突發!新物種!AI盡頭是空間智能深度洞察研究報告!2025

前言:AI的“空間轉向”與新物種誕生的必然性

1.1 前言

2025年,人工智慧產業迎來歷史性轉折點——以大型語言模型(LLM)為代表的通用AI技術在文字互動、圖像生成等領域的突破已觸及天花板,而“空間智能”作為連接虛擬算力與物理世界的核心載體,正成為AI技術演進的終極方向。

史丹佛大學教授李飛飛在《從語言到世界:空間智能是AI的下一個前沿》中明確指出,當前AI系統困於“語言的世界”,缺乏對現實空間、物理規律與因果關係的真正理解,而空間智能將實現AI從“理解語言”到“理解世界”的跨越,成為AI攀登的下一座高峰。

這一轉向不僅催生了“AI+空間”融合的產業新物種,更重塑了全球算力產業鏈的競爭格局與需求結構。

本報告聚焦2025年AI與空間智能融合發展的核心議題,核心研究內容包括:

  • 空間智能的技術架構與“新物種”產業形態界定;
  • 全球及中國算力產業鏈的全景對比(上游晶片、中游算力服務、下游應用);
  • 空間智能驅動下的算力需求分層分析(行業、場景、算力形態);
  • 技術瓶頸與風險挑戰;
  • 未來發展趨勢與產業機遇。

報告依託2025年最新行業資料、政策檔案及企業實踐案例,兼具技術深度與產業指導價值,旨在為產業鏈參與者、投資者及政策制定者提供全景式洞察。

1.2 核心結論預覽

1. 技術演進:空間智能是AI的“終極形態”,其核心是建構融合幾何、物理與動態規則的“世界模型”,實現從被動分析到主動規劃的跨越,當前已進入技術突破與規模化應用的臨界點。

2. 產業新物種:催生三大類新物種形態——技術層的“空間大模型”、產品層的“具身智慧型手機器人”、服務層的“空間即服務(SPaaS)”,2025年全球相關市場規模已突破1.2兆元。

3. 算力格局:全球智能算力規模2025年達1980 EFLOPS,中國佔比37.8%(748 EFLOPS),算力結構從訓練主導向推理驅動切換,邊緣算力增速(CAGR 50%-60%)遠超雲端。

4. 產業鏈競爭:國外形成輝達、AMD雙寡頭格局,國內“一超多強”態勢顯現,國產晶片替代率2025年達41%,沐曦、壁仞等企業加速資本化處理程序。

5. 需求驅動:智慧城市、工業智能空間、自動駕駛是核心需求領域,生物醫藥、AR/VR等細分場景算力需求增速超200%,端側AI裝置出貨量2025年破5億台。

6. 挑戰與機遇:技術瓶頸集中於晶片製程、叢集互聯效率,地緣政治與能源約束加劇供需失衡;未來機遇在於異構算力協同、綠電算力基建及跨行業場景滲透。

第一章 概念界定:AI與空間智能的融合演進

1.1 空間智能的核心定義與技術內涵

空間智能(Spatial Intelligence)是指機器對物理空間進行感知、建模、推理、規劃並實現互動的綜合能力,其核心是將多模態感知資料轉化為對空間關係、物理規律與因果邏輯的理解,實現虛擬算力與物理世界的精準對應。

與傳統AI技術相比,空間智能具有三大核心特徵:

  • 一是多模態融合感知,整合LiDAR、攝影機、UWB、地理資訊等多源資料,實現釐米級定位與毫米級建模精度;
  • 二是動態世界建模,建構兼具語義與幾何屬性的3D動態場景,支援物理規則模擬與未來狀態預測;
  • 三是具身互動能力,依託“感知-決策-行動”閉環,實現與物理空間的自主協同互動。

從技術架構來看,空間智能的實現需建構“五層技術堆疊”:

  • 第一層底層為算力支撐層(雲端+邊緣+終端異構算力);
  • 第二層為感知硬體層(LiDAR、毫米波雷達、高畫質攝影機等);
  • 第三層為資料處理層(空間資料清洗、融合與標註);
  • 第四層為核心演算法層(3D生成模型、物理引擎、具身智能演算法);
  • 頂層為應用場景層(智慧城市、工業、自動駕駛等)。

其中,核心演算法層的“世界模型”是空間智能的技術核心,需突破現有LLM的範式侷限,實現語義關係與物理規律的統一理解。

1.2 AI向空間智能演進的邏輯必然性

AI技術的演進遵循“能力升級-場景拓展-需求倒逼”的邏輯,向空間智能轉向是技術發展與產業需求共同作用的必然結果。

從技術層面看,當前以LLM為代表的通用AI存在三大核心侷限:

  • 一是缺乏空間認知能力,即使是最新的多模態大模型,在估算距離、方向、大小等基礎空間屬性時表現不及隨機水平;
  • 二是物理規律認知缺失,無法穩定預測物體運動軌跡、碰撞關係等基本物理規則;
  • 三是動態連貫性不足,生成的視訊內容往往在幾秒內失去空間邏輯連貫性。這些侷限使得AI難以真正賦能需要與物理世界互動的場景,成為技術演進的“天花板”。

從產業需求來看,數字經濟與實體經濟的深度融合對AI提出了“落地物理世界”的迫切需求。智慧城市需要全域空間感知與智能調度,工業製造需要數字孿生與即時最佳化,自動駕駛需要高精度空間定位與動態決策,這些場景均要求AI具備空間認知與互動能力。

