דו"ח שוק המחשוב הלהבשה הגבוהה באקסה-סקאלה 2025: גילוי מנועי צמיחה, חידושי טכנולוגיה ותחזיות עולמיות. חקר את המגמות המרכזיות, הדינמיקה התחרותית וההזדמנויות האסטרטגיות שמעצבות את העידן הבא של HPC.

• סיכום מנהלי וסקירת שוק
• מגמות טכנולוגיה מרכזיות במחשוב אקסה-סקאלה (2025–2030)
• נוף תחרותי ושחקנים מובילים
• תחזיות גידול בשוק וחזיות הכנסות (2025–2030)
• ניתוח אזורי: צפון אמריקה, אירופה, אסיה-פסיפיק ושאר העולם
• חזון עתידי: יישומים מתפתחים ואזורי השקעה חמים
• אתגרים, סיכונים והזדמנויות אסטרטגיות
• מקורות הפניה

סיכום מנהלי וסקירת שוק

מחשוב אקסה-סקאלה (HPC) מתייחס למערכות מחשוב המיועדות לביצוע לפחות אקסה-פלופ, או יותר מאה מיליון מיליון (10¹⁸) חישובים בשנייה. הקפיצה הזו בכוח החישובי מהווה אבן דרך משנתת למחקר מדעי, אינטליגנציה מלאכותית, מודל אקלים והנדסה מתקדמת. בשנת 2025, שוק ה-HPC הגלול באקסה-סקאלה חווה צמיחה מהירה, מונע על ידי הביקוש ההולך וגובר ליישומים אינטנסיביים בנתונים ולצורך באנליטיקה בזמן אמת במגוון מגזרים כמו בריאות, אנרגיה וביטחונית.

הפריסה של מערכות אקסה-סקאלה משנה את הנוף התחרותי של המחשוב העל. ארצות הברית, סין, יפן והאיחוד האירופי מובילים את המאבק, עם השקעות משמעותיות ביוזמות אקסה-סקאלה לאומיות. בשנת 2023, ארצות הברית השיקה את מערכת האקסה-סקאלה הראשונה שלה, Frontier, במעבדה הלאומית אוק רידג', והחלה להשיג למעלה מ-1.1 אקסה-פלופים. סין והאיחוד האירופי צפויים להפעיל את מערכות האקסה-סקאלה שלהם עד 2025, דבר שיגביר את התחרות והשתפות הגלובלית במחקר ה-HPC ובפיתוח תשתיות.

על פי גוגלטר, שוק ה-HPC העולמי צפוי להגיע ל-$55 מיליארד עד 2025, כאשר מערכות אקסה-סקאלה מהוות חלק הולך וגדל משווי זה. השוק מאופיין בהשקעות חזקות הן מהמגזר הציבורי והן מהפרטי, כאשר ענקיות טכנולוגיה כמו אינטל, AMD, NVIDIA והיולט פקארד אנטרפרייז משחקות תפקידים מרכזיים בחידושי חומרה ותוכנה.

• המנועים המרכזיים כוללים את התפשטות העומסים של אינטליגנציה מלאכותית ולמידת מכונה, צורך בסימולציה מתקדמת במחקר מדעי, והולכת המורכבות של ניתוח נתוני ביג דטה.
• אתגרים ממשיכים להיווכח ביעילות אנרגטית, אמינות המערכת, וסקלת התוכנה, מה שמביא לפיתוח מתמשך בחקר וביצוע אדריכליות חדשות ופתרונות קירור.
• מימון ממשלתי ושיתוף פעולה בינלאומי מזרזים את קצב האימוץ של מערכת אקסה-סקאלה, עם יוזמות אסטרטגיות כמו פרויקט המחשוב האקסה-סקאלה של ארצות הברית וEuroHPC Joint Undertaking של האיחוד האירופי.

לסיכום, 2025 מהווה שנה מכרעת עבור מחשוב אקסה-סקאלה, כאשר הטכנולוגיה מתכוונת לשחרר יכולות חסרות תקדים בתעשיות ובתחומי מחקר, תוך הצגת אתגרים והזדמנויות חדשות למשתתפי השוק.

