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

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高性能计算市场概述

全球高性能计算市场预计将从 2026 年的约 433.6 亿美元增长，到 2035 年有望达到 1488 亿美元，2026 年至 2035 年复合年增长率为 10.7%。在研究和超大规模企业的推动下，北美以 40-45% 的份额领先；欧洲和亚太地区合计持有国家 HPC 投资的 45-50%。

医疗保健、金融和制造等所有行业对提供处理能力的先进功能的需求不断增长，推动了高性能计算 (HPC) 市场的增长。 HPC 系统处理大量数据集和复杂算法，推动研究、产品开发和决策。人工智能、机器学习和数据分析的不断增长继续推动营销活动。 HPC 解决方案具有成本效益且可扩展的云模型使中小企业能够获得更多访问权限。同时开发的应用程序包括智能城市和基因组学，此外，还提供了更强劲的增长机会。然而，高成本和能源消耗等带来了挑战。因此，市场竞争激烈，主要参与者在研发方面投入巨资以维持市场。

主要发现

COVID-19 的影响

COVID-19 大流行对高性能计算行业产生负面影响

全球 COVID-19 大流行是史无前例的、令人震惊的，与大流行前的水平相比，所有地区的市场需求都低于预期。复合年增长率的上升反映了市场的突然增长，这归因于市场的增长和需求恢复到大流行前的水平。

由于Covid-19大流行造成的物流严重干扰，高性能计算市场的运营急剧下降。许多工厂不得不关闭或减少运营，导致核反应堆缺乏关键材料和生产延误。鉴于全球能源需求放缓，新核电站的开发也被推迟。因此，对石墨材料的迫切需求已经减少。此外，物流方面的挑战和国际贸易的限制也会影响这一点并导致缓慢的停滞趋势。总而言之，这些因素导致疫情期间市场增长放缓。

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

基于云的 HPC 解决方案具有灵活性、可扩展性和经济性等特点，组织可以在管理工作负载方面减少前期投资。初创公司和中型公司可能属于这一类，因为他们希望获得卓越的计算能力，而不需要大量投资所需的基础设施。他们在基于云的 HPC 中使用高计算强度，将人工智能和机器学习中更好的实时数据分析和预测建模联系起来。此外，云提供商一直在与 HPC 供应商合作，寻求此类战略合作伙伴关系，以使此类解决方案在整个范围内变得易于使用和创新。

• 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。

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高性能计算市场细分

按类型

根据类型，全球市场可分为软件和服务以及硬件

• 软件和服务:软件构成 HPC 系统的核心，包括用于并行计算、作业调度和应用程序编程的工具。 HPC 即服务等一些模型正在迅速兴起，为各个行业提供特定的解决方案。还出现了托管服务，使组织能够外包 HPC 运营。经常执行软件更新，以便所使用的软件与新旧硬件和应用程序兼容，因此是有效的。软件的机器学习和分析功能的附加功能增加了其价值。
• 硬件:包括处理器、内存、存储以及网络系统，它们对于 HPC 基础设施的开发至关重要。 GPU 和 TPU 等高级处理器可以让计算机更快地完成计算；大内存组件允许进行大量数据处理。硬件方面的技术进步，例如节能硬件设计和先进的高速链路和连接，满足了性能和绿色要求。结合基本且灵活的硬件结构的集成系统设计逐渐成为最适合在不同应用中实现高效率的方式。

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

• 地球科学:HPC 在地球科学中对于模拟气候条件、短期和长期变化以及灾害控制非常重要。复杂的模拟技术提供了预测结果和正确分配资源的机会。科学家使用 HPC 分析采矿和环境评估的地球物理数据。
• 教育和研究:大学和研究机构使用 HPC 来加强物理、生物学和工程等领域的研究。 HPC 有助于解决可能需要很长时间才能解决的问题、模拟和大规模实验。
• 医疗保健和生命科学:HPC 在药物发现、基因组学和个性化医疗方面具有应用，是创新的关键推动者。它有助于促进患者病例的快速诊断和治疗，使医疗保健成为一个新世界。
• 能源和公用事业:在能源领域，HPC 用于可再生能源系统的勘探、优化以及电网管理。高科技有助于优化流程，减少对环境的负面影响。
• 游戏:HPC应用于游戏中，创建高质量的画面、模型和构建各种场景，提高消费者的体验。实时可视化和多人游戏需要强大的 HPC 基础。
• 制造:HPC 对于各个行业的产品设计、分析和优化至关重要，包括汽车和航空航天。它通过允许虚拟测试和模拟来缩短开发周期。

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

各行业的数据生成不断增加

医疗保健、金融和物联网等行业不断生成大量数据，迫使人们对 HPC 系统产生需求。这些系统在当今的组织中实施，可以快速有效地处理大量复杂的数据，从而改善决策和创新。对于需要最新信息并由预测引起的组织来说，这种趋势尤其重要。

• 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。

人工智能和机器学习技术的进步

人工智能和机器学习作为 HPC 系统的子系统，为模拟和模型开发等活动提供额外的计算能力。它们有助于更快地处理数据，为研究、自动化行业提供帮助，并为客户提供个性化的方法。人们发现人工智能和高性能计算在各种应用中的发展是互补的。

制约因素

高实施成本阻碍市场增长，尤其是在新兴地区

实施高性能计算市场份额系统的高昂启动成本主要削弱了新兴市场的增长。建立 GPU、超级计算机和高速网络组件等先进硬件需要巨额资本投资。此外，由于能源消耗和训练有素的人员，这些系统的运营成本很高。这种财务障碍阻碍了中小型企业采用 HPC 解决方案。这种高成本对市场的整体增长产生不利影响，特别是在成本敏感的地区和行业。