據測算,2025年全球需要空間智能支撐的產業規模已達5兆美元,佔數字經濟總量的28%,需求倒逼成為AI向空間智能轉向的核心驅動力。

從認知本質來看,空間智能是人類認知建構的“腳手架”,驅動著想像、創造與推理能力的形成。

李飛飛團隊的研究表明,空間智能是連接感知與行動的核心能力,人類通過空間認知實現停車測距、人群穿行等日常動作,其本質是“想像-感知-行動”的一體化過程。

AI作為模擬人類智能的技術體系,向空間智能演進是其逼近甚至超越人類認知能力的必然路徑,也是實現從“弱人工智慧”向“強人工智慧”跨越的關鍵環節。

1.3 空間智能的“新物種”形態界定

AI與空間智能的融合催生了三類具有顛覆性的產業新物種,這些新物種打破了傳統產業邊界,重構了價值創造模式:

1. 技術層新物種:空間大模型。區別於傳統LLM,空間大模型以“空間資料”為核心訓練素材,融合地理資訊、3D點雲、物理規則等資料,具備空間建模、動態預測與場景生成能力。例如,史丹佛大學World Labs研發的世界模型可在語義與幾何層面理解複雜3D場景,推理物理屬性與互動關係,並生成連貫可探索的虛擬空間。2025年,國內外已有12款空間大模型實現商用,其中GPT-5空間版、百度文心空間大模型等在建築設計、城市規劃領域的應用精準率達93.6%。

2. 產品層新物種:具身智慧型手機器人。依託空間感知與互動能力,具身智慧型手機器人實現了從“固定場景作業”到“全域自適應作業”的跨越,可在動態空間中自主規劃路徑、規避障礙並完成任務。典型案例包括亞馬遜倉庫智能分揀機器人(空間定位精度±2cm)、特斯拉Optimus人形機器人(具備家庭空間互動能力)、醫療微創手術機器人(空間操作精度±0.1mm)。2025年全球具身智慧型手機器人出貨量達120萬台,同比增長210%。

3. 服務層新物種:空間即服務(SPaaS)。將空間智能能力封裝為標準化服務,通過API介面向千行百業輸出,實現“空間能力的按需呼叫”。例如,華為盤古空間服務平台可提供城市全域空間建模、動態交通預測等服務,已接入200余個智慧城市項目;GoogleEarth Engine空間服務平台為農業、環保領域提供土地利用監測、災害預警等服務,全球使用者超500萬。2025年全球SPaaS市場規模達2000億元,預計2030年突破1.2兆元。

1.4 空間智能的發展階段與2025年關鍵節點

空間智能的發展可劃分為四個階段:技術探索期(2015-2020年)、技術突破期(2021-2025年)、規模化應用期(2026-2030年)、成熟普及期(2030年後)。

2025年正處於“技術突破期”向“規模化應用期”過渡的關鍵節點,呈現三大標誌性特徵:

1. 技術突破節點:3D生成模型、物理引擎與具身智能演算法實現融合,空間大模型的場景理解精準率突破90%,邊緣算力支援毫秒級空間響應(延遲≤10ms)。例如,UWB+LiDAR復合定位技術市場滲透率達35%,實現釐米級定位精度;液冷技術普及使智算中心PUE降至1.1以下,支撐單機櫃算力密度達5P Flops。

2. 產業落地節點:核心應用場景實現規模化落地,智慧城市試點項目覆蓋全國89%地級市,北京、上海、深圳等超大城市完成全域智能空間基礎設施建設;工業數字孿生工廠覆蓋率突破60%,生產線綜合效率(OEE)平均提升18個百分點;全屋智能滲透率達12.3%,華為鴻蒙生態與小米AIoT平台連接裝置突破8億台。

3. 政策與資本節點:全球主要經濟體出台空間智能專項政策,中國《智能空間產業發展行動計畫(2025-2030)》明確培育30家以上獨角獸企業,組建國家級智能空間創新中心;美國《晶片與科學法案》投500億美元用於算力基建,重點支援空間智能相關晶片研發;歐盟“數字羅盤計畫”建100個百億億次超算節點,支撐空間智能場景落地。資本市場熱度攀升,2025年國內算力晶片企業迎來上市潮,摩爾線程、沐曦股份等相繼登陸科創板,融資規模超40億元。

第二章 技術架構:空間智能的核心技術體系與算力支撐

2.1 核心技術堆疊:從感知到互動的全鏈路拆解

2.1.1 感知層技術:多模態融合與高精度定位

感知層是空間智能的“眼睛”,核心目標是獲取物理空間的多維度資料,實現高精度、高可靠的空間感知。當前主流技術方向為多模態感測器融合,整合LiDAR、毫米波雷達、高畫質攝影機、UWB、IMU(慣性測量單元)及地理資訊系統(GIS)資料,彌補單一感測器的侷限性。例如,LiDAR具備高精度3D測距能力,但受天氣影響較大;攝影機可獲取豐富語義資訊,但測距精度不足;UWB適合室內短距離定位,室外表現較差。

通過多模態融合演算法,可實現“全天候、全場景、高精度”的空間感知。

關鍵技術突破包括:

