1.3 算力基础设施建设力度持续加大

全球云计算产业规模稳步增长，云原生技术加快发展。数据中心投资建设不断扩大，绿色化、集约化趋势明显。美国引领超算进入E级时代，超算领域竞争激烈。

1.3.1 云计算服务市场稳步增长，云原生技术快速发展

1.以IaaS为主的云计算服务市场持续增长

全球云计算服务市场稳步增长，其中，基础设施即服务（IaaS）的占比依旧最高。Gartner数据显示，2021年，IaaS公有云服务市场规模从2020年的643亿美元增长到909亿美元，同比增长41.4%。全球云计算服务市场格局已趋于稳定，全球排名前五的 IaaS 公有云提供商在 2021年占据了 80%以上的市场份额。其中，亚马逊在 2021 年继续排在 IaaS公有云服务市场的第1 名，紧跟其后的是微软、阿里云、谷歌和华为，见表1-1。

2021年，亚马逊的IaaS公有云服务市场份额同比减少1.9%，但在收入上仍占据较大优势，继续引领全球IaaS公有云服务市场。微软的IaaS公有云服务市场份额同比增加1.4%，依靠其丰富的企业软件和服务，微软的基于云计算的操作系统 Azure 占据几乎所有垂直市场。阿里巴巴再次成为全球第三大IaaS公有云提供商，在引领中国云市场的同时，拓展印度尼西亚、马来西亚和其他国家的新兴云市场。谷歌IaaS的公有云服务收入同比增长63.7%，在前五名IaaS公有云提供商中增长率最高，市场份额同比增加 1%，主要是由于传统企业工作负载对谷歌云的使用增加，并且谷歌在人工智能和Kubernetes容器技术等前沿技术领域实现了创新，还通过扩展合作伙伴生态系统扩大了客户群。华为的IaaS公有云服务市场份额增加0.4%，位列第5。

2.云原生技术快速发展

随着云计算服务市场的不断扩大，云原生技术也迎来了快速发展期。根据国际主要开源基金会的公开项目统计数据，云原生技术生态的热点开源项目已超过300个，涵盖技术的各个方面，包括云原生底层技术、云原生应用编排及管理、云原生应用、云原生安全技术以及云原生监测分析五大模块。同时，云原生核心技术的稳步发展也为跨领域的技术融合夯实了基础，云原生化的大数据分析、人工智能、区块链等技术成为新发展趋势，以云原生为核心的融合应用迅速发展。

云计算技术的发展重新定义了软件的研发流程。传统软件开发时间长、迭代更新慢、灵活性差。而云计算的发展促进了软件开发流程的改革，越来越多的企业开始实践云软件开发。随着相关实践的不断深入，云架构重塑了开发和运维模式，云测试打破了效能瓶颈进而提升了软件质量，混沌工程保障了云上系统的稳定性。云软件工程正从技术架构升级、软件质量提升、系统稳定性保障3个维度打造云软件的新格局。

1.3.2 数据中心市场需求增长强劲

1.数据中心及配套市场投资火热

全球数据中心市场规模不断扩大。2021年，全球数据中心市场规模超过679亿美元，较2020年增长9.8%，预计2022年该市场规模达到746亿美元，总体增速保持平稳[6]。强劲的数据中心市场需求引发投资者青睐，根据欧华律师事务所（DLA Piper）调查数据，2021年，全球数据中心交易量较 2020 年同期增长约 64%，共 113 件，并且总投资额翻倍，达到538亿美元。其中，中国、美国、印度的投资市场增长较快。

随着互联网、信息化的快速发展，各国不断加强数据中心建设，带动了数据中心相关软硬件行业的快速增长。根据市场调研机构 SynergyResearch公布的数据，2021年，全球数据中心基础设施设备（包括云和非云软硬件）总收入为1850亿美元。其中，服务器、存储和网络等主要面向硬件的细分市场之和占数据中心基础设施市场收入的 77%，操作系统、虚拟化软件、云管理和网络安全占23%。

从细分市场来看，美国戴尔在服务器和存储领域处于领先地位，美国思科在网络领域占据主导地位，中国浪潮在公有云服务器市场较为领先。在软件领域，美国微软凭借其服务器操作系统和虚拟化应用产品，占据领先地位。此外，市场上的其他领先供应商包括HPE、华为、VMware、联想和IBM。

2.数据中心绿色化发展成为主流趋势

数据中心的建立与运维需要大量能耗，随着新能源行业的快速发展以及节能技术的不断创新，数据中心绿色低碳化建设成为行业主要发展方向之一。在国家政策方面，美国、欧盟、新加坡等国家和地区积极发布数据中心能效指标、技术路线和优化方案，引导低碳、绿色成为数据中心发展的重要方向。在技术创新方面，通过使用液冷、蓄冷、余热利用、蓄能电站、节能优化算法等新兴技术，以及充分利用太阳能、风能、水能等新能源，极大地降低数据中心的碳排放量。在管理与金融方面，通过行业机构设立绿色电力证书及能效评定机制、公司建立相应管理制度等手段，有效促进了数据中心产业向绿色低碳化转型发展。

