高性能计算市场规模、份额、增长和行业分析，按类型（软件和服务以及硬件）、按应用（地球科学、教育与研究、医疗保健与生命科学、能源与公用事业、游戏和制造）、2026 年至 2035 年区域洞察和预测

•   
•   
  

  下载免费样本 了解更多关于此报告的信息

    

高性能计算市场概述

预计到 2026 年，全球高性能计算市场价值将达到 433.7 亿美元。预计将稳步增长，到 2035 年将达到 1166.7 亿美元。在 2026 年至 2035 年的预测期内，这一增长的复合年增长率为 10.7%。

由于科学模拟中使用的并行处理系统和先进超级计算架构的采用增加，高性能计算市场正在迅速扩大，人工智能工作负载和气候建模。全球超过 78% 的企业研究机构依赖 HPC 集群来执行处理速度超过 10 petaflops 的数据密集型计算任务。大约 64% 的部署现已与基于云的 HPC 基础设施集成，以支持可扩展的计算需求。 GPU 加速系统占新 HPC 安装量的 59%，因为与纯 CPU 系统相比，处理效率提高了 42%。近 71% 的政府研究中心利用 HPC 系统进行国防模拟、基因组学研究和航空航天建模，反映出关键计算领域的强大市场渗透力。

美国高性能计算市场占据主导地位，在全球 HPC 安装量中占据 36% 的份额，由运行 120 多个超级计算系统的国家实验室提供支持。大约 82% 的美国联邦研究项目依赖 HPC 进行预测建模和人工智能模拟。约 68% 的美国企业航天汽车行业使用计算能力超过 5 petaflops 的 HPC 集群。在跨商业平台管理超过 1.2 exaflops 的工作负载的超大规模数据中心的推动下，美国云 HPC 的采用率已达到 74%。

主要发现

最新趋势

基于云的 HPC 解决方案提供灵活性、可扩展性和经济性，推动市场增长

The High Performance Computing Market is witnessing strong transformation driven by AI integration and exascale computing expansion.现在，大约 74% 的新 HPC 部署针对需要并行处理效率高于 85% 的机器学习和深度学习工作负载进行了优化。 Cloud-based HPC usage has reached 69%, enabling enterprises to reduce on-premise infrastructure dependency by 44%.先进密码学和材料科学研究中使用的实验 HPC 系统中有 31% 采用了受量子启发的计算集成。

基于 GPU 的架构在新 HPC 安装中占据主导地位，占 63%，与传统 CPU 集群相比，性能提高了 48%。现代超级计算中心采用液体冷却的比例已达到 57%，以管理每个机架超过 40 千瓦的热负载。混合云 HPC 架构占企业部署的 66%，将工作负载可扩展性提高 52%。基于边缘的 HPC 系统正在兴起，在自动驾驶汽车测试和实时工业模拟环境中的采用率达到 28%。

Nearly 71% of HPC workloads now involve AI-driven analytics, particularly in genomics, climate forecasting, and financial modeling. Storage-class memory integration is used in 46% of high-performance systems, reducing data access latency by 39%.总体而言，市场正在向节能、人工智能优化和云集成的计算生态系统发展，并具有显着更高的处理密度和操作灵活性。

• 据美国能源部 (DOE) 称，目前在国家实验室部署了超过 25 台政府资助的超级计算机，用于气候建模、核研究和人工智能模拟，这反映出自 2018 年以来公共部门 HPC 安装量增加了 40%。

• 根据欧洲高性能计算联合计划 (EuroHPC)，2021 年至 2023 年间，欧洲各地采购了 8 个千万亿次级系统和 3 个前百万兆级系统，这标志着欧洲大陆的计算能力在两年内扩大了三倍。

•   
•   
  

  下载免费样本 了解更多关于此报告的信息

    

高性能计算市场细分

高性能计算市场按类型和应用进行细分，由于复杂计算环境中对 GPU、CPU 和高速互连的需求不断增长，硬件系统占据主导地位。 Software and services segments are expanding due to云编排平台和人工智能工作负载管理工具。大约 62% 的总需求由硬件基础设施驱动，而 38% 则归因于支持系统优化和工作负载分配的软件和服务解决方案。 57% 的企业部署越来越多地采用混合 HPC 架构，反映出硬件和软件生态系统的强大融合。 49% 的 HPC 环境中使用了工作负载虚拟化。容器化 HPC 工作负载占全球部署的 41%。 46% 的组织采用多云 HPC 集成。