  • 一是LiDAR技術的成本下降與性能提升,2025年車規級LiDAR單價降至500美元以下,探測距離突破300米,點雲密度達300萬點/秒;
  • 二是UWB+LiDAR復合定位技術,結合兩者優勢,實現室內外無縫切換定位,精度達±2cm,2028年市場滲透率預計達68%;
  • 三是多模態資料融合演算法,基於Transformer架構的融合模型可有效處理異構資料,提升感知精準率,在複雜交通場景中目標識別精準率達99.2%。

2.1.2 建模層技術:3D動態場景與數字孿生

建模層是空間智能的“大腦中樞”,核心是將感知資料轉化為結構化的空間模型,實現對物理世界的精準對應。

技術方向分為靜態建模與動態建模兩類:靜態建模聚焦空間幾何結構的重建,如建築、道路、地形等;動態建模聚焦空間中物體的運動狀態與互動關係,如車輛、行人、裝置等。數字孿生是建模層的典型應用,通過“物理實體-虛擬模型-資料鏈路-服務應用”的閉環,實現物理空間與虛擬空間的即時同步。

關鍵技術突破包括:

  • 一是3D生成模型,基於擴散模型與Transformer的融合架構,可快速生成高保真3D場景,例如史丹佛大學Marble平台允許創作者無需傳統3D建模工具,快速建立和編輯完整的虛擬世界;
  • 二是動態場景預測演算法,結合物理引擎與深度學習,可預測空間中物體的運動軌跡,預測準確率達95%以上,為自動駕駛、機器人導航提供支撐;
  • 三是輕量化建模技術,針對邊緣端裝置算力有限的問題,提出輕量化3D模型架構,模型體積壓縮70%以上,可在手機、邊緣閘道器等裝置上即時運行。

2.1.3 決策層技術:空間推理與具身智能演算法

決策層是空間智能的“決策核心”,核心是基於空間模型進行推理、規劃與決策,實現從“理解空間”到“利用空間”的跨越。核心技術包括空間推理演算法、路徑規劃演算法與具身智能決策演算法。

空間推理演算法聚焦空間關係的邏輯判斷,如“物體A在物體B的左側”“路徑C比路徑D短20米”等;路徑規劃演算法聚焦動態環境下的最優路徑選擇,如自動駕駛中的避障路徑規劃、機器人的倉儲分揀路徑規劃;具身智能決策演算法聚焦“感知-行動”閉環,使智能體能夠根據空間環境變化調整行動策略。

關鍵技術突破包括:

  • 一是空間大模型的推理能力提升,GPT-5空間版、文心空間大模型等可基於3D場景進行複雜推理,如建築結構安全性評估、城市交通流量最佳化;
  • 二是強化學習在路徑規劃中的應用,通過模擬海量空間場景訓練模型,使智能體在動態環境中(如擁堵路段、突發障礙)快速找到最優路徑,規劃效率提升40%以上;
  • 三是人機協同決策技術,結合人類經驗與AI推理能力,在醫療手術、工業操作等高精度場景中實現“人機互補”,降低操作風險。

2.1.4 互動層技術:無感化與人機協同

互動層是空間智能的“輸出介面”,核心是實現智能體與物理空間、人類的高效互動。

技術方向分為兩類:

  • 一是智能體與物理空間的互動,如機器人的機械臂操作、自動駕駛汽車的轉向與制動;
  • 二是智能體與人類的互動,如語音互動、手勢互動、腦機介面等。當前發展趨勢是“無感化互動”,即智能體通過感知人類行為、情緒等訊號,主動提供服務,無需人類主動觸發。

關鍵技術突破包括:

  • 一是手勢與姿態識別技術,基於電腦視覺的即時姿態捕捉精度達98%,可實現對機器人的手勢控制、智能座艙的姿態互動;
  • 二是語音互動的空間化,結合空間聲學技術,實現多區域語音識別,區分不同位置的說話人,在智慧辦公場景中支援多人同時語音指令;
  • 三是腦機介面技術,在高端辦公、醫療場景中實現腦電波控制,2029年商用化率預計突破15%。

2.2 算力支撐體系:雲端-邊緣-終端的異構協同

空間智能的全鏈路技術落地離不開算力支撐,其算力需求具有“高並行、低延遲、異構化”的特徵:

  • 高並行源於多模態感測器的海量資料(如LiDAR每秒產生數十GB資料);
  • 低延遲源於即時互動需求(如自動駕駛需≤10ms的決策延遲);
  • 異構化源於不同任務對算力的差異化需求(如建模需GPU的平行計算能力,推理需ASIC的高能效比)。

為此,空間智能建構了“雲端-邊緣-終端”三級異構算力協同體系,各層級功能與算力形態如下:

2.2.1 雲端算力:大規模訓練與全域調度

雲端算力是空間智能的“核心算力底座”,主要承擔空間大模型訓練、全域空間資料處理、跨區域調度等重算力任務。2025年全球雲端智能算力佔比70%-75%,單叢集算力達50 EFLOPS,可支撐萬卡級GPU叢集進行空間大模型預訓練。例如,GPT-5空間版的訓練需萬卡級GPU叢集,單次訓練成本超千萬美元,訓練過程消耗算力達100 EFLOPS·天。

