新的生产力不断为加强数字政府建设激活数据要素潜能以及千行百业数字化转型注入新动能助推经济社会高质量发展据我们测算算力每投入1元将带动34元的经济产出当前算力发展应用多元化供需不平衡的挑战仍在持续一方面以大模型训练为代表的新兴技术和应用快速崛起反复迭代助推数据量和算力需求爆炸性增长加快算力从芯片到架构再到系统的全方位升级另一方面算力的提升仍面临多重挑战以延续摩尔定律为主的固有升级路线对算力规模提升作用日渐乏力新技术新架构的演进和产业化方兴未艾算力供需之间的差距依然很大计算技术亟需在理论架构和软硬件实现层面产生质的飞跃在数字经济时代算力规模是数字化生产力发展水平的重要指标是生产力算力产业是算力发展的基础底座是竞争力算力技术是算力创新发展的源泉是驱动力算力环境是算力发展的重要条件是辅助力算力应用反映了算力发展的需求状况是牵引力以先进计算为代表的算力技术和算力产业为算力规模发展提供坚实支撑算力环境为算力规模算力技术和算力产业的发展提供肥沃土壤算力应用拉动算力规模和算力产业的增长驱动算力技术升级五大要素相互促进协同发展基于算力的内涵和特点2023年白皮书从算力规模算力产业算力技术算力环境和算力应用五个维度加强了对全球和我国算力发1中国算力发展指数白皮书2023年展的研究客观评估我国整体各省份及各城市现阶段的算力发展水平进一步给出我国算力二十强市榜单希望为各地推进算力技术产业基础设施建设及算力应用发展提供参考来源中国信息通信研究院图1算力发展研究体系一全球算力快速发展算力竞争不断加剧以AIGC为代表的人工智能应用大模型训练等新需求新业务的崛起深刻影响全球经济社会发展变革推动算力规模快速增长计算技术多元创新产业格局加速重构算力助推全球数字经济发展的生产力作用更加凸显成为各国战略竞争中不可忽视的新焦点一算力规模稳定增长全球算力规模保持高速稳定增长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继续呈现高速增长态势根据IDC数据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2中国算力发展指数白皮书2023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2FP323为440EFlops智能算力规模4换算为FP32为451EFlops超算算力规模5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来源中国信息通信研究院IDCGartnerTOP500图2全球算力规模及增速算力多元化发展持续推进多样化的智能场景需要多元化的算力以AIGC为代表的人工智能应用大模型训练等新应用新需求快速崛起都对算力提出更高要求基础算力方面在全球数据中心快速发展的推动下基础算力规模持续增长其中云计算边缘计算等场景2基础算力规模按照全球近6年服务器算力总量估算全球基础算力近六年年服务器出货规模当年服务器平均算力3FP32为单精度浮点数FP16为半精度浮点数FP64为双精度浮点数4智能算力规模按照全球近6年AI服务器算力总量估算全球智能算力近六年年AI服务器出货规模当年AI服务器平均算力5超算算力规模主要是基于全球超级计算机TOP500数据并参考超算生产商的相关数据估算3中国算力发展指数白皮书2023年依然是基础算力的主要应用场景根据IDC数据2022年全球云计算IaaS市场规模增长至1155亿美元同比上涨262智能算力方面近年新推出的大语言模型所使用的数据量和参数规模呈现指数级增长带来智能算力需求爆炸式增加以GPT大模型为例GPT-3模型参数约为1746亿个训练一次需要的总算力约为3640PF-days即以每秒一千万亿次计算需要运行3640天2023年推出的GPT-4参数数量可能扩大到18万亿个是GPT-3的10倍训练算力需求上升到GPT-3的68倍在25万个A100上需要训练90-100天现阶段训练主要依赖以A100H100为代表的高性能GPU算力超算算力方面十年千倍定律依然在持续橡树岭国家实验室ORNL的Frontier仍然是全球TOP500上唯一的百亿亿次级机器通过优化GPU运行效率提升系统能效比等方式其运算性能从2022年首发时的1102EFlops提升至2023年的1194EFlops提升幅度达到84随着人工智能技术产业的发展基础算力智能算力超算算力相互融合渗透云计算中心和超算中心加速部署GPU等智算单元以满足越来越复杂多样的算力需求二算力产业繁荣发展全球数字经济持续提速服务器市场保持增长整机方面根据IDC数据2022全球服务器市场出货量和销售额分别为1516万台和12158亿美元同比增长12和225戴尔在全球服务器市场上位居榜首市场份额达到160HPE新华三浪潮联想和IBM分4中国算力发展指数白皮书2023年列二到五位市场份额分别为1118364和50芯片方面服务器芯片市场仍被X86架构所主导但出现松动ARM市场份额已达8较2021年增加6个百分点英特尔在服务器用CPU领域的主导地位受到削弱AMD市场份额持续提升根据Counterpoint数据英特尔AMD市场份额分别为7120英伟达亚马逊华为阿里等国内外巨头推出的自研ARM服务器CPU得到更大规模应用预计未来ARM服务器市场份额将进一步提升成为通用算力的重要补充力量通用服务器受AI需求暴涨全球整机支出向AI倾斜影响通用服务器市场被进一步压缩2023年上半年通用服务器市场和CPU市场规模均出现下滑其中二季度CPU