Marktgröße, Anteil, Wachstum und Branchenanalyse für Hochleistungsrechnen, nach Typ (Software und Service und Hardware), nach Anwendung (Geowissenschaften, Bildung und Forschung, Gesundheitswesen und Biowissenschaften, Energie und Versorgung, Spiele und Fertigung), regionale Einblicke und Prognose 2026 bis 2035

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ÜBERBLICK ÜBER DEN HOCHLEISTUNGS-COMPUTER-MARKT

Der weltweite Markt für Hochleistungsrechnen soll von etwa 43,36 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 auf 148,8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2035 steigen und zwischen 2026 und 2035 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 10,7 % wachsen. Nordamerika liegt mit einem Anteil von 40–45 %, angetrieben durch Forschung und Hyperscaler, an der Spitze; Europa und Asien-Pazifik halten zusammen mit nationalen HPC-Investitionen 45–50 %.

Der Markt für Hochleistungsrechnen (HPC) hat sein Wachstum durch die steigende Nachfrage in allen Branchen, einschließlich Gesundheitswesen, Finanzwesen und Fertigung, nach fortschrittlichen Fähigkeiten zur Bereitstellung von Rechenleistung vorangetrieben. HPC-Systeme verarbeiten riesige Datensammlungen und komplizierte Algorithmen und treiben Forschung, Produktentwicklung und Entscheidungsfindung voran. Das zunehmende Wachstum in den Bereichen künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Datenanalyse treibt die Marketingoffensive weiterhin voran. Kostengünstige und skalierbare Cloud-Modelle für HPC-Lösungen ermöglichen KMU einen besseren Zugang. Zu den gleichzeitig entwickelten Anwendungen gehören Smart Cities und Genomics, die darüber hinaus stärkere Wachstumschancen bieten. Allerdings stellen unter anderem hohe Kosten und Energieverbrauch Herausforderungen dar. Der Markt ist daher wettbewerbsintensiv und die großen Akteure investieren stark in Forschung und Entwicklung, um sich am Markt zu halten.

WICHTIGSTE ERKENNTNISSE

AUSWIRKUNGEN VON COVID-19

Die Hochleistungsrechnerbranche hatte aufgrund der COVID-19-Pandemie negative Auswirkungen

Die globale COVID-19-Pandemie war beispiellos und erschütternd, da der Markt im Vergleich zum Niveau vor der Pandemie in allen Regionen eine geringere Nachfrage als erwartet verzeichnete. Das plötzliche Marktwachstum, das sich im Anstieg der CAGR widerspiegelt, ist darauf zurückzuführen, dass das Marktwachstum und die Nachfrage wieder das Niveau vor der Pandemie erreichen.

Aufgrund erheblicher Störungen in der Logistik infolge der Covid-19-Pandemie verzeichnete der High Performance Computing-Markt einen starken Rückgang seiner Aktivitäten. Die Tatsache, dass viele Fabriken den Betrieb schließen oder reduzieren mussten, führte zu einem Mangel an wichtigen Materialien und zu Produktionsverzögerungen bei ihren Kernreaktoren. Angesichts der Tatsache, dass die Energienachfrage weltweit zurückgegangen ist, wurde auch die Entwicklung neuer Kernkraftwerke verschoben. Daher wurde der unmittelbare Bedarf an Graphitmaterialien verringert. Darüber hinaus wirken sich auch logistische Herausforderungen und Einschränkungen im internationalen Handel darauf aus und führen zu langsamen Stagnationstendenzen. Insgesamt führen diese Faktoren in dieser Zeit der Pandemie zu einer Verlangsamung des Marktwachstums.