מגמות טכנולוגיה מרכזיות במחשוב אקסה-סקאלה (2025–2030)

מחשוב אקסה-סקאלה (HPC) מתכוון לשנות את גילוי המדע, ההנדסה והאינטליגנציה המלאכותית על ידי הצגת מערכות שיכולות לבצע לפחות אקסה-פלופ (10¹⁸ פעולות חישוב במדויק לשנייה). כאשר מערכות האקסה-סקאלה הראשונות יוצאות לשוק בשנת 2025, כמה מגמות טכנולוגיה מרכזיות מעצבות את הנוף לשאר העשור.

• אדריכליות הטרוגניות: השילוב של CPU, GPU ומאיצים ייחודיים הופך לסטנדרטי במערכות אקסה-סקאלה. גישה הטרוגנית זו מאפשרת ביצועים אופטימליים עבור עומסים מגוונים, מסימולציות מסורתיות עד אינטליגנציה מלאכותית וניתוח נתונים. לדוגמה, מחשבון Frontier במעבדה הלאומית אוק רידג' עושה שימוש ב-AMD CPUs ו-GPUs, קובעת תקדים לפריסות אקסה-סקאלה בעתיד.
• יעילות אנרגטית וקירור: צריכת חשמל היא מגבלה קריטית באקסה-סקאלה. חידושים בקירור נוזלי, ניהול חשמל מתקדם, ועיצוב שבבים חסכוניים באנרגיה הם חיוניים. לפי TOP500, המחשבים העל האנרגטיים ביותר ממשיכים להשיג מעל 60 גיגה-פלופים לכל ואט, מגמה שצפויה להאיץ ככל שהכיול להחזר כספי הולך ומתרכז.
• אינטגרציות מתקדמות: חיבורים עם bandwidth גבוה ו-latency נמוך כמו NVLink של NVIDIA, Infinity Fabric של AMD ופתרונות מותאמים אישית מאינטל הם קריטיים להפקת ביצועים על פני מיליוני ליבות. הציפייה בהכנסת חיבורים אופטיים ופוטוניקה של סיליקון צפויה להקטין יסודות חסמים בתנועת נתונים.
• אינטגרציה של AI: מערכות אקסה-סקאלה מיועדות יותר ויותר לעומסי עבודה של אינטליגנציה מלאכותית, עם חומרה ייחודית ללמידת מכונה ולמידה עמוקה. התעלות זו דוחפת לפיתוח מסגרות תוכנה חדשות ומאמצי שיתוף פעולה, כפי שמודגש על ידי NERSC.
• תוכנה ודגמי תכנות: המורכבות של חומרת אקסה-סקאלה דורשת פרדיגמות תכנות חדשות וכלים תוכנתיים. יוזמות קוד פתוח ושיתופי פעולה בתעשייה, כמו פרויקט המחשוב האקסה-סקאלה, מפתחים ספריות שניתן להרחיב, כלים לניתוח ביצועים ודגמי תכנות ניידים כדי להפיק את המרב משימוש במערכת.

מגמות אלו מגדירות את מסלול האקסה-סקאלה HPC משנת 2025 ואילך, מאפשרות פריצות דרך במודלים אקלימיים, גנומיקה, מדעי החומרים ועוד.

נוף תחרותי ושחקנים מובילים

הנוף התחרותי של שוק המחשוב הלהבשה הגבוהה באקסה-סקאלה בשנת 2025 מאופיין בתחרות אינטנסיבית בין קבוצת שחקני טכנולוגיה גלובליים, אשר כל אחד מהם שואף לספק את מערכות האקסה-סקאלה המתקדמות, היעילות ומסוגלות להתרחב ביותר. השוק מונע בעיקר על ידי יוזמות מגובות ממשלה, דרישות מחקר מדעי, והצורך ההולך וגובר ביישומים אינטנסיביים בנתונים באינטליגנציה מלאכותית, דגם אקלים ומדעי החיים.

