解碼新基建「數據中心」：半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展新支點(diǎn)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，數據流量不斷增加。去年，我國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)每戶(hù)平均月流量為7.82GB，是2018年的1.69倍，企業(yè)數據也呈現爆發(fā)式增長(cháng)。不過(guò)，目前只有不到2%的企業(yè)數據被存儲下來(lái)，其中只有10%被用于數據分析。這說(shuō)明，我國數據存儲利用能力存在很大缺口。在這樣的背景下，數據中心的重要性日益凸顯。

數據中心，是指集中存放大量具備計算、儲存、交互信息能力的設備，并為之提供穩定可靠運行環(huán)境的場(chǎng)所。這些看似冷冰的機房里，有無(wú)數人的互聯(lián)網(wǎng)生活和記憶，各行業(yè)的海量大數據（Big Data）在這里儲存、運算、傳輸，實(shí)現從數據到智能的飛躍。數據中心漸漸成為大數據、云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能的萬(wàn)能“糧倉”。

數據中心為何如此重要？

就此次新型冠狀病毒疫情來(lái)說(shuō)，疫情發(fā)生之后，中國電信、中國移動(dòng)以及中國聯(lián)通三大運營(yíng)商積極部署5G基站，幫助疫情嚴重區借助5G技術(shù)完成遠程會(huì )診，大大提高了會(huì )診效率；百度地圖利用大數據技術(shù)推出的遷徙大數據平臺可進(jìn)行無(wú)時(shí)延升級，開(kāi)放查詢(xún)的城市從100個(gè)擴展到了300多個(gè)，為用戶(hù)提供全國熱門(mén)遷入遷出地、遷徙規模指數、城內出行強度等一系列情況，為“抗疫”奠定了堅實(shí)的基礎；企業(yè)、教育機構延遲復工復學(xué)時(shí)，在線(xiàn)辦公、云視頻、云會(huì )議、云教學(xué)等助力政企機關(guān)順利復工復產(chǎn)。

在這一過(guò)程中無(wú)論是5G基站的部署、大數據技術(shù)的應用還是云視頻會(huì )議、遠程辦公以及視頻服務(wù)商的順利開(kāi)展等，都必須依托“數據中心”這一重要的基礎設施來(lái)實(shí)現。

數據中心在抗擊疫情過(guò)程中做貢獻的同時(shí)，依托其開(kāi)展的互聯(lián)網(wǎng)應用頻頻宕機：雨課堂、騰訊課堂、釘釘以及淘寶應用等相繼崩潰也讓數據中心行業(yè)遭受著(zhù)挑戰?？傃灾疅o(wú)論是貢獻還是挑戰都再次印證了數據中心在當今社會(huì )發(fā)展過(guò)程中至關(guān)重要的作用。

數據顯示，目前全球40%的IDC機柜在美國，我國只有8%，而我國互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)顯然多于美國，這意味著(zhù)大數據中心發(fā)展空間很大。中國信通院統計數據顯示，2020年全國IDC機架數量有望增長(cháng)到326萬(wàn)臺，中國工程院院士鄔賀銓預計，2020-2025年，我國IDC市場(chǎng)累計將超過(guò)1萬(wàn)億元。他說(shuō)：“大數據中心的建設是個(gè)很長(cháng)的產(chǎn)業(yè)鏈，包括服務(wù)器、路由器、交換機、光模塊，還有電源、軟件、網(wǎng)絡(luò )、機房。另外，對于IDC產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)，更重要的是IDC集成運維，以及‘云服務(wù)商’和解決方案?！?/p>

在3月4日中共中央政治局常務(wù)委員會(huì )召開(kāi)的會(huì )議上，數據中心也迎來(lái)了暖春?！笆滋帷敝?，全國各地發(fā)來(lái)了數據中心項目開(kāi)工、數據中心產(chǎn)業(yè)園區建設的多個(gè)好消息。

· 簡(jiǎn)陽(yáng)市互聯(lián)網(wǎng)數據中心項目：總投資20億元，該項目由北京互聯(lián)互通科技有限公司投資建設，規劃建設6棟IDC機房樓，按照國際T3+和T4標準建設機柜9700個(gè)，承載15萬(wàn)臺以上服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )設備，浮點(diǎn)計算能力大于20000T，數據存儲量不小于10000P（10E），實(shí)現運營(yíng)可視化、運維自動(dòng)化、服務(wù)自助化。項目建成后將助力打造集科技研發(fā)、創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)、人才集聚、金融服務(wù)等多功能為一體的“大數據產(chǎn)業(yè)新高地”，為新一代移動(dòng)通信、下一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強有力支撐。

· 華倉云合肥數據產(chǎn)業(yè)園項目：總投資24億元，正式落戶(hù)肥東東部新城核心區，該項目總占地面積約200畝，建設容積率1.3，建設10000個(gè)機柜?？偨ㄖ娣e19.46萬(wàn)㎡，其中機房總建筑面積約需要16萬(wàn)㎡，辦公及行政用房5000㎡, 220kV變電所建筑面積4000㎡，發(fā)電機房及油庫構筑物用地需要9600㎡，生活配套設施12000㎡。項目分三期建設，全部建成投入運營(yíng)后，預計年服務(wù)收入可達18億元，年納稅約1億元。