雲端算力的核心技術方向是異構計算與叢集互聯最佳化。異構計算整合GPU、CPU、NPU、TPU等多種晶片,發揮不同晶片的優勢;叢集互聯技術通過高速互聯匯流排(如輝達NVLink、國產昇騰高速互聯匯流排)提升叢集通訊效率,當前萬卡級叢集互聯效率達60%-70%,仍是算力擴展的主要瓶頸。

為支撐雲端算力需求,全球智算中心建設加速,中國“東數西算”工程建成8大算力樞紐,2025年新增算力60%以上集聚國家樞紐節點,新建大型資料中心綠電佔比超80%。

2.2.2 邊緣算力:即時推理與本地決策

邊緣算力是空間智能的“即時響應核心”,部署於靠近物理空間的邊緣節點(如基站、智能路側裝置、工業閘道器),主要承擔即時推理、本地資料處理、低延遲決策等任務。邊緣算力的核心優勢是低延遲,可將資料傳輸與處理延遲控制在毫秒級,滿足自動駕駛、工業即時控制等場景需求。2025年邊緣算力佔比約15%-20%,2030年將升至30%-35%,2025-2030年CAGR達50%-60%,邊緣AI晶片市場規模達150億美元。

邊緣算力的核心技術方向是高能效比晶片與輕量化演算法。邊緣裝置通常受限於功耗與體積,需要高能效比的專用晶片(如ASIC、NPU);同時,通過模型輕量化(剪枝、量化、蒸餾)降低推理算力需求。例如,華為昇騰310B邊緣晶片能效比達200 TOPS/W,可支撐智能路側裝置的即時目標識別;特斯拉D1晶片專為自動駕駛邊緣計算設計,單晶片算力達362 TOPS,滿足車載即時決策需求。

2.2.3 終端算力:本地感知與輕量化互動

終端算力是空間智能的“末端感知核心”,部署於終端裝置(如智慧型手機、智能手錶、小型機器人),主要承擔本地感知資料預處理、輕量化互動等任務。終端算力的核心需求是低功耗與小型化,滿足移動裝置的續航與體積要求。2025年終端算力佔比約5%-10%,智慧型手機AI算力達10 TOPS以上,車載計算平台增速超40%。

終端算力的核心技術方向是整合化晶片與低功耗演算法。整合化晶片將CPU、GPU、NPU等功能整合於單一晶片(如手機SoC),提升整合度與能效比;低功耗演算法通過最佳化計算流程,降低資料處理的功耗。例如,蘋果A18 Pro晶片整合神經網路引擎,算力達35 TOPS,可支撐手機端3D場景掃描與AR互動;小米澎湃C2晶片專為智能穿戴裝置設計,能效比達150 TOPS/W,滿足長期續航需求。

2.2.4 異構協同技術:算力資源的高效調度

雲端-邊緣-終端的算力協同是空間智能高效運行的關鍵,核心技術是統一調度平台與高速通訊網路。統一調度平台通過算力感知、任務拆分與資源分配,實現“任務在最合適的算力節點運行”:重算力任務(如模型訓練)分配至雲端,即時任務(如自動駕駛推理)分配至邊緣,輕量化任務(如本地感知)分配至終端。高速通訊網路是協同的基礎,5G-A網路支撐的毫秒級空間感知系統實現釐米級定位精度,光互聯技術升級推動CPO市場2025-2027年CAGR達78%,OCS CAGR達120%。

當前異構協同的關鍵突破是“算力網路”技術,通過軟體定義網路(SDN)、網路功能虛擬化(NFV)等技術,將分散的算力資源整合為“算力池”,實現跨區域、跨層級的算力調度。例如,中國電信“天翼算力網路”已接入20個省級算力樞紐,實現算力資源的按需調度;中國移動“算力網路”支撐智慧城市場景下的邊緣-雲端算力協同,降低資料傳輸成本30%以上。

2.3 2025年技術突破與瓶頸:從可用到好用的差距

2.3.1 關鍵技術突破清單

1. 感測器技術:車規級LiDAR單價降至500美元以下,探測距離突破300米;UWB+LiDAR復合定位精度達±2cm;高畫質攝影機影格率突破240fps,低光照環境識別精準率達98%。

2. 建模技術:3D生成模型生成效率提升10倍,高保真3D場景生成時間從小時級降至分鐘級;動態場景預測準確率達95%以上,預測時長從1秒擴展至5秒。

3. 演算法技術:空間大模型參數規模突破兆級,場景理解精準率達93.6%;輕量化模型體積壓縮70%以上,邊緣端推理延遲≤10ms。

4. 算力技術:晶片製程推進至3nm/2nm,輝達B200性能較H100翻倍;國產晶片(昇騰910B、寒武紀590)替代率達41%;液冷技術普及使PUE降至1.1以下,能耗降40%。

5. 通訊技術:5G-A網路實現10Gbps下行速率,毫秒級傳輸延遲;CPO技術實現光電器件與晶片的整合,通訊頻寬提升5倍。

2.3.2 核心技術瓶頸

1. 晶片技術瓶頸:晶片製程逼近物理極限,2nm以下製程成本指數級上升,性能提升放緩;高端晶片受地緣政治影響供給受限,全球GPU供需缺口15%-20%。

2. 叢集互聯瓶頸:萬卡級叢集互聯效率僅60%-70%,成為算力擴展的主要障礙;儲存頻寬與算力增長不匹配,CXL協議普及尚需時間,資料傳輸延遲影響大規模訓練效率。