市场同比下滑134预期2023年通用算力增速将放缓训练数据规模和模型复杂度暴增推动AI服务器需求急速增长整机方面据IDC数据2022年全球AI服务器市场规模达183亿美元同比增长173与全球AI整体市场含硬件软件及服务增长率持平依然是AI整体市场增长的重要组成部分在2022年上半年全球AI服务器市场中浪潮戴尔HPE分别以20213898的市占率位列前三三家厂商总市场份额占比达438联想和华为位列第四和第五市场份额分别为61和48芯片方面根据PrecedenceResearch数据2022年全球AI芯片市场规模为1686亿美元其中英伟达占比超过80全球AI服务器加速芯片市场主要被英伟达占据市场份额超过95传统芯片巨头积极应对大模型5中国算力发展指数白皮书2023年训练爆发机遇持续加速完善AI芯片产品体系抢占多样性算力生态主导权英特尔发布第四代至强处理器SapphireRapids全面对人工智能算力进行加速AMD发布面向AI推理和训练芯片MI300A英伟达推出加载Transformer引擎芯片H100预期2023年全球AI算力规模将保持高速增长2023年上半年在全球半导体市场低迷的背景下以GPU为代表的AI芯片和AI服务器实现逆市增长其中英伟达二季度营收同比增长101实现翻番据Gartner预测2023年全球AI芯片市场将同比增长209据TrendForce预测2023年AI服务器出货量将同比增长384E级超算加速落地超算厂商持续推出E级解决方案整机方面超算设备厂商纷纷加强产业整合和布局在TOP500的榜单上联想是目前最大的超级计算机制造商共有170台6全球占比34HPE有100台入围占比20排名第二浪潮Atos戴尔以43台43台24台分列三到五位占比868648英特尔与美国阿贡国家实验室合作完成超级计算机Aurora安装其可提供2EFlops的FP64算力将成为全球首台每秒计算200亿亿次的超级计算机英伟达发布超级计算机DGXGH200其算力规模达到1EFlops支持万亿参数AI大模型训练芯片方面CPU仍以英特尔和AMD为主TOP500榜单上使用英特尔CPU的超算高达360台占比72121台使用AMD处理器同比增加28台此外异构计算芯片在超级6其中一台为与IBM合建一台为与富士通合建6中国算力发展指数白皮书2023年计算机中应用越来越多TOP500榜单上共有185台超级计算机使用了加速器协同处理器技术同比增加17台其中168台使用了英伟达芯片11台采用AMD芯片三算力技术创新活跃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异构计算成为智能计算周期高算力主流架构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活跃创新模式和重点发生转换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包括4nm及3nm工艺升级互联持续高速化跨平台化演进软硬耦合加速智能计算进入E级时代长期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2035年后先进计算将逐步开启非经典计算规模化落地应用的发展阶段7中国算力发展指数白皮书2023年来源中国信息通信研究院图3先进计算进入智能计算时代人工智能计算芯片持续快速发展一方面以GPU代表的通用加速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大模型训练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英伟达通过升级TensorCore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TPUv5e单位价格具备v4加速芯片2倍的训练性能和25倍的推理性能将成为支持LaMDAMUMPaLM等大规模语言模型的全新主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英伟达发布的GH200超级芯片将72核的GraceCPUH100GPU96GB的HBM3和512GB的LPDDR5X集8中国算力发展指数白皮书2023年成拥有高达2000亿个晶体管HBM已成为高算力芯片不可或缺的关键组成部分SK海力士通过TSV硅穿孔技术堆叠了多达12颗DRAM芯片实现带宽达819GBs的HBM3量产成为英伟达高性能GPUH100主要供应商前沿计算产业化螺旋式推进存算一体量子计算光计算等前沿颠覆计算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基础技术持续演进谷歌将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初步商业化应用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画像精度光计算方面目前适用于人工智能等对计算精度要求不高场景的模拟光计算是主要技术路线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光计算并不具备显著技术优势部分光计算企业转向激光光源光子网络等基础技术的研究以寻求新应用领域的开拓四算力赋能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