NEUESTE TRENDS

Cloudbasierte HPC-Lösungen bieten Flexibilität, Skalierbarkeit und Erschwinglichkeit und fördern das Marktwachstum

Flexibilität, Skalierbarkeit und Erschwinglichkeit zeichnen die cloudbasierte HPC-Lösung aus, mit der Unternehmen zu geringeren Vorabinvestitionen in die Verwaltung ihrer Arbeitslasten übergehen können. Startups und mittelständische Unternehmen fallen wahrscheinlich in diese Kategorie, da sie eine überlegene Rechenleistung wünschen, ohne große Investitionen in die erforderliche Infrastruktur zu tätigen. Ihr Einsatz hoher Rechenintensität im cloudbasierten HPC verbindet eine bessere Echtzeit-Datenanalyse und prädiktive Modellierung in KI und maschinellem Lernen. Darüber hinaus verfolgen Cloud-Anbieter solche strategischen Partnerschaften, indem sie mit HPC-Anbietern zusammenarbeiten, um solche Lösungen überall zugänglich und innovativ zu machen.

• Nach Angaben des US-Energieministeriums (DOE) werden derzeit über 25 staatlich finanzierte Supercomputer in nationalen Labors für Klimamodellierung, Nuklearforschung und KI-Simulationen eingesetzt, was einem Anstieg der HPC-Installationen im öffentlichen Sektor seit 2018 um 40 % entspricht.

• Nach Angaben des European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC) wurden zwischen 2021 und 2023 europaweit acht Petascale- und drei Pre-Exascale-Systeme beschafft, was eine Verdreifachung der kontinentalen Rechenkapazität innerhalb von zwei Jahren bedeutet.

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SEGMENTIERUNG DES HOCHLEISTUNGS-COMPUTER-MARKTES

Nach Typ

Basierend auf dem Typ kann der globale Markt in Software, Service und Hardware kategorisiert werden

• Software und Service: Software bildet den Kern von HPC-Systemen und umfasst Instrumente für parallele Berechnungen, Jobplanung und Anwendungsprogrammierung. Einige Modelle wie HPC-as-a-Service entwickeln sich schnell, um spezifische Lösungen für verschiedene Sektoren bereitzustellen. Es erscheinen auch verwaltete Dienste, die es Unternehmen ermöglichen, HPC-Vorgänge auszulagern. Damit die eingesetzte Software sowohl mit neuer als auch mit alter Hardware und Anwendungen kompatibel und somit effektiv ist, werden häufig Software-Updates durchgeführt. Die zusätzlichen Funktionen des maschinellen Lernens und der Analysefunktionen erhöhen den Wert der Software.
• Hardware: Dazu gehören Prozessoren, Arbeitsspeicher, Speicher sowie Netzwerksysteme, die für die Entwicklung der HPC-Infrastruktur von entscheidender Bedeutung sind. Überlegene Prozessoren wie GPUs und TPUs ermöglichen es dem Computer, Berechnungen schneller durchzuführen; Große Speicherkomponenten ermöglichen die Verarbeitung großer Datenmengen. Technologische Fortschritte bei der Hardware wie energiebewusste Hardwaredesigns und fortschrittliche Hochgeschwindigkeitsverbindungen und -verbindungen erfüllen Leistungs- und Umweltanforderungen. Integrierte Systemdesigns, die grundlegende und flexible Hardwarestrukturen beinhalten, werden nach und nach am besten geeignet, um in verschiedenen Anwendungen eine hohe Effizienz zu erreichen.

Auf Antrag

Basierend auf der Anwendung kann der globale Markt in Geowissenschaften, Bildung und Forschung, Gesundheitswesen und Biowissenschaften, Energie und Versorgung, Spiele und Fertigung eingeteilt werden

