20190731-中原证券-超算行业专题研究：盘点我国在超算领域进展与机遇_19页_898kb

超算行业专题研究报告总结

核心内容概览

本报告围绕中国在超级计算机（超算）领域的发展进展与未来机遇展开，分析了超算在运算速度、国产化、应用拓展及能耗控制等方面的现状与挑战，并提出了相应的投资建议与风险提示。

主要观点

• 超算的战略意义：超级计算机是国家科技实力的重要体现，被各国视为科技制高点。其应用广泛，包括模拟核试验、卫星图片处理、人工智能等。
• 中国超算的快速崛起：近二三十年来，中国在超算领域取得显著进步，多次在TOP500榜单中占据领先地位。
• 中美竞争格局：尽管美国在最新TOP500榜单中仍占据榜首，但中国有望在2020年实现E级超算的突破，重回世界之巅。
• 国产化突破：中国在超算芯片国产化方面取得重要进展，但芯片性能和生态建设仍与美国存在差距。
• AI与超算结合：人工智能的发展为超算带来新的应用场景和市场机遇，推动超算向更广泛领域拓展。
• 能耗挑战：E级超算在功耗方面面临巨大挑战，液冷技术成为解决该问题的关键方向。

关键信息

1. 中国超算发展历史

2. 中国超算市场份额

• 全球市场：中国厂商在TOP500榜单中占据超过60%的市场份额，其中联想、曙光、浪潮分别贡献173、63、71台。
• 国内市场：2018年中国TOP100榜单中，国产化超算占比达到100%。

3. 芯片国产化进展

申威（江南计算技术研究所）

• 申威处理器采用RISC架构，已实现超算CPU与操作系统的全面国产化。
• 申威26010系列处理器是神威·太湖之光的核心，具备高性能和低功耗优势。

飞腾（国防科大）

• 飞腾尝试多种指令集，最终选择ARM架构，获得ARMv8永久授权。
• 飞腾FT-2000+是当时国内最高性能的服务器CPU，用于天河三号E级原型机。

海光（中科曙光）

• 采用X86架构，获得AMD Zen架构授权，已实现芯片量产。
• 2019年被列入美国实体清单，后续发展存在不确定性。

华为（鲲鹏）

• 华为鲲鹏920是当时最强的ARM服务器芯片，7nm工艺，支持多种协议。
• 获得ARMv8永久授权，不受美国禁令影响，具备长期发展潜力。

4. 能耗挑战与液冷技术突破

• 能耗问题：E级超算面临巨大的功耗挑战，预计2020年全国数据中心总耗电量将达2962亿千瓦。
• 液冷技术：中科曙光在液冷技术上取得突破，推出了冷板式液冷服务器和全浸没式液冷服务器。
• Green500排名：神威·太湖之光能效比仅为6.051，远低于Summit（14.719）。

5. AI与超算结合

• AI的发展对计算力需求显著提升，超算强大的算力成为AI应用的重要支撑。
• 2018年神威E级原型机首次构建AI软件生态链，标志着超算与AI的融合趋势。
• AI相关项目在戈登·贝尔奖中占比增加，显示超算在AI领域的应用潜力。

投资策略

• 关注E级超算：建议重点关注2020年E级超算的推出及AI与超算结合带来的投资机会。
• 重点公司：中科曙光、浪潮信息、中国长城、寒武纪、联想集团等公司是超算产业链的重要参与者。
• 风险提示：
  • 美国实体清单范围进一步扩大；
  • 国内主机生态系统建设进度低于预期。

图表目录

• 图1：近10年TOP500榜首及其算力（TFlop/s）
• 图2：2015H-2019H中美两国超算入围榜单的计算机数量
• 图3：ISC19全球TOP500榜单前4名情况
• 图4：全球TOP500中各国超算数量占比
• 图5：全球TOP500榜单各国计算力占比
• 图6：2018年中国TOP100榜单入榜厂商分布
• 图7：2019H全球超算厂商入围TOP500榜单的计算机数量
• 图8：2019H全球超算厂商入围TOP500榜单的计算机整体性能
• 图9：ISC19全球Green500榜单情况
• 图10：曙光使用浸没式液体相变冷却技术的硅立方

表格目录

• 表1：超级计算机与通用服务器主要区别
• 表2：中国超算发展史
• 表3：进入美国实体清单的相关超算企业
• 表4：3大E级原型机基本情况
• 表5：申威处理器芯片技术路线
• 表6：飞腾芯片技术路线
• 表7：中国入围戈登·贝尔奖的应用名单
• 表8：2018年戈登·贝尔奖入围名单
• 表9：超算产业链的主要上市公司及相关情况

投资评级

重要声明

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