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解码新基建「数据中心」:半导体产业发展新支点

作者:陈玲丽时间:2020-06-11来源:电子产品世界收藏

移动互联网时代,数据流量不断增加。去年,我国移动互联网用户每户平均月流量为7.82GB,是2018年的1.69倍,企业数据也呈现爆发式增长。不过,目前只有不到2%的企业数据被存储下来,其中只有10%被用于数据分析。这说明,我国数据存储利用能力存在很大缺口。在这样的背景下,的重要性日益凸显。

本文引用地址:http://www.dzszp.com/article/202006/414135.htm

,是指集中存放大量具备计算、储存、交互信息能力的设备,并为之提供稳定可靠运行环境的场所。这些看似冷冰的机房里,有无数人的互联网生活和记忆,各行业的海量大数据(Big Data)在这里储存、运算、传输,实现从数据到智能的飞跃。渐渐成为大数据、云计算、工业互联网、人工智能的万能“粮仓”。

数据中心为何如此重要?

就此次新型冠状病毒疫情来说,疫情发生之后,中国电信、中国移动以及中国联通三大运营商积极部署5G基站,帮助疫情严重区借助5G技术完成远程会诊,大大提高了会诊效率;百度地图利用大数据技术推出的迁徙大数据平台可进行无时延升级,开放查询的城市从100个扩展到了300多个,为用户提供全国热门迁入迁出地、迁徙规模指数、城内出行强度等一系列情况,为“抗疫”奠定了坚实的基础;企业、教育机构延迟复工复学时,在线办公、云视频、云会议、云教学等助力政企机关顺利复工复产。

在这一过程中无论是5G基站的部署、大数据技术的应用还是云视频会议、远程办公以及视频服务商的顺利开展等,都必须依托“数据中心”这一重要的基础设施来实现。

数据中心在抗击疫情过程中做贡献的同时,依托其开展的互联网应用频频宕机:雨课堂、腾讯课堂、钉钉以及淘宝应用等相继崩溃也让数据中心行业遭受着挑战。总言之无论是贡献还是挑战都再次印证了数据中心在当今社会发展过程中至关重要的作用。

数据显示,目前全球40%的IDC机柜在美国,我国只有8%,而我国互联网用户显然多于美国,这意味着大数据中心发展空间很大。中国信通院统计数据显示,2020年全国IDC机架数量有望增长到326万台,中国工程院院士邬贺铨预计,2020-2025年,我国IDC市场累计将超过1万亿元。他说:“大数据中心的建设是个很长的产业链,包括服务器、路由器、交换机、光模块,还有电源、软件、网络、机房。另外,对于IDC产业链来说,更重要的是IDC集成运维,以及‘云服务商’和解决方案。”

在3月4日中共中央政治局常务委员会召开的会议上,数据中心也迎来了暖春。“首提”之后,全国各地发来了数据中心项目开工、数据中心产业园区建设的多个好消息。

· 简阳市互联网数据中心项目:总投资20亿元,该项目由北京互联互通科技有限公司投资建设,规划建设6栋IDC机房楼,按照国际T3+和T4标准建设机柜9700个,承载15万台以上服务器和网络设备,浮点计算能力大于20000T,数据存储量不小于10000P(10E),实现运营可视化、运维自动化、服务自助化。项目建成后将助力打造集科技研发、创新创业、人才集聚、金融服务等多功能为一体的“大数据产业新高地”,为新一代移动通信、下一代互联网、物联网等新兴信息产业发展提供强有力支撑。

· 华仓云合肥数据产业园项目:总投资24亿元,正式落户肥东东部新城核心区,该项目总占地面积约200亩,建设容积率1.3,建设10000个机柜。总建筑面积19.46万㎡,其中机房总建筑面积约需要16万㎡,办公及行政用房5000㎡, 220kV变电所建筑面积4000㎡,发电机房及油库构筑物用地需要9600㎡,生活配套设施12000㎡。项目分三期建设,全部建成投入运营后,预计年服务收入可达18亿元,年纳税约1亿元。

