1、1“十五五”时期我国先进计算产业发展形势研判及思路建议计算是信息产业的基础和核心,是数字经济时代新质生产力的典型代表,是数字社会生力变革演进的核心驱动力。当前全球计算技术加速创新,计算硬件、软件、算法、架构之间彼此激荡、同频共振,量子、类脑等新兴计算技术创新跨界交叠、磨砺聚变,以大模型为代表的新兴应用驱动算力需求快速增长。在新兴技术发展与国际竞争交织的双重背景下,我国先进计算产业勇毅前行,体系化创新、集群式创新成效显著,但仍存在源头根技术不牢固、产业规模大而不强、供需错位等多重问题。因此,“十五五”时期建议坚持新型工业化道路,以自主路线“保底板”,以兼容路线“缩差距”,推动创新路线“重转化”,
2、从“重建设”向“重应用”转变,培育新质生产力,为建设现代化产业体系、推动经济高质量发展提供有力支撑。一、“十五五”时期先进计算产业发展将面临的新形势(一)先进计算技术加速创新迭代演进(一)先进计算技术加速创新迭代演进当前,先进计算技术加速迭代创新,计算技术基础理论、架构加速酝酿突破,新型计算技术呈现多路演进发展态势;与此同时,由美西方主导的算力器件(大规模集成电路)发2展的关键定律遭到发展瓶颈,摩尔定律放缓、登纳德缩放定律失效、阿姆达尔定律限制、冯氏架构瓶颈的“存储墙”“功耗墙”等问题凸显,计算技术与产业面临固有升级模式演进遇阻的挑战,存算一体、新型材料和架构等新技术的突破为技术发展提供新路径
3、,为也为产业“弯道超车”提供新机遇。经典计算技术呈现多元化创新发展态势。经典计算技术呈现多元化创新发展态势。芯片工艺持续升级,计算芯片、异构计算不断突破,计算技术迭代呈现体系化、全链条式创新。从摩尔定律延续看从摩尔定律延续看,先进工艺如 3nm量产和 2nm 以下节点的研发推动了晶体管技术的革新,芯粒技术利用高级封装实现不同工艺和类型的芯片立体集成,有效应对设计难度和成本问题。从算力器件看,从算力器件看,通用芯片性能持续提升,面向特定应用场景的高性能、低功耗、定制化的专用算力芯片也在智能驾驶、智能语音、图像识别等领域发挥愈加重要的作用。从计算架构看从计算架构看,单一 CPU 提供的通用算力在部
4、分特定场景下处理效率不高,“CPU+专用芯片(FPGA、GPU、ASIC 等)”的异构架构在高性能计算、人工智能等算力应用场景中正渐趋成为主流计算架构。这涉及到硬件架构和软硬件协同两个层面的重大改变,并有望通过多系统高效并行调度实现大规模算力集群的性能和能效提增。非经典计算技术有望打破现有算力瓶颈。量子计算方面非经典计算技术有望打破现有算力瓶颈。量子计算方面,与传统计算相比,量子计算具备更强的并行计算能力和更低3的能耗。量子计算在随机电路采样、玻色采样等特定问题求解中展现算力优越性,研究机构正探索在抗量子密码、化学模拟、药物研发等场景中开展应用。类脑计算方面,类脑计算方面,基于仿生的脉冲神经元
5、实现信息的高效处理,在对功耗、延迟敏感的边缘计算领域具有广泛的应用价值和潜力,是打破“内存墙”的潜在技术之一。光计算方面,光计算方面,利用光学器件折射、干涉等光学特性进行运算,具有高速、高带宽、低功耗的优势,可在在多方面解决目前人工智能应用中面临的能耗和计算效率挑战,成为未来人工智能计算的主流方式。(二)先进计算牵引关联产业链高端化发展计算产品结构接续升级。(二)先进计算牵引关联产业链高端化发展计算产品结构接续升级。先进计算驱动服务器、新型计算产品产业链上下游高端化发展。服务器方面服务器方面,2023 年全球AI 服务器出货量近 120 万台,同比增长 38.4%。据 IDC 预测,AI服务器
6、出货量占整体服务器出货量将在三年内提升6个百分点,未来两年 AI 服务器出货量平均增长率将达到 29%,AI 服务器搭载的 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等芯片需求将同步上涨,2023 年出货量约增长 46%。服务器性能方面,生成式人工智能技术的应用将使服务器在资源优化、负载均衡等方面将更加智能。其他计算终端产品方面其他计算终端产品方面,先进计算驱动新型计算终端提供智能化、个性化服务,空间计算、音视频计算、物联计算等新理念拓宽计算终端发展疆界。算力供给结构持续优化。算力供给结构持续优化。多样化的算力供给和普惠化的4算力应用正为各行各业数字化转型添薪蓄力。从算力规模看从算力规模看,当前,我