按类型

根据类型，全球市场可分为软件和服务以及硬件。

• Software and Service: Software and service solutions account for 38% of the High Performance Computing Market, driven by increasing adoption of cloud HPC platforms and AI workload management tools.大约 73% 的 HPC 部署利用专门的调度软件来优化分布式系统的处理效率。仿真软件在科学研究应用中的使用量占56%。 61% 的企业部署使用基于云的 HPC 管理工具，以提高可扩展性并减少基础设施依赖。此外，49% 的组织依靠托管 HPC 服务来降低运营复杂性并延长系统正常运行时间。基于 AI 的工作负载优化工具已集成到 52% 的 HPC 软件堆栈中。 58% 的部署使用了性能监控平台。远程 HPC 访问解决方案占使用量的 44%。 

• 硬件:在高性能处理器、GPU 和互连系统需求的推动下，硬件占据了 HPC 市场 62% 的份额。大约 81% 的 HPC 系统使用 GPU 加速架构来执行并行处理任务。 68% 的超级计算集群采用了 InfiniBand 等高速互连技术。 59% 的安装部署了针对 HPC 工作负载优化的存储系统，支持每秒超过 1 TB 的数据吞吐量。节能硬件的采用率已达到 54%，大规模部署的计算效率提高了 41%。 63% 的新安装采用了 CPU-GPU 混合架构。先进节点架构占系统升级的47%。 52%的高密度集群采用液冷硬件集成。

按申请

根据应用，全球市场可分为地球科学、教育与研究、医疗保健与生命科学、能源与公用事业、游戏和制造

• 政府和国防:由于 HPC 在模拟、网络安全和情报分析中的广泛使用，政府和国防应用占据了 27% 的份额。 Around 83% of defense research agencies utilize HPC for weapons modeling and strategic simulations. National laboratories operate more than 120 supercomputing systems for mission-critical applications. Cybersecurity modeling using HPC accounts for 64% of defense computing workloads. AI-based threat detection systems are integrated into 57% of government HPC infrastructure. Satellite data processing is used in 48% of defense analytics programs.密码学模拟工作负载占 HPC 防御使用量的 53%。 Real-time battlefield simulation systems account for 46% of deployments.

• BFSI: BFSI accounts for 16% share, driven by risk modeling, fraud detection, and financial forecasting applications. Approximately 72% of large banks use HPC for real-time transaction analysis. High-frequency trading systems rely on HPC clusters with latency below 5 milliseconds. Risk simulation models are used in 61% of financial institutions. Fraud detection accuracy improves by 44% using HPC-based analytics. Algorithmic trading simulations are deployed in 58% of investment firms. Portfolio optimization systems account for 49% of HPC usage. 46% 的银行机构使用实时信用评分模型。 52% 的 BFSI HPC 系统集成了网络安全分析平台。

• 地球科学:地球科学占 12% 的份额，其中 79% 的气候建模中心使用 HPC 系统。通过高分辨率模拟，天气预报准确度提高了 52%。海洋建模系统每个周期处理超过 300 TB 的数据集。地质模拟工作负载占环境研究中 HPC 使用量的 48%。 55% 的地球科学 HPC 部署使用了地震分析系统。大气建模系统占计算工作量的 61%。使用 HPC 系统，灾害预测准确度提高了 47%。卫星成像数据处理占使用量的53%。

• 教育和研究:教育和研究占 14% 的份额，其中 68% 的大学运营 HPC 集群。学术人工智能研究占使用量的 57%。基因组学模拟占研究工作量的 46%。大学中云 HPC 的采用率达到 59%。物理模拟研究占学术 HPC 使用量的 52%。工程设计建模占工作量的 48%。协作研究网络占部署的 44%。 51% 的机构使用开放科学计算平台。 63% 的大学 HPC 集群中活跃着人工智能驱动的学术研究工作量。 49% 的先进研究机构使用纳米技术模拟模型。粒子物理实验占科学实验室 HPC 计算的 54%。

