中国算力大会 算赋百业·力导未来 中国算力白皮书 (2022年） 2022中国算力大会 2022年7月 中国算力大会 中国算力白皮书（2022年 前言 2020年3月4日，中共中央政治局常务委员会召开会议提出，“加快5G网络、数据中心等新型基础 设施建设进度”，将数据中心纳入“新基建”范畴。同年4月20日，国家发改委明确新型基础设施的范 围，数据中心作为算力基础设施，成为信息基础设施重要组成部分。 算力作为大数据、云计算、区块链、人工智能以及网络安全等新兴数字产业快速发展的重要支撑， 与互联网行业、电子信息制造业、数字技术服务业等数字核心产业的发展息息相关。《关于加快构建全 国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》、《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施 方案》、《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》等文件更是明确了发展算力的重要意 义。 为梳理算力规模、算力市场和技术现状、构建数据中心算力评价指标体系，中国信息通信研究院联 合业界专家基于前期研究成果编制了《中国算力白皮书（2022年）》。本白皮书聚焦国内外算力规模， 通用算力、智能算力、超算算力和边缘算力的市场、技术等内容。同时，白皮书提出“算力五力模 型”，为数据中心单体算力评估体系提供新的模型和方法，更好地指导和建议业界判断行业发展趋势， 为未来算力规划和部署提供思路。 如对白皮书有建议或意见，请联系：dceco@caict.ac.cn；也可关注公众号“CAICT算力”获取更多 信息。 中国算力大会 中国存力白皮书（2022年） 版权说明 本白皮书版权属于2022中国算力大会，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：《中国算力白皮书（2022年）》”。违反上述声明者，将追究其相关法 律责任。 中国算力大会 中国算力白皮书（2022年 目 录 1 概述 2 算力总体情况 2.1全球算力总体情况 2.2我国算力总体情况 2.3我国算力行业应用分布 3 算力的分类 3.1综述 3.1.1市场规模方面 3.1.2技术方面 3.2通用算力， 3.2.1概述.. 3.2.2市场. 3.2.3技术. 3.3智能算力... 3.3.1概述.. .14 3.3.2市场. 14 3.3.3技术， .16 3.4超算算力. 20 3.4.1概述. .20 3.4.2市场. 22 3.4.3技术. .26 3.5边缘算力.. 29 3.5.1概述.. 29 3.5.2市场. 30 3.5.3技术.. .32 算力应用赋能， 34 4.1绿色电力.. ...34 4.1.1简介.. 34 4.1.2案例. 34 4.2人工智能 35 中国算力大会 中国存力白皮书（2022年） 4.2.1简介 35 4.2.2案例 4.3车联网 35 4.3.1简介， 4.3.2案例 .36 4.4 智慧医疗 4.4.1 简介 36 4.4.2案例， 4.5边缘计算 37 4.5.1简介... .37 4.5.2案例 37 4.6物联网 .39 4.6.1简介 39 4.6.2案例. .39 算力五力衡量体系 40 5.1算力五力指标构建.. .40 5.2通用算力 40 5.3智能算力. .40 5.4算效 41 5.5网络， .41 5.6存储， 6 算力五力模型 .47 6.1相关概念 47 6.2双向投影模型 .49 6.3算力五力模型 6.4算例 ..52 结语和展望 58 7.1算力规模方面 .58 7.2算力技术方面 58 7.3算力指标构建方面 58 中国算力大会 中国算力白皮书（2022年 图目录 图12021年全球算力规模情况 图22021年我国算力规模情况. 图32021年我国算力行业应用分布情况 3 图4 近四年CPU服务器处理器出货量规模 ..5 图52021年第4季度CPU市场份额. 图62021年第4季度GPU市场份额 .15 图7 FPGA市场规模统计 ..16 图82021年第4季度FPGA市场份额 .16 图92022年6月TOP500中部分国家超算数量 ...23 图102022年6月TOP500中各国超算所占份额... ..23 图112022年6月TOP500榜单对应厂商份额 .25 图122002-2021我国TOP100超级算力数据 ...25 图132021年11月TOP100厂商系统数， .26 图14超算核心硬件架构 ...27 图15 超算网络架构 ...28 图16对边缘计算的解构 .30 图17 2024年各边缘阶段预期市场份额. ...31 图 18 边缘设备发展对比图 .31 图19阿里巴巴世纪互联南通A栋数据中心绿色等级评估5A .34 图20边缘计算服务平台功能架构图 ...38 图21云边协同下核心多活+边缘分布示意图 .38 图22数据中心算力评估指标构建， .40 图23直连拓扑vs.CLOS时延测试.. 