• Geowissenschaften: HPC ist in den Geowissenschaften wichtig für die Simulation von Klimabedingungen, kurz- und langfristigen Veränderungen und den Katastrophenschutz. Hochentwickelte Simulationstechnologien bieten die Möglichkeit, das Ergebnis vorherzusagen und Ressourcen richtig zuzuteilen. Wissenschaftler nutzen HPC bei der Analyse geophysikalischer Daten für den Bergbau und bei der Umweltbewertung.
• Bildung und Forschung: HPC wird von Universitäten und Forschungseinrichtungen eingesetzt, um die Forschung unter anderem in den Bereichen Physik, Biologie und Ingenieurwesen zu verbessern. HPC hilft dabei, Lösungen für Probleme zu finden, deren Lösung sonst ewig dauern könnte, sowie Simulationen und groß angelegte Experimente.
• Gesundheitswesen und Biowissenschaften: HPC findet Anwendung in der Arzneimittelforschung, Genomik und personalisierten Medizin und ist ein wichtiger Wegbereiter für Innovationen. Es trägt dazu bei, eine schnelle Diagnose und Behandlung von Patientenfällen zu ermöglichen und macht die Gesundheitsversorgung zu einer neuen Welt.
• Energie & Versorgung: Im Energiesektor wird HPC bei der Erforschung und Optimierung erneuerbarer Energiesysteme und auch im Netzmanagement eingesetzt. Hightech trägt dazu bei, Prozesse zu optimieren und negative Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren.
• Gaming: HPC wird im Gaming-Bereich eingesetzt, um ein qualitativ hochwertiges Bild zu erstellen, verschiedene Situationen zu modellieren und aufzubauen und das Erlebnis für den Verbraucher zu verbessern. Echtzeitvisualisierung und Multiplayer-Gaming erfordern eine starke HPC-Grundlage.
• Fertigung: HPC ist für das Design, die Analyse und die Optimierung von Produkten in verschiedenen Branchen von entscheidender BedeutungAutomobilund Luft- und Raumfahrt. Es verkürzt Entwicklungszyklen, indem es virtuelle Tests und Simulationen ermöglicht.

MARKTDYNAMIK

Die Marktdynamik umfasst treibende und hemmende Faktoren, Chancen und Herausforderungen, die die Marktbedingungen angeben:

Treibende Faktoren

Steigende Datengenerierung in allen Branchen

Die kontinuierliche Generierung riesiger Datenmengen in Branchen wie Gesundheitswesen, Finanzen und IoT erhöht den Bedarf an HPC-Systemen. Diese in heutigen Organisationen implementierten Systeme ermöglichen den schnellen und effektiven Umgang mit großen und komplexen Daten und verbessern so die Entscheidungsfindung und Innovation. Dieser Trend ist besonders wichtig für Organisationen, die aktuelle Informationen benötigen und durch Prognosen ausgelöst werden.

• Nach Angaben der US-amerikanischen National Institutes of Health (NIH) verarbeiteten biomedizinische Forschungsprojekte, die HPC-Cluster nutzen, im Jahr 2022 über 2,5 Millionen Genomdatensätze, verglichen mit 1,1 Millionen Datensätzen im Jahr 2019, was die steigende Nachfrage aus den Biowissenschaften zeigt.

• Wie von der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) berichtet, erfordern Echtzeit-Wettervorhersagemodelle Rechengeschwindigkeiten von über 12 Petaflops, was zu regelmäßigen Upgrades der Atmosphärensimulationssysteme in allen Bundesbehörden führt.

Fortschritte in den KI- und maschinellen Lerntechnologien

KI und maschinelles Lernen als Subsysteme von HPC-Systemen stellen zusätzliche Rechenleistung für Aktivitäten wie Simulation und Modellentwicklung bereit. Sie tragen dazu bei, Daten schneller zu verarbeiten, unterstützen Branchen bei der Forschung und Automatisierung und bieten Kunden individuelle Ansätze. Es wurde festgestellt, dass KI und HPC sich in ihrer Entwicklung in verschiedenen Anwendungen ergänzen.