· 腾龙广东湾区数据中心项目:投资110亿,该项目总投资110亿元,占地200亩,建筑面积18万平方米,将按行业最高标准打造成区域内最大的新一代云计算数据中心,项目建成后,将发挥区域产业集群优势,积极助力企业转型升级,全面为区域内数字经济与数字化产业赋能,其也是腾龙控股集团布局粤港澳湾区数字基建的重要组成部分。 

· 长江上游区域大数据中心项目:总投资30亿元,总建筑面积约25万平方米,总投资约30亿元,包括大数据中心机房、大数据产业园办公楼及相应配套设施。该机房按中国电信五星级机房标准修建,整体规划10000个机柜的服务能力,带宽可达5T—10T。项目一期建筑面积共计约10万平方米,建成后可容纳1200个机柜,带宽达到1T—2T。

数据中心带动产业链

的规划版图中,特意将大数据中心作为重要一部分提出,数据中心是存储和计算的基础设施,向上可以对接云计算、AI,向下直接对接到云计算、边缘计算、物联网等信息化模块,带来的大数据中心建设热潮将对数据硬件赛道、云服务和中小企业产生巨大影响。

以AI芯片为核心的SOC芯片、人工智能芯片主要支撑的是数据中心、人工智能系统建设;反过来也可以说,大数据中心牵引计算、存储芯片以及功率器件。

1. 计算芯片

计算芯片领域,英特尔占有全球36%的市场份额。此外,与数据处理相关的DRAM/NAND存储芯片厂商合计市场份额达37%,三星、SK 海力士、镁光均进入竞争。Nvidia/AMD/Xilinx等虽绝对收入占比仍然较低,但将受益于“CPU+xPU”异构计算方式的普及,享受市场需求高速增长带来的红利。

超算TOP500榜单94% 都使用了英特尔 Xeon(至强)或 Xeon Phi(至强融核)处理器。这是美国在计算机芯片研制方面的绝对优势,中国短时间内很难打破。

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· 生态基础依然薄弱。国内集成电路制造能力差距在两代以上,且与计算芯片设计企业间的耦合度不高;软件生态尚不完备,缺乏统一的自主软件工具和应用平台。

· 参与企业体量偏小,缺乏持续投入的能力。目前国际占主导的英特尔、英伟达、赛灵思等经过数十年发展,已形成通过自身盈利支撑技术创新投入的正向升级机制。国内企业仍处于少盈利或者不盈利阶段,无法支撑滚动升级所需的连续性投入。

· 国际竞争空前激烈,对外合作难度加大。国际巨头围绕大数据和人工智能等新兴领域加速布局、抢争先机,我国企业面临更为严峻的市场竞争压力。此外中国资本跨国并购难度不断加大,也提升了未来技术升级的门槛。

2.存储芯片

虽然存储芯片拥有众多细分品种和领域,但这完完全全是一个寡头市场。放眼全球,存储芯片市场已高度集中甚至垄断,三大主流产品:DRAM、NAND Flash、NOR Flash更是如此,全球市场基本被前三大公司占据,且近年来垄断程度还在不断提高。

IC Insights数据显示,韩国三星、海力士和美国美光科技三大厂商共占全球存储芯片市场份额的95%。其中,三星占据市场份额最大,达44.5%,得益于存储业务的高速增长,三星在2017年超越了英特尔,成为全球第一大厂商。位列二三名的海力士和美光分别占市场的27.9%和22.9%。

从细分领域来看,全球85%的DRAM市场被三家企业瓜分,其中三星DRAM占全球市场份额的45.8%。NAND Flash市场几乎全部被三星、海力士、东芝、闪迪、美光和英特尔等六家瓜分,其中,三星NAND占全球市场的37%。

2019年国产的内存及闪存都取得了重要进展,长江存储量产了64层堆栈3D闪存,合肥长鑫量产了DDR4内存。此外,紫光也会在2021年进军内存市场,这是国内最重要的三支存储芯片力量。不过就算开始量产,国产存储芯片的产能爬坡依然是个长期而且艰巨的任务,至少需要数年时间才能对全球市场产生影响。

此外,国内公司设计及制程工艺技术与国际大厂仍有几个世代的差距,比如长江存储的 64层 NAND vs。 三星/海力士/Kioxia/镁光的96/112/128层 NAND,合肥长鑫的 1x DRAM vs。 三星/海力士/镁光的 1z DRAM。