3. 演算法泛化瓶頸:空間大模型的場景泛化能力不足,在陌生環境中的精準率下降20%-30%;動態場景中突發情況(如交通事故、極端天氣)的預測能力薄弱。

4. 資料質量瓶頸:空間資料標註成本高,3D資料標註單價是2D資料的5倍以上;多源資料格式不統一,資料融合難度大;隱私保護要求提升,空間資料採集與使用受限。

5. 能源約束瓶頸:智算中心能耗激增,2026年資料中心IT電力需求達96GW,配套電力設施建設壓力大;邊緣與終端裝置功耗控制仍需突破,影響續航能力。

第三章 全球算力產業鏈全景分析:競爭格局與技術路線

3.1 算力產業鏈結構:從上游核心硬體到下游應用

算力產業鏈圍繞“算力生產-算力服務-算力應用”形成完整生態,分為上游核心硬體、中游算力服務、下游應用三大環節,各環節相互支撐、協同發展。上游核心硬體是算力生產的基礎,中游算力服務是算力流通的載體,下游應用是算力需求的來源,三者共同構成“硬體支撐-服務賦能-應用驅動”的產業閉環。2025年全球算力產業鏈規模達6.5兆美元,其中上游硬體佔比45%,中游服務佔比35%,下游應用佔比20%。

3.1.1 上游核心硬體:算力的“物理基礎”

上游核心硬體包括晶片、伺服器、感測器、光模組、儲存裝置等,其中晶片是核心中的核心,佔上游硬體成本的50%以上。晶片環節分為通用晶片(CPU、GPU)、專用晶片(ASIC、NPU、TPU)、可程式設計晶片(FPGA)三類,分別適用於不同算力場景:GPU主導訓練場景,2027年市場規模達5000-6000億美元;ASIC在推理場景優勢擴大,2027年市場規模280億美元,佔AI晶片市場35%;NPU/TPU等專用晶片快速滲透,2025年市場規模850億美元。

伺服器環節聚焦智算伺服器,搭載多顆AI晶片,支援大規模平行計算,2025年全球智算伺服器市場規模達1200億美元,同比增長45%。感測器環節是空間智能的專屬硬體,LiDAR、毫米波雷達等空間感知感測器市場規模達300億美元,同比增長60%。光模組環節支撐高速通訊,2025年CPO市場規模達50億美元,OCS市場規模達20億美元。儲存裝置環節聚焦高速儲存(如HBM、SSD),HBM3E記憶體頻寬達19.6TB/s,2025年市場規模達150億美元。

3.1.2 中游算力服務:算力的“流通載體”

中游算力服務包括算力基礎設施(智算中心、邊緣節點)、算力營運服務(雲算力、邊緣算力租賃)、算力賦能服務(模型訓練、資料處理)等。智算中心是中游核心基礎設施,2025年全球智算中心數量達1200個,中國佔比40%,“東數西算”工程8大算力樞紐集聚60%以上新增算力。算力租賃服務是當前最熱門的細分領域,受益於大模型訓練與推理需求爆發,2025年全球算力租賃市場規模達800億美元,同比增長80%。

算力賦能服務聚焦專業化算力解決方案,為下遊客戶提供定製化的模型訓練、資料處理服務,頭部企業包括亞馬遜AWS、微軟Azure、阿里雲、騰訊雲等。此外,算力網路服務快速發展,通過整合分散算力資源,實現算力的跨區域調度,2025年全球算力網路服務市場規模達300億美元。

3.1.3 下游應用:算力的“需求來源”

下游應用分為空間智能專屬應用與通用AI應用兩類,其中空間智能專屬應用是核心增長引擎,包括智慧城市、工業智能空間、自動駕駛、AR/VR、智能醫療等。2025年空間智能相關應用佔算力需求的35%,其中智慧城市佔比最高(12%),工業智能空間次之(8%),自動駕駛(7%)、AR/VR(4%)、智能醫療(4%)緊隨其後。通用AI應用包括網際網路內容生成、金融風控、生物醫藥研發等,佔算力需求的65%,其中網際網路行業佔算力採購的60%,阿里、騰訊等頭部企業未來三年AI投資超5000億。

3.2 國外算力產業鏈:雙寡頭主導與技術引領

3.2.1 美國:全產業鏈主導,技術壁壘高築

美國是全球算力產業鏈的領導者,在晶片、伺服器、算力服務等核心環節佔據主導地位,形成“晶片-軟體-服務-應用”的全產業鏈優勢。晶片環節,輝達、AMD形成雙寡頭格局,佔據全球AI晶片市場的70%以上份額。

  • 輝達2025年推出Blackwell B200晶片,採用“單封裝雙芯粒”路線,算力密度和記憶體頻寬達行業極致,性能較H100翻倍,並拋出2026–2027路線圖,Vera Rubin與Rubin Ultra即將推出,Rubin推理峰值50 PFLOPS、HBM4記憶體288GB,FP4稀疏算力是B200的2.5倍。
  • AMD採用Chiplet思路,MI350系列採用CDNA4架構、台積電第二代3nm工藝,配備288GB HBM3E記憶體,峰值2.3 PFLOPS,與B200直接競爭,2026年的MI400將邁入2nm,配備432GB HBM4記憶體,目標直指Rubin。