不断推进制造交通教育媒体等传统产业数字化转型升级带动产业产值增长9中国算力发展指数白皮书2023年促进生产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成为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上下游产业链迅速发展集成电路方面据WSTS7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12158亿美元同比增长225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Garner统计2022年全球云计算市场规模达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成为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的数字化转型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随着算力的提升车路协同车网互联的智能网联汽车正加快发展安全畅通低碳高效的交通网络正在加速构建算力对生产方式的改变已走进办公领域微软率先发7WSTSWorldSemiconductorTradeStatistics世界半导体贸易统计10中国算力发展指数白皮书2023年布Microsoft365Copilot作为一款基于GPT-4和MicrosoftGraph的AI办公助手能够重复工作流程自动化为用户提供了一种全新工作方式提升工作效率解锁生产力算力成为全球经济增长的助推器在数字经济时代算力已成为继热力电力之后新的生产力能有效带动GDP增长尽管全球GDP增长普遍放缓但数字经济依然保持强劲增长势头2022年全球算力规模增长47名义GDP增长38主要国家数字经济规模同比增长76比GDP增速高38个百分点全球各国算力规模与经济发展水平密切相关经济发展水平越高算力规模越大2022年算力规模前20的国家中有17个是全球排名前20的经济体并且前五名排名一致美国和中国依然分列前两位同处于领跑者位置与2021年相比意大利澳大利亚巴西等国算力排名有所提升世界第四快超级计算机莱昂纳多2022年11月24日于意大利博洛尼亚正式上线算力达到250PFlops11中国算力发展指数白皮书2023年来源中国信息通信研究院IDCGartner世界银行图42022年全球算力规模与GDP关系五算力竞争持续加剧全球主要国家和地区持续加码推进算力发展算力成为各国抢占发展主导权的重要手段全球主要国家和地区纷纷加快战略布局进程美国高度重视传统算力和新兴技术发展通过国家投资和激励计划持续巩固美国在半导体和前沿计算领域的全球领导地位2022年8月拜登正式签署芯片与科学法案旨在巩固美国在半导体领域的地位并强化算力基础设施应用和协同创新2023年国家量子计划增加对量子计算机科学和软件工程的研发投资包括量子算法应用程序软件以及软件开发工具日本从国家层面制定数据中心和量子计算技术发展战略2023年日本半导体数字产业战略提出12中国算力发展指数白皮书2023年了提高数据中心算力水平战略性发展量子计算机围绕云计算量子经典混合计算量子AI融合技术等推动下一代计算机发展环境建设等多项发展建议欧盟不断加大前沿计算技术研发和算力发展的投入力度2022年7月推出欧洲创新议程支持量子计算打造影响力2023-2024年数字欧洲工作计划提出投入113亿欧元提升数据与计算能力来源中国信息通信研究院IDCGartnerTOP500图52022年全球算力规模分布情况全球算力竞争加剧全球化面临挑战算力规模方面经中国信息通信研究院测算美国中国欧洲日本在全球算力规模中的份额分别为343317和4美国中国占比与2021年持平其中全球基础算力竞争以美国和中国为第一梯队美国在全球基础算力排名第一其份额达35中国以27份额排名第二较2021年上升1个百分点智能算力方面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美国中国日本在超级计算综合性能指标方面优势明显总算力份13中国算力发展指数白皮书2023年额分别为472513全球化方面随着世纪疫情地缘冲突等黑天鹅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供应链稳定与安全驱动全球产业链供应链格局体系发生重大变革美西方发达国家均发布相关国家战略和政策加大对本土产业链供应链培育和保护力度限制关键材料计算芯片设计软件制造设备出口以维持在关键原材料计算芯片设计半导体制造设备等方面的领先优势给算力技术创新及产业生态带来新挑战二我国算力稳步增长算力赋能作用凸显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发展环境持续优化行业赋能效益日益显现助推数字经济蓬勃发展与中国综合算力指数2023年围绕算力存力运力环境等算力基础设施维度不同本白皮书从算力规模算力产业算力技术算力环境和算力应用等维度分析我国的算力发展水平其中算力规模从基础设施侧和计算设备侧两个维度综合评估更加客观具象地描绘算力发展规模情况一算力规模持续壮大智能算力保持高速增长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根据工信部数据14