3。功率器件

纵观整个功率器件市场,整体态势是欧美日厂商三足鼎立。其中美国功率器件处于世界领先地位,拥有一批具有全球影响力的厂商,例如TI、Fairchild、Maxim、ADI、ONSemiconductor和Vishay等厂商。欧洲拥有Infineon、ST和NXP三家全球大厂。日本主要有Toshiba、 Renesas、 Rohm、 Matsushita、Fuji Electric等。中国台湾拥有富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。而我国则有上述代表。

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功率半导体器件细分领域多, 行业整体增速较缓,大厂倾向于业内并购,通过布局新领域实现增长。2016年英飞凌科技成为全球功率半导体的主要供应商,其在2015年初收购美国国际整流器公司(InternationalRectifier)后,英飞凌超过三菱电机成为领先的功率模块制造商。德州仪器在2015年被英飞凌超越后,于2016年退居全球第二。安森美完成对飞兆半导体(Fairchild)的收购后,市场排名升至第三位,其在功率分立器件市场份额跃升10%。

500万彩票网2017年全球功率分立器件和模块市场总额达186亿美元。其中,英飞凌以18。6%的市场份额排名第一,第二为安森美,第三为意法半导体。2016年建广资本以27。5亿美元并购了NXP的标准器件部门,中国企业首次进入行业全球前十强。

目前,国内以扬杰科技、华微电子、士兰微为代表的功率半导体龙头企业市场占有率非常低,进口替代的空间巨大。据中商产业研究院,2018年国内半导体功率器件十强企业中,排名第一的为吉林华微科技,2017年营收达16。4亿元。扬州扬杰电子科技排名第二,2017年营收为14。7亿元。以下为排名:

截屏2020-06-1122.51.45.png虽然国内功率器件近几年获得了不少的突破,且国内功率半导体器件市场规模大,但我们应该看到国内产业仍处于起步阶段。

中国数据中心的发展道路

传统意义上,数据中心是存放计算、存储及网络设备的机房场所,而在“”的新背景下,数据中心是否也会展现出新内涵,迎来新的发展契机?作为国家层面认可的“新基建”重要内容之一,更多体现为5G、人工智能、工业互联网、云计算等新一代信息技术发展的数据中枢和算力载体,成为支撑“新基建”发展的重要底座。

数字化、智能化是未来全球发展趋势,这一过程将不断催生新的经济模式和应用,如果将5G技术看作“发动机”,那么,数据中心就相当于“车轮”。也就是说,没有数据中心这一承载载体来当底座,就无法形成数字化基础设施的闭环,“新基建”就会出现缺失,进而不利于数字经济持续健康发展。

从全球产业发展角度看,数据中心诞生于互联网早期,最初以“机房”的形态及意义存在。但随着社会对信息技术应用愈加重视,数据中心的概念逐步被提出并加以丰富。

早期的数据中心大多由美国运营商建立,用以服务互联网创业公司的网络连接需求。但随着互联网、云计算技术的发展,数据中心从一个跟网络捆绑的依附品,逐步形成独立的业态,并呈现专业化发展趋势。尤其随着移动通信技术的迭代,各类移动化智能化应用对计算、存储的能力需求大幅提升,进一步带动了数据中心这一底层技术的发展。

作为数据枢纽和应用载体的数据中心,这时候也不再是“机房”或单一的商业形态,而是演变为承载着各行各业信息系统的基础设施保障,搭建信息化平台的重要前提,发挥出数字经济“基石”与“引擎”的作用。数据中心的四大发展趋势:

500万彩票网· 核心、周边双向发展,一线城市饱和,向周边和能源充足地区外溢。

· 大规模、边缘双向发展,云化推动向大规模机房演进,5G促进边缘计算加速发展。

· 横向整合,并购将会更多发生。

· 纵向延伸,向产业链上下游延伸。

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我国对数据中心的需求主要集中在北京、广东、上海、浙江、江苏等经济发达省份,这些地区人口以及互联网用户密度远远领先中西部地区,互联网用户密度最大,大型互联网、云计算、科技创新类企业、政企用户数远远领先其他地区,对数字经济的贡献也更大,因此是我国数据中心业务需求最旺盛的区域。根据《2018年中国IDC行业市场分析报告》,从全国范围来看,北京、上海、广州、深圳等一线城市数据中心资源最为集中,其上架率达到60%-70%。