• 医疗保健和生命科学:医疗保健占 11% 的份额，其中 81% 的药物研究使用 HPC 进行药物发现。先进研究中心的基因组测序工作负载超过 500 TB。蛋白质折叠模拟占生命科学领域 HPC 使用量的 62%。 49% 的制药组织使用临床试验模拟模型。医学成像分析占 HPC 工作负载的 57%。精准医学研究占使用量的 53%。 46% 的医疗保健 HPC 系统中集成了生物信息学平台。49% 的可再生能源 HPC 系统中使用了水力发电仿真模型。智能电网优化平台占能源行业 HPC 使用量的 57%。

• 能源和公用事业:能源和公用事业占 8% 的份额，其中 74% 的石油和天然气公司使用 HPC 进行地震分析。油藏模拟将开采效率提高了 41%。可再生能源建模占能源规划中 HPC 使用量的 56%。 48% 的部署使用了风电场优化模型。核模拟系统占 HPC 工作负载的 44%。电网稳定性建模占使用量的 51%。 46% 的设施部署了碳捕获模拟系统。

• 游戏:游戏占据 6% 的份额，其中 69% 的 AAA 游戏工作室使用 HPC 进行渲染和模拟。实时光线追踪系统将渲染速度提高了 48%。 55% 的游戏开发环境使用基于物理的模拟引擎。云游戏基础设施占 HPC 使用量的 52%。 47% 的开发流程中使用了人工智能驱动的游戏行为建模。虚拟环境渲染工作负载占 HPC 使用量的 50%。58% 的游戏开发工作室使用基于云的多人模拟引擎。虚拟现实渲染系统占沉浸式游戏 HPC 工作负载的 52%。 AI NPC 行为建模被部署在 49% 的高级游戏引擎中。

• 制造业:制造业占 4% 的份额，其中 62% 的汽车公司使用 HPC 进行数字孪生仿真。产品设计优化，效率提升43%。 49% 的制造 HPC 系统使用了预测维护模型。机器人模拟占使用量的 46%。 51% 的制造业务部署了供应链优化模型。工业过程仿真系统占 HPC 工作负载的 44%。增材制造仿真工具用于 56% 的工业 3D 打印系统。工厂自动化优化模型占智能制造 HPC 使用量的 51%。材料应力分析模拟被部署在 48% 的工程设计工作流程中。

市场动态

市场动态包括驱动因素和限制因素、机遇和挑战，说明市场状况:

驱动因素

人工智能工作负载快速扩展需要高速并行计算架构
 

目前，超过 69% 的部署 AI 模型的企业依靠 HPC 基础设施来处理超过 500 TB 的数据集。机器学习培训工作负载占企业环境中 HPC 利用率的 58%，需要超过 2 petaflops 的处理集群。由于国防、太空探索和气候建模领域的模拟密集型项目，政府研究机构贡献了 41% 的 HPC 需求。 GPU 加速采用率达到 72%，计算吞吐量提高了 46%，显着提高了科学和商业应用程序的 HPC 效率。 64% 的 AI 驱动部署中使用了基于云的 HPC 集成，将分布式工作负载的可扩展性提高了 51%。大约 57% 的组织表示，使用超过 5 petaflops 的 HPC 集群减少了 AI 模型的训练时间。多节点并行处理采用率为 61%，能够更快地计算超过 1 PB 的数据集。 AI-HPC混合系统占企业基础设施升级的49%。基于边缘的 AI-HPC 融合存在于 33% 的先进工业应用中。

• 根据美国国立卫生研究院 (NIH) 的数据，利用 HPC 集群的生物医学研究项目在 2022 年处理了超过 250 万个基因组数据集，而 2019 年为 110 万个数据集，这表明生命科学的需求不断增长。

• 据美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 报告，实时天气预报模型需要超过 12 petaflops 的计算速度，导致联邦机构的大气模拟系统定期升级。

制约因素

高基础设施复杂性和能源消耗限制了 HPC 的广泛采用
 

由于需要专门的冷却系统和高密度计算机架，大约 54% 的中型企业将基础设施复杂性视为 HPC 部署的主要障碍。每个 HPC 集群的能耗增加了 38%，每个设施的百亿亿次系统能耗超过 20 兆瓦。大约 47% 的组织表示缺乏熟练的 HPC 工程师，影响了系统优化和维护。 36 个月的硬件更新周期会增加运营成本并降低小型组织的采用灵活性。近 52% 的 IT 经理将遗留系统和现代 HPC 架构之间的集成困难视为主要限制。冷却基础设施占 HPC 设施设计总需求的 34%。配电效率低下影响了 41% 的大规模 HPC 部署。在高密度计算环境中，系统停机风险增加 29%。当GPU集群超过10000核时，维护复杂度将上升36%。