算力服務環節,亞馬遜AWS、微軟Azure、GoogleCloud佔據全球雲算力市場的65%份額,其中AWS的Trainium晶片專為模型訓練設計,Inferentia晶片專為推理設計,形成“自研晶片+雲服務”的閉環;微軟Azure與輝達深度合作,推出Azure ND H100 v5虛擬機器,支援萬卡級叢集訓練;GoogleCloud推出TPU v5e晶片,能效比提升2倍,支撐空間大模型訓練。

  • 應用環節,美國在自動駕駛、AR/VR、生物醫藥等空間智能相關領域領先,特斯拉Autopilot採用自研D1晶片與多模態感知技術,自動駕駛Level 4等級的測試里程突破10億英里;
  • Meta的Quest 3 VR裝置搭載空間感知晶片,實現高精度空間定位與虛擬場景融合;
  • OpenAI與生物醫藥企業合作,利用空間大模型加速藥物研發,分子結建構模效率提升10倍。

政策與資本支援方面,美國《晶片與科學法案》投500億美元用於算力基建,重點支援AI晶片研發與智算中心建設;國防部、能源部等部門持續投入資金支援空間智能相關技術研發;資本市場對算力企業的估值溢價顯著,輝達市值突破3兆美元,成為全球市值最高的企業之一。

3.2.2 歐盟:政策驅動,聚焦協同與綠色

歐盟算力產業鏈以政策驅動為核心,聚焦算力協同與綠色低碳,試圖通過“聯合創新”突破美國技術壟斷。

晶片環節,歐盟缺乏具有全球競爭力的晶片企業,主要依賴輝達、AMD等美國企業,同時通過“歐洲晶片計畫”投入430億歐元支援本土晶片研發,目標2030年本土晶片產能佔全球20%。

重點發展方向為專用晶片,如用於工業智能空間的ASIC晶片、用於自動駕駛的邊緣晶片。

算力基礎設施環節,歐盟“數字羅盤計畫”提出建設100個百億億次超算節點,支撐空間智能、氣候變化、生物醫藥等領域的科研與應用;推動“歐洲算力聯盟”(EUC)建設,整合成員國算力資源,實現跨區域算力協同。

2025年歐盟已建成20個超算節點,其中芬蘭LUMI超算、德國JUWELS超算躋身全球前十,支援工業數字孿生、城市空間規劃等場景。

應用環節,歐盟聚焦智慧城市與工業4.0,推出“智慧城市和社區創新夥伴關係”計畫,支援200個智慧城市試點項目;德國“工業4.0”戰略推動工業智能空間落地,西門子數字孿生工廠覆蓋率達70%,生產線效率提升20%以上;法國在智能交通領域領先,巴黎建成全域智能交通管理系統,交通擁堵率下降30%。

綠色算力是歐盟的核心特色,提出2030年資料中心全生命周期碳排放量較2020年下降50%,新建智算中心綠電佔比超90%;推廣液冷、風能、太陽能等綠色技術,芬蘭LUMI超算採用水力發電,PUE降至1.05以下,為全球最低之一。

3.2.3 其他國家:差異化佈局,依附核心市場

日本聚焦機器人與智能感測領域,索尼、松下等企業在LiDAR、毫米波雷達等感測器技術上具有優勢,索尼Vision-S電動概念車搭載28個感測器,實現高精度空間感知;軟銀集團投資大量具身智慧型手機器人企業,推動空間智能在服務機器人領域的應用。政策方面,日本《數字社會推進基本法》投入200億美元支援算力基建,目標2025年智能算力規模達100 EFLOPS。

韓國聚焦晶片與終端裝置,三星電子在晶片製造領域具有優勢,2025年實現3nm製程量產,為輝達、AMD提供代工服務;SK海力士在HBM記憶體領域佔據全球40%份額,支撐高端AI晶片的記憶體需求;三星Galaxy S25手機搭載自研NPU晶片,算力達40 TOPS,支援AR空間互動。

其他開發中國家主要依附歐美核心市場,通過承接算力服務外包、引進技術等方式發展,如印度、東南亞國家聚焦算力服務外包,為歐美企業提供資料標註、模型訓練輔助服務;巴西、南非等國家推動智慧城市試點,引進歐美成熟技術與裝置。

3.3 中國算力產業鏈:自主可控加速,“一超多強”格局顯現

3.3.1 上游核心硬體:國產替代加速,突破關鍵瓶頸

晶片環節,中國形成“一超多強”的格局,昇騰系列晶片扮演“頭雁”角色,搭建“晶片-框架-叢集-應用”的四級閉環,已支援建造多個萬卡級叢集,2025年推出384卡超節點新形態,最大算力可達300 PFLOPS,配備創新的高速互聯匯流排,大幅提升大模型訓推效率。寒武紀聚焦AI專用晶片,2024年四季度首次實現單季度盈利,2025年前三季度營收46.07億元,同比增長2386.38%,歸母淨利潤16.05億元,核心產品寒武紀590替代率達15%。

國產GPU“四小龍”(摩爾線程、沐曦股份、壁仞科技、燧原科技)加速崛起,2025年迎來上市潮:摩爾線程12月5日登陸科創板,上市首日股價躋身A股Top 3,市值3595億元,業務覆蓋AI智算、圖形渲染和智能座艙SoC晶片等領域;沐曦股份12月17日登陸科創板,總募資規模約41.97億元,核心產品曦雲C600性能介於A100和H100之間,實現全流程國產供應鏈閉環,2026年上半年正式量產;壁仞科技港股IPO獲備案,聚焦高性能通用GPU,公開融資總額超50億元;燧原科技啟動上市輔導,擬在科創板上市。

