中原证券报告对AI驱动的算力需求增长进行深度分析。2022年11月OpenAI推出ChatGPT，大模型加速发展拉开序幕。2023Q2开始英伟达数据中心收入持续上涨，三大芯片厂商（英伟达、AMD、英特尔）数据中心收入2022Q4至2024Q4增长342%。全球科技厂商持续加大算力资本投入，美国5大科技厂商2025年资本开支再创新高，国内阿里未来三年将投入超3800亿元建设云和AI硬件基础设施。推理模型将Scaling向后训练和推理阶段转移，AI应用爆发将驱动推理需求成为算力增长新引擎。
大模型技术催生算力需求爆发性增长
大模型遵循Scaling Law，在增大模型参数数量、训练数据、计算量时带来系统能力稳步增长。OpenAI大模型参数从GPT的1.17亿增长至GPT-4的1.8万亿，训练数据从BooksCorpus扩展至海量互联网数据。模型参数达到一定量级后会涌现出显著能力提升。
主流大模型训练算力需求持续攀升。GPT-3训练算力约3640 PFlop/s-day，GPT-4估算超2.5万PFlop/s-day。模型参数量从1750亿（GPT-3）增长至1.8万亿（GPT-4），训练算力需求增长近7倍。2023年AI大模型训练需求暴增，英伟达产能难以满足市场需求。
从芯片厂商收入来看，AI需求带来了数据中心芯片收入的爆发式增长。2023Q2开始英伟达数据中心收入持续上涨。英伟达、AMD、英特尔三大主要芯片厂商数据中心收入从2022Q4至2024Q4增长了342%。英伟达凭借CUDA生态建立强大壁垒——全球主流深度学习框架都基于CUDA加速，自CUDA推出以来累计投入近100亿美元。
全球主要大模型参数与训练算力对比| 模型 | 发布时间 | 参数规模 | 训练算力（估算） |
|---|
| GPT | 2018.6 | 1.17亿 | — |
| GPT-2 | 2019.2 | 15亿 | — |
| GPT-3 | 2020.5 | 1750亿 | ~3640 PFlop/s-day |
| GPT-4 | 2023.3 | 1.8万亿 | ~25000+ PFlop/s-day |
推理模型将Scaling向后训练和推理阶段转移
以OpenAI o1为代表的推理模型的出现，探索出了大模型能力提升的新路径。此前大模型在逻辑推理能力方面能力不足，而o1有效提升了大模型解决科学、编码、数学和类似领域复杂问题的能力。
推理模型改变了原有大模型在预训练上Scaling的范式，将算力开销进一步向后训练和推理阶段转移。以DeepSeek-V3为例，预训练阶段训练时间266.4万H800 GPU小时，文本延伸需要11.9万GPU小时，而后训练只需要0.5万GPU小时，预训练仍占算力开销主体，但推理模型通过对基础模型进行强化学习等后训练过程来提升逻辑推理能力。
推理模型使用的推理策略在很大程度上基于思维链——模型思考问题、分解成更简单的步骤、尝试各种解决问题的方法、纠正自己的错误。思维链的生成也导致模型在推理过程中的算力大幅增长。DeepSeek-R1-Zero在训练中通过增加强化学习的训练迭代步数，其思考时间和AIME精度都在持续提升。
DeepSeek-R1发布后，大模型逻辑推理能力提升、大模型成本显著下降、开源阵营在性能上实现超越，AI应用集齐全面落地的三大关键要素。随着AI应用进入爆发期，应用端的推理需求将成为下一阶段拉动算力增长的主要驱动力。
全球科技厂商持续加大算力资本投入
全球科技厂商在AI领域资本投入持续加码。美国5大科技厂商（亚马逊、谷歌、Meta、微软、苹果）早在2023Q4就超过前期高点，国内3大厂商（阿里、百度、腾讯）在2024Q3超过前期高点后，2024Q4获得同比260%和环比99%的增长。
2025年资本开支方面：亚马逊计划投资1000亿美元（2024年为830亿美元），谷歌为750亿美元，Meta为600-650亿美元，微软2025财年（6月结束）数据中心投资目标800亿美元。考虑到除微软外，其他科技厂商都是在DeepSeek-R1发布以后公布的投资目标，表明2025年全球AI投入仍将快速增长。
国内方面：阿里未来三年将投入超过3800亿元建设云和AI硬件基础设施，总额超过去十年总和。腾讯计划2025年进一步增加资本支出（占收入低两位数百分比）。中国移动2025年算力资本投入373亿元（智算从29.2EFLOPS增至34EFLOPS，推理投资不设上限）。中国联通在总资本开支下滑10%基础上算力投资同比增长28%。
算力需求增长驱动三大细分市场
AI算力需求增长正在驱动三大细分市场加速发展：AI服务器市场2024H1我国AI服务器市场规模50亿美元（同比+63%），IDC预测2028年达550亿美元（CAGR 40.2%）。浪潮、新华三、宁畅位居国内AI服务器市场前三，占据近70%份额。
液冷服务器市场2023年规模15.5亿美元（同比+52.6%），2024H1达12.6亿美元（同比+98.3%），加速趋势明显。预测2028年达102亿美元（CAGR 47.6%）。当单个机架功率超过10kW后，冷板液冷成本低于传统风冷，当前新建机架20kW起步、向60kW普及，液冷已成刚性需求。
国产AI芯片市场国产化率从2023上半年10%提升至2024上半年20%，蚂蚁集团2025年3月用国产芯片训练出2900亿参数大模型，性能与H800训练模型相当、训练成本降低20%，国产芯片在AI训练领域取得标志性突破。