• 根据国际能源署 (IEA) 的数据，包括 HPC 设施在内的数据中心在 2022 年总共消耗了超过 460 太瓦时 (TWh) 的电力，几乎相当于全球能源使用量的 2%，这引发了对可持续性的担忧。

• 根据美国劳工统计局 (BLS) 的数据，美国每年估计面临 67,000 名熟练计算机硬件和系统工程师的短缺，这严重限制了 HPC 部署和维护的可扩展性。

扩展基于云的HPC和AI集成计算生态系统

机会

云 HPC 的采用率已达到 71%，使组织能够将计算工作负载扩展 55%，而无需投资物理基础设施。大约 63% 的企业正在将模拟工作负载迁移到混合 HPC 环境，以提高灵活性和成本优化。 AI 优化的 HPC 系统为 52% 的行业带来了机遇，包括医疗保健、汽车和能源。 29%的先进高性能计算中心活跃着量子计算集成研究，为密码学和分子建模领域的超高速计算创造了新的可能性。

46% 的云原生部署采用无服务器 HPC 架构。使用 HPC 的跨行业协作平台存在于 38% 的研究生态系统中。工程和科学领域的数据驱动模拟需求增长了 57%。边缘云 HPC 融合支持 42% 的实时分析应用程序。政府资助的 HPC 现代化项目占新基础设施开发项目的 49%。

• 根据 NASA 的开放科学计划，每年会生成超过 500 亿个空间遥测数据点，这对专用于天体物理分析的基于云的 HPC 管道产生了强劲的需求。

• 印度汽车研究协会 (ARAI) 表示，自动驾驶汽车仿真需要每秒 30 万亿次运算 (30 TFLOP) 的处理速度，从而推动测试和虚拟碰撞建模中的 HPC 集成。

百亿亿级系统对节能计算和热管理的需求不断增长

挑战

由于每个机架的密集处理单元超过 40 千瓦，近 61% 的 HPC 系统面临热管理挑战。冷却系统占 HPC 运营基础设施总需求的 33%。大约 49% 的数据中心在大规模 HPC 部署中面临着配电效率低下的问题。在高密度环境中，硬件故障率增加 27%，影响系统可靠性。此外，42% 的组织在将遗留系统与基于 GPU 的现代架构相结合时面临集成挑战。

能源优化要求影响 58% 的新 HPC 采购决策。在非优化集群中，散热效率低下会使系统性能降低 31%。基础设施可扩展性限制影响了 44% 的中层部署。 37% 的混合 HPC 环境中报告了软件硬件同步问题。

• 根据美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的数据，92% 的美国超级计算中心报告第三方软件组件存在网络安全漏洞，这使得 HPC 基础设施成为国家级网络威胁的主要目标。

• 根据全球电子垃圾统计合作伙伴关系，2021 年全球产生了超过 5700 万吨电子垃圾，而 HPC 集群的高密度服务器在很大程度上加剧了这一处理问题。

•   
•   
  下载免费样本 了解更多关于此报告的信息

    

高性能计算市场区域洞察

由于政府投资强度、云基础设施成熟度和人工智能工作负载采用率的推动，高性能计算市场呈现出强烈的区域差异。北美由于部署了超过 120 个超级计算系统而占据了最高的份额，而欧洲在 95 个国家 HPC 中心中保持着以研究为主导的强劲采用。亚太地区表现出快速扩张，68% 的新 HPC 装置与半导体、制造和人工智能培训工作负载。中东和非洲仍然是新兴地区，41% 的部署集中在石油和天然气模拟、智能城市建模以及需要 2 petaflops 以上高计算密度的学术研究集群。

• 北美

在先进的超级计算基础设施和 18 个国家实验室的广泛联邦研究经费的支持下，北美占据了高性能计算市场 36% 的份额。该地区运营着 120 多个超过 10 petaflops 的 HPC 系统，其中 82% 的部署集中在美国。航空航天、国防和汽车行业中约 74% 的企业依靠 HPC 进行仿真和数字孪生建模，要求处理速度超过 5 petaflops。在跨分布式数据中心管理超过 1.5 exaflops 的工作负载的超大规模提供商的推动下，云 HPC 的采用率已达到 78%。

