一、先进计算技术发展背景
先进计算技术体系由计算处理器与关键部件、计算架构与体系、计算设备与系统、计算设施与安全四个层面构成，旨在支撑多类型计算任务的高效执行。计算处理器与关键部件是体系的最底层，包括CPU、GPU、ASIC、FPGA、DPU等处理器以及高速互联部件、新型存储器和光电互联模块等关键组件。计算架构与体系负责组织、协调和管理不同类型的处理器和关键部件，使其形成可协同运行的系统结构，涵盖异构计算架构、存算协同架构、可重构计算等，并进一步扩展至量子计算、类脑计算、光计算等新型范式的融合架构设计。计算设备与系统是体系在工程层面的具体实现形态，包括通用服务器、智算服务器、超算服务器、端侧设备、存储系统以及互联系统等，同时还包括操作系统、数据库和中间件等基础支撑软件及人工智能系统软件与开发框架。计算设施与安全作为体系的基础与保障层，主要包括数据中心、人工智能计算中心、超级计算中心等设施建设内容，以及芯片安全与整机安全。
先进计算技术成为计算技术发展关键突破点，计算能力正成为支撑数字经济发展的核心基础。多技术协同创新推动先进计算体系加速演进，量子计算、类脑计算等新型计算范式不断涌现，并与现有计算技术形成交叉融合的发展态势。
先进计算技术产业发展面临的国际形势方面，美国依然是全球先进计算产业创新高地，在核心技术、软件生态构建、计算基础设施和产业应用层面均占据领先地位。欧盟、日本和韩国等经济体持续将先进计算作为数字竞争力与科技安全的重要基础方向，通过战略引导、持续投入和标志性工程形成系统化布局。
发展先进计算技术是国家发展战略需求，是保障国家安全和实现高水平科技自立自强的战略支点，是推动经济高质量发展、培育新质生产力的重要引擎，是提升我国在全球科技竞争中话语权和规则塑造能力的关键抓手。
二、先进计算技术总体发展现状
（一）计算处理器与关键部件
计算处理器总体呈现多架构并行、异构协同不断深化的发展态势。CPU通过多核多线程设计、微架构优化和异构计算能力增强来提升通用计算效率，并与GPU、NPU、DPU等专用处理器形成协同分工。AI加速芯片围绕更高算力密度、更低精度计算和更强系统级扩展能力快速演进，计算精度持续向FP8、FP4等方向发展，单芯片算力与集群级性能同步提升。存储部件正由单纯提升容量和带宽，向服务算力体系和系统级协同优化转变。DDR5持续演进，HBM已成为高端算力系统中的关键资源，3D NAND通过堆叠层数提升和控制算法优化支撑大容量、低成本需求，新型非易失存储在特定场景加快探索。互联部件加速向更高带宽、更低时延和更低功耗方向演进，交换芯片与高速网络能力持续提升，光互联和光电融合技术不断深化，CPO、OIO等新型形态被用于突破板级互联和系统扩展瓶颈。DPU作为面向数据中心基础设施卸载的新型处理器形态，正从早期的专用加速部件演进为数据中心体系结构中的关键算力单元，通过专用硬件方式卸载网络、存储、安全与虚拟化管理等任务，已成为提升系统能效和算力利用率的关键路径。
（二）计算架构与体系
计算架构总体呈现多路径并行、异构协同和可重构能力快速发展的态势。超节点、PD分离推理、异构混合加速器和可重构数据流架构不断演进，通过高带宽互联和算力单元灵活配置，实现大模型训练与推理的高性能和高能效。存算与系统级协同能力显著增强，存算一体技术将计算功能融入存储单元，减少数据搬运开销，显著提升算力能效。新型算力范式快速落地与产业化探索加速，量子计算、类脑计算、光计算等正从实验室研究加速迈向产业化探索的关键阶段。
（三）计算设备与系统