· 騰龍廣東灣區數據中心項目：投資110億，該項目總投資110億元，占地200畝，建筑面積18萬(wàn)平方米，將按行業(yè)最高標準打造成區域內最大的新一代云計算數據中心，項目建成后，將發(fā)揮區域產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢，積極助力企業(yè)轉型升級，全面為區域內數字經(jīng)濟與數字化產(chǎn)業(yè)賦能，其也是騰龍控股集團布局粵港澳灣區數字基建的重要組成部分。 

· 長(cháng)江上游區域大數據中心項目：總投資30億元，總建筑面積約25萬(wàn)平方米，總投資約30億元，包括大數據中心機房、大數據產(chǎn)業(yè)園辦公樓及相應配套設施。該機房按中國電信五星級機房標準修建，整體規劃10000個(gè)機柜的服務(wù)能力，帶寬可達5T—10T。項目一期建筑面積共計約10萬(wàn)平方米，建成后可容納1200個(gè)機柜，帶寬達到1T—2T。

數據中心帶動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)鏈

在新基建的規劃版圖中，特意將大數據中心作為重要一部分提出，數據中心是存儲和計算的基礎設施，向上可以對接云計算、AI，向下直接對接到云計算、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息化模塊，新基建帶來(lái)的大數據中心建設熱潮將對數據硬件賽道、云服務(wù)和中小企業(yè)產(chǎn)生巨大影響。

以AI芯片為核心的SOC芯片、人工智能芯片主要支撐的是數據中心、人工智能系統建設；反過(guò)來(lái)也可以說(shuō)，大數據中心牽引計算、存儲芯片以及功率器件。

1. 計算芯片

計算芯片領(lǐng)域，英特爾占有全球36%的市場(chǎng)份額。此外，與數據處理相關(guān)的DRAM/NAND存儲芯片廠(chǎng)商合計市場(chǎng)份額達37%，三星、SK 海力士、鎂光均進(jìn)入競爭。Nvidia/AMD/Xilinx等雖絕對收入占比仍然較低，但將受益于“CPU+xPU”異構計算方式的普及，享受市場(chǎng)需求高速增長(cháng)帶來(lái)的紅利。

超算TOP500榜單94% 都使用了英特爾 Xeon（至強）或 Xeon Phi（至強融核）處理器。這是美國在計算機芯片研制方面的絕對優(yōu)勢，中國短時(shí)間內很難打破。

· 生態(tài)基礎依然薄弱。國內集成電路制造能力差距在兩代以上，且與計算芯片設計企業(yè)間的耦合度不高；軟件生態(tài)尚不完備，缺乏統一的自主軟件工具和應用平臺。

· 參與企業(yè)體量偏小，缺乏持續投入的能力。目前國際占主導的英特爾、英偉達、賽靈思等經(jīng)過(guò)數十年發(fā)展，已形成通過(guò)自身盈利支撐技術(shù)創(chuàng )新投入的正向升級機制。國內企業(yè)仍處于少盈利或者不盈利階段，無(wú)法支撐滾動(dòng)升級所需的連續性投入。

· 國際競爭空前激烈，對外合作難度加大。國際巨頭圍繞大數據和人工智能等新興領(lǐng)域加速布局、搶爭先機，我國企業(yè)面臨更為嚴峻的市場(chǎng)競爭壓力。此外中國資本跨國并購難度不斷加大，也提升了未來(lái)技術(shù)升級的門(mén)檻。

雖然存儲芯片擁有眾多細分品種和領(lǐng)域，但這完完全全是一個(gè)寡頭市場(chǎng)。放眼全球，存儲芯片市場(chǎng)已高度集中甚至壟斷，三大主流產(chǎn)品：DRAM、NAND Flash、NOR Flash更是如此，全球市場(chǎng)基本被前三大公司占據，且近年來(lái)壟斷程度還在不斷提高。

IC Insights數據顯示，韓國三星、海力士和美國美光科技三大廠(chǎng)商共占全球存儲芯片市場(chǎng)份額的95%。其中，三星占據市場(chǎng)份額最大，達44.5%，得益于存儲業(yè)務(wù)的高速增長(cháng)，三星在2017年超越了英特爾，成為全球第一大半導體廠(chǎng)商。位列二三名的海力士和美光分別占市場(chǎng)的27.9%和22.9%。

從細分領(lǐng)域來(lái)看，全球85%的DRAM市場(chǎng)被三家企業(yè)瓜分，其中三星DRAM占全球市場(chǎng)份額的45.8%。NAND Flash市場(chǎng)幾乎全部被三星、海力士、東芝、閃迪、美光和英特爾等六家瓜分，其中，三星NAND占全球市場(chǎng)的37%。