图24直连拓扑vs.CLOSOpenFoam性能测试 .43 图25济南市内100G/27KMRoCE网络平均时延.. ...44 图26济南-淄博10G/310KMRoCE网络平均时延. 图27prjx;x+(X-x+)和prjx-x+(X-Xi)的图形表示 .50 图28每个数据中心各指标下到正负理想解的距离 .56 图29样本数据到正、负理想解的距离， 中国算力大会 三F九白皮书2022年 表目录 表1CPU各类架构概览 表22021年Intel部分处理器产品 表32021年AMDEPYC（霄龙）部分产品概况 表4ARM3款产品对比 .8 表5AmpereAltraMax产品规格... 8 表6亚马逊Graviton2产品规格.. 9 表7飞腾FT-1500A、FT2000、S2500产品规格 9 表8华为Hi1620、Hi1616、Hi1612、Hi1610产品规格 10 表9龙芯3A5000/3B5000、龙芯3C5000L产品规格 .11 表10龙芯7A1000、龙芯7A2000产品规格... ...12 表11IBM的Power1990-2019年部分产品概况. 12 表12IBM的Power10产品概况.. .13 表13阿里的玄铁框架性能表. ... 13 表14申威SW2、SW-3/SW1600框架性能表 14 表15智能算力主要芯片类型， .14 表16全球服务器GPU市场季度统计（单位：SM） .15 表17AMD部分产品概况. .17 表182010-2021年Xilinx部分FPGA产品 .18 表192010-2021年Intel（Altera）部分FPGA产品.. ..18 表202010-2021年部分国产厂商FPGA产品 ..19 表2113个并行计算关键领域... 21 表22全球超算发展历程， .22 表231993-2022年世界排名第一超算 ...24 表24MEC边缘云部署应用软件系统与业务终端配置 37 表25智能算力领域算力精度 表26算力五力指标选取. ..51 表27样本数据.. .52 表28数据中心能效指标分级 .52 表29数据中心能效指标定级 ...53 表30不同数据中心不同指标间的两两比较... .53 表31数据中心等级比较级经优序数转化表... ..53 表32相对贴近度定星标准表 IV 中国算力大会 中国算力白皮书（2022年 概述 1 算力是数据中心的服务器通过对数据进行处理后实现结果输出的一种能力，最常用的计量单位是每 秒执行的浮点运算次数（FLOPS）。现有相关算力规模基本都是基于单精度浮点算力次数（FP32）来进 行公布的。例如，2021年7月，工业和信息化部印发的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）》中提出算力发展目标：到2021年底，全国数据中心总算力超过120EFLOPS（1 EFLOPS=10°18FLOPS，每秒百亿亿次浮点运算）：到2023年底，全国数据中心总算力超过200EFLOPS1。 2021年11月，工业和信息化部发布的《“十四五"信息通信行业发展规划》提出数据中心算力到2025年 要增长到300EFLOPS。 算力的分类主要包括通用算力、智能算力、超算算力、边缘算力四部分。通用算力以CPU芯片输出 的计算能力为主；智能算力以GPU、FPGA、AI芯片等输出的人工智能计算能力为主；超算算力主要以 超级计算机输出的计算能力为主；而边缘算力主要以就近为用户提供的实时计算能力为主，是以上三种 算力形式的组合。 《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）），工信部通信（202176号 中国算力大会 中国算力白皮书（2022年） 营百业 2算力总体情况 2.1全球算力总体情况 在算力规模方面²，截止到2021年底，全球算力总规模达到521EFLOPS（FP32）。其中，通用算 力为398EFLOPS（FP32），智能算力为113EFLOPS（FP32），超算算力规模为10EFLOPS（FP32）。 美国与中国算力能力位列前两名，美国算力总规模为160EFLOPS（FP32），中国算力总规模为140 EFLOPS（FP32）。总算力份额前五名国家，美国、中国、日本、德国、英国分别占比31%、27%、5%、 4%、3%，共占据全世界算力70%的份额。 180 160 140 120 100 80 60 40 20 邦 区 利 瑞 地 其他新兴亚太场 斯 加 马来 ■通用算力(EFLOPS) ■智能算力（EFLOPS) 超算算力（EFLOPS) 数据来源：Gartner、IDC