שחקני המפתח השולטים בסקטור ה-HPC באקסה-סקאלה כוללים את אינטל קורפורשן, Advanced Micro Devices (AMD), NVIDIA קורפורשן, IBM קורפורשן, והיולט פקארד אנטרפרייז (HPE). חברות אלו נמצאות בחזית החדשנות בעיבוד, מאיצים ואדריכלות מערכות, הרבה מהן משתפות פעולה עם מעבדות לאומיות ומרכזי מחשוב על.

• אינטל קורפורשן וHPE שיתפו פעולה כדי לספק את מערכת האקסה-סקאלה "Aurora" במעבדה הלאומית ארגון, תוך שימוש ב-Xeon CPUs של אינטל וב-GPUs של Ponte Vecchio. שיתוף פעולה זה מדגיש את מחויבת אינטל למחשוב הטרוגני וחיבורים מתקדמים.
• AMD חיזקה את מעמדה דרך המחשב העל "Frontier" במעבדה הלאומית אוק רידג', אשר, נכון ל-2025, נשאר אחד המערכות האקסה-סקאלה המהירות בעולם. CPUs ו-GPUs של AMD נמצאים בחזית ההישג הזה, ומדגישים את יכולות החברה באדריכלות עם מספר ליבות גבוה ויעילות אנרגטית.
• NVIDIA ממשיכה להרחיב את השפעתה עם ה-GPU Technologies החדשני שלה, שמזון את כמה ממערכות אקסה-סקאלה המובילות ודוחפת את העבודות הממוקדות ב-AI בשני תחומי מחקר ותעשייה.
• IBM שומרת על נוכחות חזקה בעזרת המעבדים Power שלה ואקלאסטר OpenPOWER, הרבה מהם משתפים פעולה עם מוסדות מחקר לפתרונות מותאמים אישית למערכות אקסה-סקאלה.

הדינמיקה התחרותית מעוצבת יותר על ידי שחקנים בינלאומיים כמו Fujitsu (בעיקר עם מערכת Fugaku ביפן) וסוגון וLenovo בסין, המתקדמים במהירות לקראת יכולות אקסה-סקאלה טכניות מקומיות. בריתות אסטרטגיות, מימון ממשלתי ופיתוח טכנולוגיות מיוחדות הם המבדילים המרכזיים בשוק זה. על פי TOP500, מספר מערכות האקסה-סקאלה צפוי לגדול, להחמיר את התחרות ולהאיץ חדשנות בסקטור.

תחזיות גידול בשוק וחזיות הכנסות (2025–2030)

שוק המחשוב הלהבשה הגבוהה באקסה-סקאלה (HPC) מתכוון להתרחב משמעותית בשנת 2025, מונע על ידי הביקוש ההולך וגובר ליכולות חישוביות מתקדמות ברחבי מחקר מדעי, אינטליגנציה מלאכותית (AI) ויישומים תעשייתיים. לפי תחזיות של גוגלטר, הוצאות ה-IT הגלובליות צפויות לעלות, עם הקצאה בולטת לעבר תשתיות HPC כאשר ארגונים מחפשים לנצל מערכות אקסה-סקאלה לסימולציות מורכבות ועומסי עבודה אינטנסיביים בנתונים.

מחקר שוק מMarketsandMarkets מעריך ששוק ה-HPC העולמי יגיע לכ-56 מיליארד דולר סביב 2025, כאשר מערכות אקסה-סקאלה מייצגות מגזר בצמיחה מהירה. המעבר למחשוב אקסה-סקאלה—המוגדר כמערכות שיכולות לבצע לפחות אקסה-פלופ, או מאה מיליון מיליון חישובים בשנייה—צפוי להאיץ, מונע על ידי השקעות ממשלתיות ושיתופי פעולה ציבוריים-פרטיים. לדוגמה, יוזמות האקסה-סקאלה של משרד האנרגיה של ארצות הברית ותוכניות דומות באירופה ובאסיה צפויות להניע את צמיחת השוק ולהמריץ חדשנות במערכות חומרה ותוכנה.