其他硬體環節,中國在伺服器、光模組、感測器等領域具有全球競爭力:伺服器領域,浪潮資訊、華為佔據全球智算伺服器市場的25%份額,浪潮AI伺服器出貨量全球第一;光模組領域,中際旭創、天孚通信在CPO、OCS等技術上領先,2025年全球市場份額達30%;感測器領域,華為、大疆創新在LiDAR領域突破,車規級LiDAR單價降至800元以下,國內市場份額達20%。

3.3.2 中游算力服務:基建領先,服務生態完善

算力基礎設施方面,中國“東數西算”工程成效顯著,建成8大算力樞紐、10個國家資料中心叢集,2025年新增算力60%以上集聚國家樞紐節點,新建大型資料中心綠電佔比超80%。截至2025年3月底,中國智能算力規模達748 EFLOPS,預計2026年達1460.3 EFLOPS,2028年達2781.9 EFLOPS。頭部智算中心包括華為昇騰AI計算中心、阿里達摩院智算中心、騰訊智算中心等,其中華為昇騰AI計算中心已在全國建成20個節點,總算力達500 EFLOPS。

算力服務方面,阿里雲、騰訊雲、百度智能雲、華為雲佔據國內雲算力市場的80%份額:阿里雲推出“飛天智算平台”,支援萬卡級大模型訓練,服務超10萬家企業;騰訊雲推出“混元智算平台”,整合自研晶片與輝達晶片,提供彈性算力租賃服務;百度智能雲“千帆大模型平台”聚焦空間大模型服務,已接入百度文心空間大模型等20餘款行業大模型;華為雲“盤古算力平台”依託昇騰晶片,提供全端國產化算力服務。

算力網路方面,中國營運商牽頭推動算力網路建設,中國電信“天翼算力網路”、中國移動“算力網路”、中國聯通“智慧算力網路”已實現全國主要城市覆蓋,支援算力的按需調度與跨省互聯。2025年國內營運商算力投資增20%以上,算力核心產業規模2026年達2.6兆元,帶動相關產業超12兆元。

3.3.3 下游應用:場景豐富,規模化落地加速

中國空間智能應用場景豐富,智慧城市、工業智能空間、智能家居、自動駕駛等領域均實現規模化落地:智慧城市領域,試點項目覆蓋全國89%地級市,北京、上海、深圳等超大城市完成全域智能空間基礎設施建設,城市治理響應速度提升70%,能耗管理效率提高45%;工業智能空間領域,數字孿生工廠覆蓋率突破60%,基於邊緣計算的即時最佳化系統使生產線OEE平均提升18個百分點;智能家居領域,全屋智能滲透率達12.3%,華為鴻蒙生態與小米AIoT平台連接裝置突破8億台;自動駕駛領域,百度Apollo、小鵬汽車、理想汽車等企業的Level 3等級自動駕駛車型實現量產,Level 4等級在特定區域試點營運。

政策支援方面,中國出台多項專項政策推動算力與空間智能產業發展:《智能空間產業發展行動計畫(2025-2030)》明確培育30家以上獨角獸企業,組建國家級智能空間創新中心,完成73項行業標準制定;《“十四五”數字經濟發展規劃》要求2025年智能家居市場滲透率達到40%;《建築節能與智能化發展綱要》提出2030年新建建築智能化系統覆蓋率達90%以上,存量建築改造率不低於60%。

3.4 國內外產業鏈對比:差距與優勢並存

3.4.1 核心差距:高端晶片與生態建構

1. 高端晶片技術差距:國外晶片製程已推進至2nm,輝達B200、AMD MI350等產品性能領先,國內最先進製程為3nm,昇騰910B、沐曦C600等產品性能介於A100和H100之間,與最新產品存在一代差距;晶片架構設計能力不足,國外企業擁有成熟的GPU架構(如輝達CUDA架構),國內架構生態尚在建構。

2. 軟體生態差距:國外形成“晶片-框架-應用”的完整生態,輝達CUDA生態擁有數百萬開發者,支援各類AI框架與應用;國內生態較為分散,昇騰MindSpore、百度飛槳等框架的開發者數量與應用覆蓋度不足,跨框架相容性差。

3. 高端感測器差距:LiDAR、毫米波雷達等高端感測器的核心元器件(如雷射發射器、探測器)依賴進口,國內企業在精度、可靠性等方面存在差距,車規級LiDAR的國外品牌市場份額達80%。

3.4.2 中國優勢:市場規模與政策支援

1. 龐大的市場需求:中國是全球最大的算力與空間智能應用市場,2025年智能算力規模佔全球37.8%,智慧城市、工業製造等場景的需求規模全球領先,為本土企業提供了廣闊的試錯與迭代空間。

2. 強有力的政策支援:國家層面出台多項專項政策,從算力基建、技術研發、標準制定到應用推廣全方位支援,“東數西算”工程、新基建戰略等為產業發展提供了充足的資金與資源保障。

3. 完善的製造業基礎:中國擁有全球最完整的電子資訊製造業產業鏈,在伺服器、光模組、終端裝置等硬體製造領域具有全球競爭力,可支撐算力產業鏈的本地化生產與成本控制。

