2022年規模上看397億美元 全球HPC市場 美國遙遙領先

全球高效能運算市場規模預估

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近年企業周圍數據量迅速膨脹,需要大量數學運算與運算能力解決各業務環節的問題,從而推動高效能運算(High-Performance Computing,HPC)需求快速提升,意味高效能運算應用已從國防、航太航空領域擴展到各工業垂直領域,讓其訓練與模擬、導航系統等諸多功能得以助力廠商開發先進的汽車、武器、高解析圖像處理、衛星測繪與數位貨幣系統加密分析。TrendForce預估,2022年全球高效能運算市場規模有望達到397億美元,年增7.3%。

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TrendForce表示,2021年全球高效能運算市場規模達約368億美元,相較2020年成長7.1%,其中美國仍是全球高效能運算最大市場,約佔48%,其次是中國、歐洲兩大市場,合計約佔35%。

依照應用市場作區隔,科學研究、國防與政務單位、商業等應用最廣泛,市佔率分別爲15%、25%、50%;以產品類型來看,軟體(包含服務)、硬體的市佔率分別爲58%、42%。

由於高效能運算可支援數據分析、機器學習、網路安全、科學研究等,特別是在覈彈的彈頭設計、飛彈爆炸模擬等軍事領域發揮關鍵作用,故在價值鏈佔據關鍵位置的參與者相對較少,主要供應商有Fujitsu、HPE、IBM與聯想,這4家廠商於全球市場的市佔率約達73.5%。

此外,智慧城市、智慧交通、自駕車、元宇宙,以及Space X、Blue Origin與Virgin Galactic推出的太空探索與旅行計劃不斷髮展,將提升對高效能運算的需求,並側重於研發測試與模擬、巨量數據處理與分析兩大主軸,預期2022年全球高效能運算市場規模有望達到397億美元,成長率爲7.3%。2022~2027年全球高效能運算市場的年複合成長率爲7.4%。

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有鑑於此,全球高效能運算市場雖穩健成長,但成長幅度並不大,原因在前述諸多商業應用終端仍處於成長階段,使得雲端服務供應商採用高效能運算技術與解決方案,僅限於本地部署,讓其高效能運算伺服器可在內部環境或雲端中進行擴充,並提供專用儲存系統與軟體推動創新,進而加快混合高效能運算解決方案發展進程。

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HPC應用新趨勢

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BFSI(Banking, Financial Services and Insurance)、醫療、地震與石油/天然氣勘探、政府與國防等垂直產業對高精度、高速數據處理需求增加,需依賴高效能運算以及混合式解決方案支援應用程式運行,以快速準確處理大量數據。

TrendForce表示,隨着對高效能運算解決方案需求不斷增加和技術不斷進步,促使廠商持續關注混合高效能運算解決方案,嘗試擴展本地高效能運算資源,以利於在雲端與本地高效能運算解決方案間建立平衡。

這也讓雲端服務供應商(CSP)在高效能運算服務上,採取以企業工作負載需求爲導向的戰略,透過提供量身定製的(一站式)交鑰匙高效能運算解決方案環境,以及利用混合高效能運算解決方案提高效率,解決安全與隱私問題並降低維護成本。

美中競逐高效能運算

以2021年全球超級運算能力與系統部署情況來看,高效能運算髮展規模以美國、中國佔據領先地位,其次是日本、德國、法國、荷蘭、愛爾蘭、英國與加拿大。

鑑於Supercomputer具有雙重用途,並且對知識產權問題和國防安全潛在用途的擔憂,加上中美之間競爭加劇,從晶片技術、設備與專利的壓制,使其一直受到了出口限制。

根據高效能運算供應商來看,聯想、浪潮、HPE(包含Cray)、中科曙光、Fujitsu與Atos市佔率分別爲36.6%、11.5%、17.4%、7.8%、19.5%、7.2%。

高資本高支出 約束市場關鍵

約束高效能運算市場成長主要因素之一,是涉及的資本支出與營運支出相對較高。

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其中營業費用涵蓋能源成本、人力資源及設置與維修成本(包含軟硬體成本),這種高昂的前置投資和維護成本限制新創廠商、中小企業採用高效能運算。

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此外,當廠商從本地遷移到雲端基礎架構時,涉及的支出也會增加,加上許多中小企業的潛在用戶對高效能運算缺乏認識,且沒有預算建立此係統。

由於涉及高投資成本,許多發展中國家的中小企業仍然對採用高效能運算持保守態度,亦未意識到高效能運算提供的各種優勢,例如更好的效能與客製化交付。

美國方面,近期廣發布高效能運算相關計劃性,透過與供應商的合作,擴增、升級相關硬體設施,從而促進該領域發展、推動商業化應用。

目前ECP計劃已在2021年進行部署,Aurora 21項目合作廠商爲Cray、Intel,Fronitier項目合作廠商則是Cray、AMD。

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此外,EI Capitan、NERSC-10兩個子項目將於2023、2024年開始部署。

中國方面,由於自2015年起美國就將多家中國高效能運算相關機構、廠商列入實體清單,使中國至今在高效能運算整體實力與美國相比仍有較大差距,同時也僅能透過境內自主研發和內需支撐。現中國將針對高效能運算適用於市場需求並行運算的任務,持續拓展應用場景,主要應用場景分爲兩類,其一,飛行器設計、核模擬實驗、星雲類比、解密碼等數據模擬場景;其二,大數據分析、統計與AI等數據分析場景。

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隨着中國高效能運算持續發展和應用拓寬,使成本不斷下降,其應用領域也從具有國家戰略意義的核武器研製、資訊安全、石油與天然氣勘探等科學運算領域向更廣泛的國民經濟主戰場快速擴張,例如生技製藥、基因測序、資料採擷、BFSI的生成數據分析、動畫渲染和互聯網服務等。