• תחזיות הכנסות: אנליסטים בתעשייה מסיקים שהכנסות ה-HPC האקסה-סקאלה ייוו חלק משמעותי מהשוק הכללי של ה-HPC עד 2025, עם הכנסות שנתי שמזכיות ממערכות אקסה-סקאלה ושירותים קשורים צפויות לעלות על 5 מיליארד דולר ברחבי העולם. צמיחה זו נתמכת על ידי עלייה בשימוש במגזרי דגם האקלים, גנומיקה ופיתוח רכבים אוטונומיים.
• מנופי צמיחה: גורמים מרכזיים המניעים את התפשטות השוק הם התפשטות העומסים של אינטליגנציה מלאכותית ולמידת מכונה, הצורך באנליטיקה בזמן אמת, והעלייה תוך המורכבות של מחקר מדעי. השילוב של מערכות אקסה-סקאלה עם פתרונות HPC מבוססי ענן צפוי להרחיב גם את הגישה לשוק ולגייס מקורות הכנסה חדשים.
• חזון אזורי: צפון אמריקה צפויה לשמור על מנהיגותה בפריסת מערכות אקסה-סקאלה, לאחר מכן אירופה ואסיה-פסיפיק, כאשר מתבצעות השקעות משמעותיות ביוזמות מחשוב על לאומיות (TOP500).

לסיכום, 2025 היא שנה מכרעת עבור מחשוב אקסה-סקאלה, כאשר צמיחה בהכנסות והתרחבות השוק צפויות כאשר ארגונים ברחבי העולם מנצלים את הפוטנציאל המרתק של המחשוב האקסה-סקאלה כדי להתמודד עם אתגרי חישוביות מגדלים ומורכבים יותר.

ניתוח אזורי: צפון אמריקה, אירופה, אסיה-פסיפיק ושאר העולם

שוק המחשוב הלהבשה הגבוהה באקסה-סקאלה (HPC) העולמי עובר הבדל אזורי משמעותי, מונע על ידי השקעות ממשלתיות, ביקוש תעשייתי ותשתיות טכנולוגיות. בשנת 2025, צפון אמריקה, אירופה, אסיה-פסיפיק ושאר העולם מציגים כל אחד דינמיות ייחודיות שמעצבת את האימוץ וההתרחבות של מערכות אקסה-סקאלה.

• צפון אמריקה: ארצות הברית נשארת המובילה העולמית במחשוב אקסה-סקאלה, מונעת על ידי מימון פדרלי משמעותי ויוזמות אסטרטגיות כמו פרויקט המחשוב האקסה-סקאלה. הפריסה של מערכות כמו "Frontier" ו-"Aurora" במעבדות הלאומיות מדגישה את התחייבות האזור למחקר מדעי, הגנה ואינטליגנציה מלאכותית (משרד האנרגיה של ארצות הברית). המגזר הפרטי, כולל ענקיות טכנולוגיה וספקי ענן, משקיע גם הם מאוד ביכולות אקסה-סקאלה כדי לתמוך באנליטיקה מתקדמת ועומסי עבודה בלמידה מכוונת (IBM).
• אירופה: האיחוד האירופי מזרז את חלומות האקסה-סקאלה שלו דרך ה-EuroHPC Joint Undertaking, במטרה להקים מערכת אקולוגית מחשוב על מקום ולצמצם את ההסתמכות על טכנולוגיות שאינן אירופיות. השקת מערכת האקסה-סקאלה "JUPITER" בגרמניה מתארת אבני דרך, עם יישומים שהופכים לאזורי מימון, גישור תרופות וחידוש תעשייתי (EuroHPC Joint Undertaking). שיתופי R&D ושיתופי פעולה חוצי גבולות הם מרכזיים לאסטרטגיה של אירופה, נתמכים על ידי מימון ציבורי משמעותי.
• אסיה-פסיפיק: סין ויפן נמצאות בחזית ה-HPC האקסה-סקאלה באסיה-פסיפיק. הפרויקטים "Sunway" ו-"Tianhe" של סין, הנתמכים על ידי המדינה, מתמקדים בביטחון הלאומי, תחזיות מזג האוויר וגנומיקה (המוסד הלאומי למדע באבן סינית). מחשבון "Fugaku" של יפן, שפותח על ידי RIKEN ו-Fujitsu, ממשיך לדחוף פריצות דרך במודלים של מגפות ומדעי החומרים (RIKEN). הממשלות האזוריות ממקדות את המאמצים באקסה כעמוד חשובה של מהפכה דיגיטלית ותחרות כלכלית.
• שאר העולם: בעוד שהאימוץ עדיין בתחילת הדרך, מדינות במזרח התיכון ובאמריקה הלטינית חוקרות את מחשוב האקסה-סקאלה למטרה של אנרגיה, בריאות ויישומים לערים חכמות. השקעות רבות קצרות קצרים לשותפויות עם ספקים מסורתיים וקונסורציום מחקר בינלאומיים (Hewlett Packard Enterprise).