虽然这些区域的数据中心上架率显著高于其他地区,但随着数字经济的发展,供需缺口仍有扩大的趋势。在成都等中西部地区,由于经济基础好、年轻人基数大、移动互联网重度用户多,数据中心产业也在快速扩张。因此,加大在数据中心领域的基建投资,挖掘数字经济深度、延展数字经济长度,十分必要。

近年来,在全球数字化转型浪潮之下,数据中心产业发展相当迅速,相应的投资规模呈现快速增长趋势。从全球建设情况来看,除了起步早、积累长的欧美市场,亚太市场尤其是中国市场,正在成为数据中心产业的新亮点。相关数据显示,2019年,中国数据中心的数量超过7万个,占全球数据中心规模的23%左右,数据中心机架规模达到227万架,在用IDC数据中心数量2213个。

虽然规模已经达到一定量级,但在建设和发展质量上,与美国等成熟市场相比,仍有一定差距,在一些领域和地方,还存在不少盲目建设和重复投资的乱象。数据中心产业不是一个谁都能做领域,它具有一定的专业性和高门槛。结合已有的数据中心建设经验,数据中心产业主要有以下三大门槛:

· 资本门槛:数据中心属于重资产行业,投资回报周期长,考虑到数据中心的建设效率、成本以及针对客户的定价能力,单体数据中心真正实现盈亏平衡,需要8到10年时间。如果再考虑到数据中心投入使用后会不断发生折旧,若没有持续的资本支持投入,很多数据中心往往会因现金流滞后而中途“流产”。

· 技术门槛:数据中心是一项15到20年的周期项目,在布局设计之初,就必须预判未来20年的技术趋势,预留未来技术升级的空间。这一方面因为一旦设计好的数据中心投入使用,就很难将固化的设计架构再做调整改造;另一方面,数据中心的客户需求呈现多样化,比如基于AI、物联网、云计算等的企业对数据中心的产品规格有不同的诉求。

· 运营门槛:数据中心的运营门槛是非常复杂的系统工程,能否保持数据中心常年可靠和高效运营是一项重大挑战。建一个数据中心容易,运营一个数据中心难。以金融机构为例,一旦数据中心出现问题,不仅会影响千万企业的正常运转,更会危害整个金融服务生态,产生难以估量的损失。

总结

移动互联网和大数据是过去数据中心增长的主要动因:过去5年,需求端,网民数量和移动流量增长迅速;供给端,大数据和人工智能对存储和计算提出更高需求。因素叠加,导致数据中心增长迅速,5G、物联网、工业互联网和传统企业上云是未来增长的主要动因:5G的传输带宽显著高于4G,且原生标准支持企业独立组网,为物联网、工业互联网奠定基础。

我国数据中心需抓紧窗口机遇走向国际化。据数据显示,2018年美国超大规模数据中心总量占全球的40%,中国仅占8%。与美国数据中心服务全球市场不同,我国数据中心主要服务于国内市场。我国已成为全球第二大数字经济体和“互联网+产业”商业模式创新的引领者,我国企业已具备国际化的能力,互联网应用和服务正在加快走向国际市场。随着越来越多的企业开展海外布局,我国数据中心应借此东风走向国际市场,为众多出海和国际企业提供计算设施。

二十年前,中国互联网的上古阶段,国外服务器厂商占据中国市场,当时如果有人提出要让中国的大数据中心数量将会超过美国,难免也会被视作天方夜谭。

新基建的大数据中心建设,对服务器行业、云计算、中小企业等多个方面都会有直接、间接的正面影响,新基建兴建大数据中心的主导方向,从历史的视界来看,或会让国内的智能化水平进入到世界一线行列,而这个未来,已经不再是幻想。

巨浪已至,新基建的号角已经吹响,数据中心作为“首提”也已经插上翅膀展翅腾飞,未来将会有哪些新的数据中心诞生?让我们拭目以待!



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