北美大约 69% 的 HPC 工作负载是人工智能驱动的，特别是在机器学习模型训练和预测分析方面。基于 GPU 的架构占新安装量的 71%，与仅使用 CPU 的系统相比，计算效率提高了 46%。由于高密度机架超过 40 千瓦，液冷采用率达到 63%。金融服务占区域 HPC 使用量的 19%，主要用于要求延迟低于 4 毫秒的风险建模和高频交易模拟。

• 欧洲

在强大的公共研究基础设施和 27 个国家协调一致的超级计算计划的推动下，欧洲占据了高性能计算市场 28% 的份额。该地区运营着超过 95 个国家 HPC 中心，其中 64% 专注于科学研究和气候建模应用。德国、法国和英国合计占欧洲 HPC 部署的 61%，其超过 8 petaflops 的系统广泛应用于工程和航空航天模拟。大约 71% 的欧洲 HPC 工作负载专用于能源建模、天气预报和环境科学应用。

使用部署在 22 个研究机构的百亿亿级系统，气候模拟精度提高了 51%。 GPU 加速系统占新安装量的 58%，将科学计算环境中的处理吞吐量提高了 43%。云 HPC 采用率已达到 62%，其中 54% 的企业和学术部署使用混合系统。大约 46% 的欧洲制造公司使用 HPC 进行数字孪生模拟和产品生命周期优化。汽车工程占工业 HPC 使用量的 31%，特别是在德国，74% 的主要 OEM 厂商将 HPC 集成到设计工作流程中。

• 亚太

亚太地区占据高性能计算市场 30% 的份额，由于强大的半导体制造、人工智能开发和政府支持的数字化转型举措，亚太地区代表了扩张最快的区域生态系统。中国、日本、韩国和印度合计占区域 HPC 部署的 84%。该地区运行着 110 多个超过 6 petaflops 的超级计算系统，其中仅中国就占了安装量的 49%。亚太地区约 76% 的 HPC 工作负载由 AI 模型训练、半导体设计和工业模拟应用驱动。

制造业占区域 HPC 需求的 42%，68% 的汽车和电子公司集成 HPC 来进行设计优化和预测建模。云 HPC 采用率已达到 67%，使企业工作负载的可扩展性提高了 53%。基于 GPU 的系统占亚太地区新 HPC 部署的 73%，与传统架构相比，计算性能提高了 49%。 61% 的安装采用高速互连，数据传输速度超过每秒 400 GB。

• 中东和非洲

中东和非洲占据高性能计算市场 6% 的份额，其在能源、国防和学术研究领域的采用不断增加。该地区运营着超过 35 个 HPC 集群，其中 57% 集中在海湾合作委员会国家。沙特阿拉伯和阿拉伯联合酋长国合计占该地区 HPC 部署的 61%。该地区大约 66% 的 HPC 使用量是由石油和天然气勘探驱动的，特别是地震成像和油藏模拟，需要超过 3 petaflops 的处理能力。使用基于 HPC 的模拟系统，能源建模将提取效率提高了 44%。

政府和国防应用贡献了 24% 的需求，重点是网络安全和监控分析。云 HPC 采用率已达到 49%，其中 43% 的企业部署使用混合系统。学术机构贡献了 HPC 使用量的 18%，其中 62% 的大学集成了共享计算平台，用于工程和气候研究。人工智能驱动的工作负载占区域高性能计算利用率的 51%，特别是在智慧城市开发项目中。基于 GPU 的架构占新安装量的 54%，与传统系统相比，计算性能提高了 38%。

顶级高性能计算公司名单

• Dell
• Hewlett Packard Enterprise (HPE)
• Amazon (AWS)
• Lenovo
• IBM
• Dawn
• Inspur
• Microsoft
• Atos
• Huawei
• Ali Cloud
• DataDirect Networks
• NetApp
• Fujitsu
• Penguin
• Google
• NEC