בסך הכל, 2025 בפתחת תחרות שקריתה וחזקה ברחבי האזורים, כאשר מחשוב אקסה-סקאלה עולה כאסטרטגיה חשובה להובלה מדעית, צמיחה כלכלית ורלוונטיות טכנולוגית.

חזון עתידי: יישומים מתפתחים ואזורי השקעה חמים

החזון לעתיד עבור מחשוב אקסה-סקאלה (HPC) בשנת 2025 מתאפיין בגדילה מוגברת ביישומים מתפתחים ושינוי דינמי באזורים להשקעה. כאשר מערכות האקסה-סקאלה—המיועדות לביצוע לפחות אקסה-פלופ, או מאה מיליון מיליון חישובים בשנייה—הופכות לפעילות, הפוטנציאל המהפכני שלהן מתגלה במגוון מגזרים.

יישומים מתפתחים מתפשטים במהירות מעבר לחקר מדעי המסורתי. בשנת 2025, צפוי שה-HPC האקסה-סקאלה ישחק תפקיד מרכזי באינטליגנציה מלאכותית (AI) ולמידת מכונה, מאפשר את ההדרכה של מודלים גדולים בסיבוב שלא היה ניתן לקיים לפני כן. מעניין במיוחד עבור עיבוד שפה טבעית, גילוי תרופות ודגם אקלים, שבו היכולת לעבד נתוני ענק בזמן אמת היא קריטית. לדוגמה, מחשוב האקסה-סקאלה צפוי להאיץ את פיתוח טווינים דיגיטליים למערכות מורכבות, כמו ערים שלמות או תהליכים ייצור מתקדמים, תוך שמירה על אפשרויות סימולציה ואופטימיזציה בזמן אמת TOP500.

במגזר האנרגיה, מערכות אקסה-סקאלה משמשות בייעוד למחקר של חומרים מתקדמים, סימולציות של התפשטות גרעינית, ואופטימיזציה של רשתות אנרגיה מתחדשות. הבריאות והגנומיקה צפויות גם כן להרוויח, כאשר מחשוב האקסה-סקאלה מאפשר ניתוח גנומי ברמה של אוכלוסיה ויוזמות רפואה מותאמת ב-HPCwire.

אזורים עיקריים להשקעה מתהפכים כאשר ממשלות ופרטים מכירים בחשיבות האסטרטגית של יכולות האקסה. ארצות הברית, דרך יוזמות כמו פרויקט המחשוב האקסה-סקאלה, ממשיכה להיות מובילה, אך השקעות גדולות גם מתבצעות בסין, באיחוד האירופי וביפן. פרויקטים למחשוב "E-level" של סין ויוזמות EuroHPC Joint Undertaking של האיחוד האירופי ממשיכות לגדול מיליונים בהשקעה ברשתות אקסה ולפיתוח מערכות EuroHPC Joint Undertaking. בינתיים, ספקי שירותי מס Cloud וחברות סמי-מעבדות משקיעים יותר ויותר בטכנולוגיות המאפשרות אקסה, כגון מעבדים מתקדמים, מאיצים וחיבורים אינטל.

• גילוי מדעי הממומן על ידי AI ויישומי טווינים דיגיטליים צפויים להיות אזורי הצמיחה העיקריים.
• הבריאות, האנרגיה ומדעי האקלים יראו חדשנות מואצת עקב יכולות האקסה.
• צפון אמריקה, סין והאיחוד האירופי הם המקומות העיקריים להתראות ההשקעה, כאשר פעילות הולכת וגדלה ביפן ובדרום קוריאה.
• השקעת המגזר הפרטי גוברת, במיוחד בשירותי אקסה מבוססי ענן ובחומרה מיועדת.