服务器体系正整体向异构化与系统级协同演进。通用服务器由CPU主导转向融合GPU、NPU、DPU等多加速器平台，智算服务器以加速器为核心，通过多卡高密度部署、液冷散热和低精度计算优化，支撑大模型训练与推理。端侧设备成为AI计算的重要延伸载体，AI手机、具身机器人、智能汽车与无人机等推动计算向端边侧下沉。存储与高速互联从系统瓶颈环节转变为架构创新重点，存储正逐步从被动配套部件转变为算力系统设计的重要变量，高速互联成为释放集群算力的核心纽带。软件体系向AI原生与云原生融合演进，操作系统强化异构资源调度与内生安全，数据库与中间件加速智能化与自动化，开发框架围绕自动并行、训推一体和云原生协同持续演进。
（四）计算设施与安全
智算中心加速由算力堆叠向体系化能力建设转变，超算中心在持续提升并行规模和峰值性能的同时，更加重视能效比、系统可靠性与长期稳定运行能力。芯片安全从单点防护走向全生命周期与体系化防护，整机安全成为算力基础设施稳定运行的重要保障。
三、先进计算重点技术发展情况
（一）计算处理器与关键部件
CPU围绕先进制程、多核化和异构计算、微架构优化等多技术路径发展，AI加速芯片则围绕更高算力密度、更低精度计算和更强系统级扩展能力快速演进。DPU作为面向数据中心基础设施卸载的新型处理器形态，正从早期的专用加速部件演进为数据中心体系结构中的关键算力单元。
存储部件正围绕更高带宽、更低功耗与算存协同持续演进，成为制约和支撑先进计算系统性能的关键基础。互联部件正由“数据传输通道”转变为“系统级算力基础设施”的关键组成，全球高端互联产业由少数头部企业主导，形成芯片－整机－光互联协同推进格局。
（二）计算架构与体系
异构计算正由多处理器并存迈向系统级一体化设计，成为支撑大模型与复杂数据密集型负载的核心模式。存算一体正由前沿探索技术逐步演进为面向高能效计算的重要体系结构方向，成为突破算力与能效瓶颈的潜在关键路径。可重构计算正由特定领域加速技术演进为面向多样化AI负载的重要架构方向。量子计算正从实验室研究加速迈向产业化探索的关键阶段，全球量子计算发展呈现“技术攻坚、应用探索与产业培育”三线并进的鲜明特征。类脑计算总体呈现以仿生机理牵引架构创新、以能效优势牵引场景落地的发展主线，正从科研探索走向系统化工程实现。光计算正作为后摩尔时代突破算力瓶颈的关键路径，从理论探索全面转向以大规模集成化与生态构建为核心的宏观演进阶段。
（三）计算设备与系统
通用服务器技术态势呈现出由传统通用算力向异构协同与智能调度融合演进的趋势。智算服务器由传统通用计算向以加速计算为中心、系统级异构协同优化演进的趋势。超算服务器技术态势呈现出由以通用处理器为主的高性能节点，向大规模并行、异构协同与系统级优化并重的方向演进。端侧设备正成为先进AI计算的重要承载形态，其技术演进逐步形成体系化方向。
存储技术方面，AI时代数据存储的作用从数据保险箱转向使能器，数据存储边界向AI数据平台跃升。高速互联技术方面，先进计算领域正经历从传统单点计算向大规模异构集群的深刻变革，高速互联技术已成为突破算力瓶颈的关键。
（四）计算设施与系统
基础软件方面，操作系统、数据库和中间件作为数字基础设施的三大核心底座，其技术演进正由单点性能优化转向以智能化、融合化和内生安全为核心的协同进化。开发/框架类软件方面，自动并行、训推一体与云原生深度融合成为框架演进主线。
智算中心正向以算力效率、系统协同和智能化服务能力为核心的方向演进。超算中心正由以峰值算力和单一计算性能为核心的建设模式，向面向应用效率、系统协同与智能化运维综合优化的方向演进。
（五）芯片安全与整机安全
芯片安全是保障计算设施可信性、数据安全与基础算力可靠运行的关键环节，涵盖从设计、制造到运行全生命周期的安全技术。整机安全主要围绕服务器、加速节点等整机设备在物理、固件、系统和运行层面的可信性与防护能力展开。
四、先进计算技术发展推进建议
加强关键核心技术研发，打造产业各方协同生态，推进先进计算标准制定，持续探索前沿技术落地。