Zurückhaltender Faktor

Hohe Implementierungskosten behindern das Marktwachstum, insbesondere in Schwellenregionen

Die hohen Anschaffungskosten für die Implementierung von High-Performance-Computing-Marktanteilssystemen haben das Wachstum des Schwellenmarktes weitgehend beeinträchtigt. Die Einrichtung fortschrittlicher Hardware wie GPUs, Supercomputer und Hochgeschwindigkeitsnetzwerkkomponenten erfordert enorme Kapitalinvestitionen. Darüber hinaus verursachen diese Systeme aufgrund des Energieverbrauchs und des geschulten Personals hohe Betriebskosten. Solche finanziellen Hindernisse halten kleine und mittlere Unternehmen davon ab, HPC-Lösungen einzuführen. Diese hohen Kosten wirken sich negativ auf das Gesamtwachstum des Marktes aus, insbesondere in kostensensiblen Regionen und Branchen.

• Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) verbrauchten Rechenzentren – einschließlich HPC-Anlagen – im Jahr 2022 insgesamt über 460 Terawattstunden (TWh) Strom, was fast 2 % des weltweiten Energieverbrauchs entspricht, was Bedenken hinsichtlich der Nachhaltigkeit aufwirft.

• Nach Angaben des Bureau of Labor Statistics (BLS) herrscht in den USA jährlich ein geschätzter Mangel an 67.000 qualifizierten Computerhardware- und Systemingenieuren, was die Skalierbarkeit von HPC-Bereitstellung und -Wartung erheblich einschränkt.

Das Wachstum des HPC-Marktes wird durch Fortschritte im Gesundheitswesen und in der Genomik vorangetrieben

Gelegenheit

Der Markt für Hochleistungsrechnen (HPC) bietet unzählige Wachstumschancen, insbesondere im Gesundheitswesen und in den Biowissenschaften. Das HPC-Projekt wurde kürzlich in der Genomforschung, der Arzneimittelentdeckung und der personalisierten Medizin beobachtet. Solche Anwendungen erfordern eine hohe Rechenleistung im Hinblick auf die Analyse riesiger Datensätze gehosteter Anwendungen sowie die Ausführung komplexer Simulationen und Integrationen. Darüber hinaus werden die Vorteile, die die Integration von KI und maschinellem Lernen im Gesundheitswesen mit sich bringt und deren Diagnostik und Behandlungsplanung verbessert, die Befürwortung von HPC anstoßen. Kontinuierliche Investitionen in die Biowissenschaften und den Gesundheitssektor in Forschung und Entwicklung ermutigen Regierungen nun dazu, zu expandieren, um die Präzisionsmedizin voranzutreiben und sich diese Vorteile zunutze zu machen. Dadurch wird HPC zur revolutionierenden Technologie im medizinischen Bereich.

• Laut der Open Science Initiative der NASA werden jährlich über 50 Milliarden Weltraumtelemetrie-Datenpunkte generiert, was zu einer starken Nachfrage nach cloudbasierten HPC-Pipelines für die Astrophysik-Analyse führt.

• Nach Angaben der Automotive Research Association of India (ARAI) erfordern autonome Fahrzeugsimulationen Verarbeitungsgeschwindigkeiten von 30 Billionen Operationen pro Sekunde (30 TFLOPs), was die HPC-Integration in Tests und virtuelle Crash-Modellierung vorantreibt.

Hoher Energieverbrauch und Nachhaltigkeitsprobleme können das Wachstum des HPC-Marktes einschränken

Herausforderung

Eines der bekanntesten Probleme, die derzeit den High Performance Computing (HPC)-Markt beschäftigen, ist der hohe Energieverbrauch von HPC-Systemen. Solche Systeme benötigen enorme Energie, um in großen Rechenzentrumsanlagen zu funktionieren und ihre Kühlsysteme funktionsfähig zu halten. Dies erhöht die damit verbundenen Betriebskosten dramatisch und stellt gleichzeitig ein Umweltproblem dar. Da HPC weiter zunimmt, wächst auch der mit seiner Nutzung verbundene CO2-Fußabdruck – ein Problem, das nur noch schlimmer wird, da Nachhaltigkeit weltweit zu einem immer wichtigeren Thema wird. Das andere Problem besteht darin, dass das Wachstum der HPC-Infrastruktur zur Deckung des ständig steigenden Rechenbedarfs den Energiebedarf verschlechtert. Diese Situation erfordert Fortschritte bei energieeffizienter Hardware, der Integration erneuerbarer Energien und optimierten Softwarelösungen. Fehlen diese, könnten Energieprobleme den Markt einschränken.