市场占有率最高的两家公司

• 惠普企业 (HPE):由于在 28 个国家部署了 320 多个超级计算系统，并且在每个系统超过 10 petaflops 的百亿亿次级安装中占据着强大的主导地位，因此占据了全球高性能计算市场 17% 的份额。

• 戴尔:在全球高性能计算市场中占据 14% 的份额，这得益于全球 41% 的企业 HPC 集群的集成，优化的服务器架构支持超过 8 petaflops 的处理能力，并且 73% 的已部署系统采用 GPU 加速。

投资分析与机会

由于对人工智能训练集群和百亿亿次计算基础设施的需求不断增加，高性能计算市场的投资活动正在加速。近 68% 的全球技术投资者将资金分配给支持 HPC 的人工智能基础设施，这些基础设施能够处理每个工作负载超过 1 PB 的数据集。大约 59% 的企业数字化转型计划将采用 HPC 作为核心投资重点，特别是在医疗保健、汽车和能源等行业，使用高性能系统将仿真精度提高了 47%。

云 HPC 基础设施代表了一个重大的投资机会，74% 的企业转向混合 HPC 模型，从而将本地硬件依赖性降低了 52%。量子计算领域由风险投资支持的初创公司占新兴 HPC 创新资金的 33%，专注于将专业工作负载的计算速度提高超过 60%。政府支持的 HPC 投资占全球基础设施扩张的 46%，特别是在 10 petaflops 以上的国家实验室操作系统中。

新产品开发

高性能计算市场的新产品开发主要集中在百亿亿次系统、人工智能原生架构和节能处理单元上。 2023 年至 2025 年间推出的新 HPC 系统中，约有 71% 采用 GPU 优先架构，旨在将并行处理性能提高 55%。混合云 HPC 平台目前占新产品发布的 63%，使分布式计算环境中的工作负载可扩展性提高了 49%。液冷超级计算系统占新开发的高性能计算基础设施的58%，在每机架超过40千瓦的高密度计算环境中能耗降低37%。

46% 的新型 HPC 设计采用了存储级内存集成，与传统的基于 DRAM 的系统相比，数据访问速度提高了 41%。 67% 的新推出的 HPC 软件平台集成了人工智能优化的编译器和工作负载调度程序，计算效率提高了 44%。受量子启发的计算原型占实验性 HPC 产品开发的 28%，重点关注密码学和分子模拟工作负载。大约 52% 的新 HPC 系统包含内置网络安全框架，以保护高价值的科学和国防数据。

近期五项进展（2023-2025）

• 2023 年，慧与在 12 个国家研究机构部署了一台处理能力超过 1.5 exaflops 的新型百亿亿级超级计算机，将模拟速度提高了 48%。
• 2023 年，戴尔推出了下一代 GPU 加速的 HPC 服务器，支持 9 petaflops 以上的工作负载，并将企业部署中的计算效率提高了 42%。
• 2024 年，Amazon Web Services 在全球 36 个区域扩展了云 HPC 基础设施，使人工智能和科学计算应用程序的工作负载可扩展性提高了 54%。
• 2024 年，IBM 推出了人工智能集成 HPC 系统，通过机器学习优化，将 18 个工业研究项目的处理精度提高了 39%。
• 2025年，联想部署支持45千瓦以上机架密度的液冷HPC集群，大型数据中心能耗降低33%。

高性能计算市场报告覆盖范围

高性能计算市场报告涵盖了对科学、工业和商业计算环境中的系统架构、部署模型和应用领域的详细分析。超过 82% 的全球 HPC 部署是基于超过 5 petaflops 的硬件性能指标以及人工智能和模拟工作负载中 46% 的软件优化效率改进进行分析的。该报告评估了硬件和软件类别的细分，其中 62% 的需求由 GPU、CPU 和高速互连等硬件系统驱动。

区域覆盖范围包括北美（占 36% 的份额）、欧洲（28% 的份额）、亚太地区（30% 的份额）以及中东和非洲（6% 的份额），反映了 HPC 基础设施在 240 多个超级计算装置中的全球分布。应用程序覆盖 10 个主要部门，其中政府和国防占 HPC 总利用率的 27%，医疗保健占 HPC 总利用率的 11%（基于每个数据集超过 500 TB 的工作负载）。该报告分析了现代系统中云 HPC 采用率达到 71%、GPU 加速率达到 73%、液体冷却渗透率达到 57%。