• 根据国际能源署 (IEA) 的数据，到 2022 年，数据中心（包括 HPC 设施）总共消耗了超过 460 太瓦时 (TWh) 的电力，相当于全球能源使用量的近 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。

医疗保健和基因组学的进步推动了 HPC 市场的增长

机会

高性能计算 (HPC) 市场拥有无数的增长机会，尤其是在医疗保健和生命科学领域。 HPC 的风险最近出现在基因组学研究、药物发现和个性化医疗领域。此类应用程序在分析托管应用程序的海量数据集、运行复杂的模拟和集成方面需要高计算能力。除了人工智能和机器学习在医疗保健领域的集成带来的所有好处之外，还可以改善他们的诊断和治疗计划，这将引发对 HPC 的倡导。对生命科学和医疗保健行业研发的持续投资现在鼓励政府利用这些好处扩大规模以推进精准医疗。这将使 HPC 成为医疗领域的革命性技术。

• 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。

高能耗和可持续发展问题可能会限制 HPC 市场的增长

挑战

目前困扰高性能计算 (HPC) 市场的最著名问题之一是 HPC 系统的高能耗。此类系统需要大量电力来运行并保持其冷却系统在大型数据中心设施中正常运行。这极大地增加了与之相关的运营成本并造成环境问题。随着高性能计算的不断发展，与其使用相关的碳足迹也在不断增加——随着可持续发展成为全球范围内越来越严重的问题，这个问题只会变得更加严重。另一个问题是，为了满足不断增长的计算需求，高性能计算基础设施的增长加剧了能源需求。这种情况需要在节能硬件、可再生能源集成和优化软件解决方案方面取得进步。如果没有这些，能源问题可能会限制市场。

• 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。

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高性能计算市场区域洞察

• 北美 

高性能计算市场由北美主导，其基础设施先进、研发支出以及强大的技术生态系统。该地区的美国高性能计算市场因政府资助、人工智能进步和云计算的强劲采用等因素而处于领先地位。美国的科学研究和医疗保健计划在市场上得到广泛应用，尽管加拿大和墨西哥对主要市场贡献者的贡献也很小。这使得北美在新的 HPC 进步方面成为世界领先的地区。

• 欧洲

高性能计算市场的增长直接将欧洲与科学研究、工业应用和可持续能源倡议的大规模投资联系起来。在 HPC 采用方面，该地区排名前三的国家是德国、英国和法国，重点关注气候建模、汽车设计以及制药创新。 EuroHPC 联合计划等欧盟资助计划是为 HPC 设施和创新开发世界一流基础设施战略的一部分。这符合欧洲对绿色技术主题的重视，有助于引导节能高性能计算系统的形成。学术界、工业界和政府的合作正在加强该地区在这个不断增长的市场中的地位。加上所有这些，欧洲成为全球最具决定性的四个 HPC 上升制造商之一。

• 亚洲

通过快速适应技术并加大对人工智能、物联网和大数据分析的投资，亚洲在 HPC 市场中所占的份额越来越大。虽然中国、日本和印度引领了 HPC 采用的趋势，但制造、医疗保健和教育等其他应用目前正在最大限度地利用该技术。政府举措和研发资金（尤其是在中国）是该区域市场增长的驱动力。国产高性能计算机和高性能计算基础设施体现了亚洲所应用的创新。因此，所有这些都使亚洲成为 HPC 市场中新兴的全球参与者。

主要行业参与者

主要参与者通过创新、合作伙伴关系和云采用推动市场增长

IBM、戴尔科技、HPE 和 Nvidia 等行业主要参与者通过创新和战略合作伙伴关系，对高性能计算 (HPC) 市场的格局进行了重大改变。这些公司正在通过硬件规格或超级计算机和 GPU，并借助人工智能和机器学习的集成来提高计算能力。他们还促进采用基于云的 HPC 解决方案，因为它们更具可扩展性和成本效益。研发计划还强调与学术界和工业界的合作，共同开发 HPC 市场并将其推向世界舞台。

• 戴尔:根据 Top500.org 排名，2023 年最快的 500 台超级计算机中，戴尔系统占据了 153 台，占全球 HPC 基础设施市场份额的 30% 以上。

• 联想:据中国信息通信研究院 (CAICT) 报告，2021 年，联想在亚太地区部署了 20 多个液冷 HPC 装置，将每个机架的服务器功耗降低高达 40%。

顶级高性能计算公司名单

• Lenovo
• IBM
• Dawn
• Inspur
• Microsoft

重点产业发展

Nvidia 的 DGX GH200 超级计算机通过 AI 推动 HPC 市场增长

2024 年 9 月:Nvidia 推出了 DGX GH200，这是一款前所未见的针对 AI 和 HPC 的超级计算机。该平台有望满足训练深度学习模型、大数据处理和其他模拟需求所需的计算资源日益增长的需求。 DGX GH200 配备了 Nvidia 最新的 GPU，在设计上融入了 AI 功能，可为医疗保健、汽车和金融等行业提供更快、更高的性能，从而进一步推动了 HPC 市场的发展。

报告范围    

该研究包括全面的 SWOT 分析，并提供对市场未来发展的见解。它研究了促进市场增长的各种因素，探索了可能影响未来几年发展轨迹的广泛市场类别和潜在应用。该分析考虑了当前趋势和历史转折点，提供对市场组成部分的全面了解并确定潜在的增长领域。

本研究报告使用定量和定性方法研究市场细分，提供全面的分析，还评估战略和财务观点对市场的影响。此外，该报告的区域评估考虑了影响市场增长的主导供需力量。竞争格局非常详细，包括重要市场竞争对手的份额。该报告纳入了针对预期时间框架量身定制的非常规研究技术、方法论和关键策略。总体而言，它以专业且易于理解的方式提供了对市场动态的有价值且全面的见解。