• Nach Angaben des National Institute of Standards and Technology (NIST) meldeten 92 % der US-amerikanischen Supercomputing-Zentren Cybersicherheitslücken in Softwarekomponenten von Drittanbietern, was die HPC-Infrastruktur zu einem Hauptziel für Cyberbedrohungen auf Bundesstaatsebene macht.

• Laut der Global E-Waste Statistics Partnership wurden im Jahr 2021 weltweit über 57 Millionen Tonnen Elektroschrott erzeugt, und Server mit hoher Dichte aus HPC-Clustern tragen erheblich zu diesem Entsorgungsproblem bei.

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REGIONALE EINBLICKE IN DEN HOCHLEISTUNGS-COMPUTING-MARKT

• Nordamerika 

Der Markt für Hochleistungsrechnen wird von Nordamerika mit infrastrukturellen Fortschritten, Ausgaben für Forschung und Entwicklung und einem starken Technologie-Ökosystem dominiert. Der US-amerikanische Markt für Hochleistungsrechnen in der Region ist aufgrund von Faktoren wie staatlicher Finanzierung, Fortschritten in der KI und starker Cloud-Einführung führend. US-amerikanische Programme in der wissenschaftlichen Forschung und im Gesundheitswesen werden auf dem Markt umfassend genutzt, obwohl auch Kanada und Mexiko kleine Beiträge zu den wichtigsten Marktteilnehmern leisten. Dies hat Nordamerika zu einer weltweit führenden Region bei den neuen HPC-Fortschritten gemacht.

• Europa

Das Wachstum des Marktes für Hochleistungsrechnen verbindet Europa direkt mit massiven Investitionen in wissenschaftliche Forschung, industrielle Anwendungen und Initiativen für nachhaltige Energie. In Bezug auf die HPC-Einführung sind Deutschland, das Vereinigte Königreich und Frankreich die drei führenden Länder in der Region, wobei der Schwerpunkt dieser Bemühungen auf Klimamodellierung, Automobildesign und pharmazeutischer Innovation liegt. Die Förderprogramme der Europäischen Union wie das EuroHPC Joint Undertaking sind Teil der Strategie, erstklassige Infrastrukturen für HPC-Anlagen zu entwickeln und Innovationen voranzutreiben. Dies unterstreicht Europas Schwerpunkt auf den Themen grüner Technologien, die dazu beitragen, die Bildung energieeffizienter HPC-Systeme zu steuern. Die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Industrie und Regierung stärkt die Position der Region in diesem wachsenden Markt. Zusammen mit all dem wird Europa zu einem der vier wichtigsten Wachstumstreiber für HPC weltweit.

• Asien

Asien hat einen wachsenden Anteil am HPC-Markt, da sich die Technologie schnell anpasst und immer mehr in KI, IoT und Big-Data-Analysen investiert. Während China, Japan und Indien den Trend zur Einführung von HPC anführen, werden andere Anwendungen, beispielsweise in der Fertigung, im Gesundheitswesen und im Bildungswesen, derzeit durch den Einsatz dieser Technologie maximiert. Staatliche Initiativen und F&E-Förderung, insbesondere in China, sind Treiber dieses regionalen Marktwachstums. Inländische Hochleistungscomputer und Infrastrukturen für HPC veranschaulichen die Innovation, die Asien umgesetzt hat. All dies charakterisiert Asien als aufstrebenden Global Player auf dem HPC-Markt.