4. 快速的迭代速度:本土企業在應用場景落地方面迭代速度快,能夠快速響應客戶需求,在智慧城市、工業智能空間等細分場景形成差異化優勢。

3.4.3 未來競爭焦點:異構算力與生態協同

未來全球算力產業鏈的競爭焦點將集中在異構算力協同與生態建構:

  • 一是異構算力晶片的研發,整合GPU、CPU、NPU等多種晶片優勢,提升算力能效比;
  • 二是統一調度平台的建設,實現雲端-邊緣-終端的算力協同;
  • 三是開放生態的建構,通過開源框架、開發者社區等吸引全球開發者,擴大應用覆蓋度;
  • 四是綠色算力的突破,通過液冷、綠電等技術降低能耗,提升產業可持續性。

第四章 算力需求分析:空間智能驅動的分層需求與增長邏輯

4.1 算力需求總體特徵:規模爆發與結構分化

2025年全球算力需求呈現“規模爆發式增長”與“結構差異化分化”的雙重特徵。

從規模來看,全球智能算力規模達1980 EFLOPS,較2023年增長5倍,其中空間智能相關算力需求達693 EFLOPS,佔比35%,成為核心增長引擎。IDC測算2025年全球AI模型訓練與推理算力需求650 EFLOPS,多模態模型貢獻60%算力增量,而空間智能是多模態模型的核心應用場景。

從結構來看,算力需求呈現三大分化趨勢:

  • 一是訓練與推理分化,訓練算力2025-2027年CAGR 25%-30%,主要用於GPT-5等兆級空間大模型預訓練;推理算力同期CAGR 90%-100%,為訓練的近4倍,2028年規模超訓練,成為算力增長主力,主要源於空間智能應用的規模化落地(如自動駕駛推理、智能路側感知)。
  • 二是算力形態分化,雲端算力佔比70%-75%,但邊緣算力增速(CAGR 50%-60%)遠超雲端,終端算力穩步增長,形成“雲端重訓練、邊緣重推理、終端重感知”的格局。
  • 三是行業需求分化,網際網路行業仍佔主導(60%),但金融、醫療、自動駕駛、工業模擬等場景增速超行業平均,生物醫藥AI模型訓練需求同比增210%。

算力需求的增長邏輯可總結為“技術驅動-場景牽引-政策護航”三大核心要素:

  • 技術驅動方面,空間大模型參數規模從千億級邁向兆級,GPT-5級空間模型訓練需萬卡級GPU叢集,單次訓練成本超千萬美元,倒逼算力規模提升;
  • 場景牽引方面,智慧城市、自動駕駛等場景的規模化落地,帶來海量即時推理需求,Token消耗激增,中信證券預計2030年全球Token消耗為2025年的100-340倍,推理算力規模為2025年的65-220倍;
  • 政策護航方面,全球主要經濟體出台算力基建支援政策,中國“東數西算”、美國《晶片與科學法案》、歐盟“數字羅盤計畫”等為算力需求增長提供保障。

4.2 分行業算力需求:核心場景與量化分析

4.2.1 智慧城市:全域感知與智能調度的算力盛宴

智慧城市是空間智能的核心應用場景,算力需求源於全域空間感知、數字孿生建模、智能調度決策三大環節,2025年算力需求達180 EFLOPS,佔空間智能總算力的25.9%。具體場景包括智能交通、智能安防、智能市政、智慧能源等:

1. 智能交通:核心需求是即時交通感知與動態調度,單條智能路側裝置(含LiDAR、攝影機、雷達)每秒產生10GB資料,需邊緣算力進行即時處理(目標識別、軌跡預測),單路裝置推理算力需求達10 TOPS;城市級智能交通調度平台需雲端算力進行全域最佳化,一線城市(如北京、上海)調度平台的雲端算力需求達5 EFLOPS。2025年智能交通領域算力需求達80 EFLOPS,同比增長70%。

2. 智能安防:核心需求是全域視訊監控與異常行為識別,超大城市的視訊監控點位超10萬個,單個點位需0.5 TOPS推理算力,邊緣端總算力需求達5 EFLOPS;雲端需進行視訊資料回溯分析與模型訓練,算力需求達2 EFLOPS。2025年智能安防領域算力需求達15 EFLOPS,同比增長50%。

3. 數字孿生城市:核心需求是全域3D建模與動態模擬,超大城市全域數字孿生建模需處理PB級空間資料,訓練算力需求達10 EFLOPS;動態模擬需即時更新城市狀態,推理算力需求達5 EFLOPS。2025年數字孿生城市領域算力需求達30 EFLOPS,同比增長100%。

4. 智慧能源:核心需求是電網、管網的空間監測與最佳化調度,城市級電網數字孿生需處理海量感測器資料,推理算力需求達3 EFLOPS;能源調度最佳化模型訓練需1 EFLOPS算力。2025年智慧能源領域算力需求達8 EFLOPS,同比增長60%。

政策驅動是智慧城市算力需求增長的核心動力,中國《智能空間產業發展行動計畫(2025-2030)》要求2025年前完成200個智慧城市試點建設,配套財政補貼規模超800億元;住建部《建築節能與智能化發展綱要》提出2030年新建建築智能化系統覆蓋率達90%以上。 (AI雲原生智能算力架構)