בסך הכל, 2025 תסמן שנה מכרעת עבור מחשוב האקסה-סקאלה, עם יישומים מתפתחים והשקעות אסטרטגיות מעצביות את הגל הבא של פריצות דרך בחישוב.

אתגרים, סיכונים והזדמנויות אסטרטגיות

מחשוב אקסה-סקאלה (HPC) מציין קפיצה מהפכנית ביכולת החישובית, מאפשר למערכות לפעול לפחות באקסה-פלופ, או להנחות מיליון מיליון חישובים בשנייה. כפי שהמירוץ הגלובלי לפריסת מערכות אקסה-סקאלה מתהפך, הסקטור מתמודד עם נוף מורכב של אתגרים, סיכונים והזדמנויות אסטרטגיות בשנת 2025.

אחד האתגרים המרכזיים הוא עלות והמורכבות המתרקשת של פיתוח מערכת אקסה-סקאלה. העיצוב, האינטגרציה והפעלה של אדריכליות אקסה-סקאלה דורשות השקעה הונית משמעותית, כאשר העלויות של מערכות חורגות בדרך כלל ממאות מיליונים. מחסום זה יכול להקטין את ההשתתפות לקבוצת ערים חדשות ופחות תאגידים גדולים, ובכך לפתח את פערים ברחבי העולם בנושא גישת חישוב ומעברים (TOP500).

סיכונים טכניים גם ניכרים. מערכות אקסה-סקאלה דורשות יעילות אנרגטית חסרת תקדים, בעוד צריכת החשמל יכולה בקלות לחרוג מעל 20 מגה-ואטים لكل מתקנה. השגת יעילות זו דורשת חידושים בעיצוב מעבדים, היררכיה של זכרון וטכנולוגיות קירור. בנוסף, היקף אדריכליות האקסה-סקאלה מציג חששות חדשים לגבי אמינות, כאשר מיליוני רכיבים מגדילים את הסיכוי לתקלות חומרה ומחייבים מכניקות מדהימה לתקן באגים וטעויות (HPCwire).

הסקלאביליות של התוכנה ומידת הבשלות של האקוסיסטם מציגות אתגרים נוספים. רבות מהיישומים המדעיים והתעשייתיים הקיימים דורשות שינוים משמעותיים כדי לנצל בצורה אפקטיבית את הפרופורציות של אקסה. העדר מודלים וכלים סטנדרטיים לתכנות בסביבות אקסה-סקאלה מקשה עוד יותר על פיתוח התוכנה וטיפול בה, דבר שעשוי להאט את האימוץ ולמנוע מהמשתמשים המוקדמים לחזור על עלות ההשקעה (Oak Ridge National Laboratory).

למרות האתגרים הללו, הוא נותרה הזדמנויות אסטרטגיות בכל זאת. מחשוב אקסה-סקאלה נוטה להאיץ את התקנות המהפכניות במדמייני אקלים, גילויים של תרופות, אינטליגנציה מלאכותית ומדעי החומרים, דבר שמציע יתרונות תחרותיים לאומות ולארגונים שיכולים להוביל את פריסתן. הדחיפה לאקסה גם מעוררת חדשנות בייצור סמי-מעבדים, חיבורים וחישובים חסכוניים באנרגיה, עם תועלות נוספות בתעשיית ה-IT הרחבה (אינטל).

לסיכום, בעוד שמחשוב האקסה-סקאלה בשנת 2025 מתמודד עם סיכונים טכניים, פיננסיים ותפעוליים, הוא מציע גם חלון ייחודי למנהיגות אסטרטגית והתקדמות טכנולוגית לאלה המסוגלים לנווט בתוך מורכבות זו.

מקורות הפניה

• Frontier
• NVIDIA
• EuroHPC Joint Undertaking
• TOP500
• NERSC
• IBM Corporation
• Fujitsu
• Lenovo
• MarketsandMarkets
• RIKEN