WICHTIGSTE INDUSTRIE-AKTEURE

Wichtige Akteure treiben das Marktwachstum durch Innovation, Partnerschaften und Cloud-Einführung voran

Große Akteure der Branche wie IBM, Dell Technologies, HPE und Nvidia haben durch Innovationen und strategische Partnerschaften die Situation für den High-Performance-Computing-Markt (HPC) erheblich verändert. Diese Unternehmen verbessern die Rechenleistung durch Hardwarespezifikationen oder durch Supercomputer und GPUs, unterstützt durch die Integration von KI und maschinellem Lernen. Sie fördern auch die Einführung cloudbasierter Lösungen für HPC, da diese skalierbarer und kostengünstiger sind. Die F&E-Initiativen betonen auch die Partnerschaften mit akademischen und industriellen Sektoren bei der Entwicklung und Weiterentwicklung des HPC-Marktes auf die Weltbühne.

• Dell: Laut Top500.org-Ranking machten Dell-Systeme im Jahr 2023 153 der 500 schnellsten Supercomputer aus, was einer Marktpräsenz von über 30 % in der globalen HPC-Infrastruktur entspricht.

• Lenovo: Wie von der China Academy of Information and Communications Technology (CAICT) berichtet, hat Lenovo im Jahr 2021 über 20 flüssigkeitsgekühlte HPC-Installationen im gesamten asiatisch-pazifischen Raum implementiert und so den Stromverbrauch der Server um bis zu 40 % pro Rack gesenkt.

Liste der Top-Unternehmen für Hochleistungsrechnen

• Lenovo
• IBM
• Dawn
• Inspur
• Microsoft

ENTWICKLUNG DER SCHLÜSSELINDUSTRIE

Nvidias Supercomputer DGX GH200 steigert das Wachstum des HPC-Marktes mit KI

September 2024:Nvidia stellte den DGX GH200 vor, einen auf KI und HPC ausgerichteten Supercomputer, der noch nie zuvor gesehen wurde. Diese Plattform soll den steigenden Bedarf an Rechenressourcen decken, die für das Training von Deep-Learning-Modellen, die Verarbeitung großer Datenmengen und andere Simulationsanforderungen erforderlich sind. Der DGX GH200 ist mit den neuesten GPUs von Nvidia ausgestattet und wurde mit KI-Funktionalität entwickelt und integriert, um eine schnellere und verbesserte Leistung für Branchen wie das Gesundheitswesen, die Automobilindustrie und das Finanzwesen zu liefern, was den HPC-Markt weiter angekurbelt hat.

BERICHTSBEREICH    

Die Studie umfasst eine umfassende SWOT-Analyse und gibt Einblicke in zukünftige Entwicklungen im Markt. Es untersucht verschiedene Faktoren, die zum Wachstum des Marktes beitragen, und untersucht eine breite Palette von Marktkategorien und potenziellen Anwendungen, die sich auf seine Entwicklung in den kommenden Jahren auswirken könnten. Die Analyse berücksichtigt sowohl aktuelle Trends als auch historische Wendepunkte, bietet ein ganzheitliches Verständnis der Marktkomponenten und identifiziert potenzielle Wachstumsbereiche.

Dieser Forschungsbericht untersucht die Segmentierung des Marktes mithilfe quantitativer und qualitativer Methoden, um eine gründliche Analyse bereitzustellen, die auch den Einfluss strategischer und finanzieller Perspektiven auf den Markt bewertet. Darüber hinaus berücksichtigen die regionalen Bewertungen des Berichts die vorherrschenden Angebots- und Nachfragekräfte, die das Marktwachstum beeinflussen. Die Wettbewerbslandschaft wird akribisch detailliert beschrieben, einschließlich der Anteile wichtiger Marktkonkurrenten. Der Bericht umfasst unkonventionelle Forschungstechniken, Methoden und Schlüsselstrategien, die auf den erwarteten Zeitrahmen zugeschnitten sind. Insgesamt bietet es professionell und verständlich wertvolle und umfassende Einblicke in die Marktdynamik.