国际互联网巨头企业积极开展绿色化改造，促进节能减排。在美国十大互联网公司中，谷歌、苹果和脸书已实现了100%可再生能源，进一步降低了数据中心的碳排放量。亚马逊、微软、Salesforce等其他7家领先互联网企业也承诺在2025—2035年实现100%可再生能源应用率。为了更好地推进数据中心的节能减排，谷歌提出，到2030年在全球范围内所有数据中心实现以小时为单位的实时可再生能源供电，即24×7零碳运营管理计划。微软通过优化数据中心的备用电力系统，包括储能电池及低碳燃料（氢燃料）等形式促进数据中心降低碳排放量[7]。

1.3.3 超算领域全球竞争激烈

1.各国积极布局高性能计算

高性能计算技术作为国家战略需求，正日益受到各国的高度重视。韩国制定了面向2030年的高性能计算中长期发展战略——《国家超高性能计算创新战略》，旨在将韩国打造成高性能计算强国。法国国际关系研究所在《战略计算：高性能计算以及量子计算在欧洲技术力量中的作用》报告中，强调了高性能计算与量子计算对未来国家安全的重大影响。欧洲能源研究联盟根据“能源数字化”联合研究计划，发布了《能源数字化战略研究与创新议程》，重点关注两个特定领域：高性能计算，数据科学与人工智能。2021 年 10 月，美国科学技术委员会发布《国家战略计算储备蓝图》。

在国家战略指引下，各国持续加强高性能计算项目部署。美国国防高级研究计划局启动“低温逻辑技术”项目，开发极低温的器件技术，以克服高性能计算面临的功率效率限制。美国能源部为“面向能源创新的高性能计算HPC4EI”计划拨款370万美元，投资280万美元用于高性能算法研究。欧盟的“欧洲处理器计划”于2021年12月完成第一阶段任务，第二阶段任务是开发第二代芯片，助力欧盟推出第一套E级超级计算系统。英国原子能管理局与英国科学与技术设施理事会合作，启动了聚变研究超大规模计算卓越中心，应用最新的计算系统和超级计算技术，加速英国聚变能项目研究。

国际巨头企业围绕高性能计算开展新一轮竞争。多元异构成为云计算的主要模式，巨头企业积极与不同领域、产业链各环节的企业合作，加速云端能力全面布局。例如，英特尔围绕高性能计算及云端AI两大重点领域，已形成覆盖CPU、GPU、FPGA、ASIC全技术路线的产品体系。英伟达则由 GPU 芯片向主板、GPU 加速连接器、服务器架构等下游渗透，并与ARM联合推动GPU加速ARM服务器。人工智能训练模型的计算资源需求激增，对智能算力提出更高要求，多要素协同优化成为智能计算重点发展方向。

2.美国重夺超算榜单第一

由于超级计算机运算能力远超普通计算机，应用场景包括核试爆、天气预报、天体物理模拟、密码分析等广泛领域，战略意义重大，各国不断推出高性能超级计算机。2022 年 5 月，第 59 届国际超算大会（ISC 2022）发布最新全球超级计算机500强（TOP 500）榜单，美国田纳西州橡树岭国家实验室（ORNL）推出的 E 级（每秒浮点运算百亿亿次）超级计算机“前沿”（Frontier）以1.102 EFlop/s的成绩夺得全球第1名，此前连续两年排名第1位的日本超级计算机“富岳”（Fugaku）排名第2位，芬兰新部署的超级计算机“LUMI”排名第3位，成为欧洲超级计算机领域的代表。2022年，在全球超级计算机排名前十的国家中，美国占5个，中国占2个，日本、芬兰、法国各占1个。

在本次全球超级计算机500强榜单的前十名中，美国不但重新夺回第1名，而且包揽了5个名额。后4个名额包括排名第4位的“顶点”（Summit）、排名第5位的“山脊”（Sierra）、排名第7位的“Perlmutter”以及排名第8位的“Selene”，由此可见，美国超级计算机的能力十分强劲。

本次全球超级计算机500强榜单中有39个新系统，地域分布广泛。美国最多，占9个，其次是德国，占5个。近10年来，中国首次没有新系统上榜，尽管如此，中国在榜上仍然拥有最多的系统数量（共占 173个），而美国在榜系统数量为 127 个，但是美国由于“Frontier”的性能显著拉大了领先优势。