2019年國產(chǎn)的內存及閃存都取得了重要進(jìn)展，長(cháng)江存儲量產(chǎn)了64層堆棧3D閃存，合肥長(cháng)鑫量產(chǎn)了DDR4內存。此外，紫光也會(huì )在2021年進(jìn)軍內存市場(chǎng)，這是國內最重要的三支存儲芯片力量。不過(guò)就算開(kāi)始量產(chǎn)，國產(chǎn)存儲芯片的產(chǎn)能爬坡依然是個(gè)長(cháng)期而且艱巨的任務(wù)，至少需要數年時(shí)間才能對全球市場(chǎng)產(chǎn)生影響。

此外，國內公司設計及制程工藝技術(shù)與國際大廠(chǎng)仍有幾個(gè)世代的差距，比如長(cháng)江存儲的 64層 NAND vs. 三星/海力士/Kioxia/鎂光的96/112/128層 NAND，合肥長(cháng)鑫的 1x DRAM vs. 三星/海力士/鎂光的 1z DRAM。

3.功率器件

縱觀(guān)整個(gè)功率器件市場(chǎng)，整體態(tài)勢是歐美日廠(chǎng)商三足鼎立。其中美國功率器件處于世界領(lǐng)先地位，擁有一批具有全球影響力的廠(chǎng)商，例如TI、Fairchild、Maxim、ADI、ONSemiconductor和Vishay等廠(chǎng)商。歐洲擁有Infineon、ST和NXP三家全球半導體大廠(chǎng)。日本主要有Toshiba、 Renesas、 Rohm、 Matsushita、Fuji Electric等。中國臺灣擁有富鼎先進(jìn)、茂達、安茂、致新和沛亨等一批廠(chǎng)商。而我國則有上述代表。

功率半導體器件細分領(lǐng)域多， 行業(yè)整體增速較緩，大廠(chǎng)傾向于業(yè)內并購，通過(guò)布局新領(lǐng)域實(shí)現增長(cháng)。2016年英飛凌科技成為全球功率半導體的主要供應商，其在2015年初收購美國國際整流器公司（InternationalRectifier）后，英飛凌超過(guò)三菱電機成為領(lǐng)先的功率模塊制造商。德州儀器在2015年被英飛凌超越后，于2016年退居全球第二。安森美完成對飛兆半導體（Fairchild）的收購后，市場(chǎng)排名升至第三位，其在功率分立器件市場(chǎng)份額躍升10%。

2017年全球功率分立器件和模塊市場(chǎng)總額達186億美元。其中，英飛凌以18.6%的市場(chǎng)份額排名第一，第二為安森美，第三為意法半導體。2016年建廣資本以27.5億美元并購了NXP的標準器件部門(mén)，中國企業(yè)首次進(jìn)入行業(yè)全球前十強。

目前，國內以揚杰科技、華微電子、士蘭微為代表的功率半導體龍頭企業(yè)市場(chǎng)占有率非常低，進(jìn)口替代的空間巨大。據中商產(chǎn)業(yè)研究院，2018年國內半導體功率器件十強企業(yè)中，排名第一的為吉林華微科技，2017年營(yíng)收達16.4億元。揚州揚杰電子科技排名第二，2017年營(yíng)收為14.7億元。以下為排名：

雖然國內功率器件近幾年獲得了不少的突破，且國內功率半導體器件市場(chǎng)規模大，但我們應該看到國內產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段。

中國數據中心的發(fā)展道路

傳統意義上，數據中心是存放計算、存儲及網(wǎng)絡(luò )設備的機房場(chǎng)所，而在“新基建”的新背景下，數據中心是否也會(huì )展現出新內涵，迎來(lái)新的發(fā)展契機？作為國家層面認可的“新基建”重要內容之一，更多體現為5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)發(fā)展的數據中樞和算力載體，成為支撐“新基建”發(fā)展的重要底座。

數字化、智能化是未來(lái)全球發(fā)展趨勢，這一過(guò)程將不斷催生新的經(jīng)濟模式和應用，如果將5G技術(shù)看作“發(fā)動(dòng)機”，那么，數據中心就相當于“車(chē)輪”。也就是說(shuō)，沒(méi)有數據中心這一承載載體來(lái)當底座，就無(wú)法形成數字化基礎設施的閉環(huán)，“新基建”就會(huì )出現缺失，進(jìn)而不利于數字經(jīng)濟持續健康發(fā)展。

從全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，數據中心誕生于互聯(lián)網(wǎng)早期，最初以“機房”的形態(tài)及意義存在。但隨著(zhù)社會(huì )對信息技術(shù)應用愈加重視，數據中心的概念逐步被提出并加以豐富。

早期的數據中心大多由美國運營(yíng)商建立，用以服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )業(yè)公司的網(wǎng)絡(luò )連接需求。但隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)的發(fā)展，數據中心從一個(gè)跟網(wǎng)絡(luò )捆綁的依附品，逐步形成獨立的業(yè)態(tài)，并呈現專(zhuān)業(yè)化發(fā)展趨勢。尤其隨著(zhù)移動(dòng)通信技術(shù)的迭代，各類(lèi)移動(dòng)化智能化應用對計算、存儲的能力需求大幅提升，進(jìn)一步帶動(dòng)了數據中心這一底層技術(shù)的發(fā)展。

作為數據樞紐和應用載體的數據中心，這時(shí)候也不再是“機房”或單一的商業(yè)形態(tài)，而是演變?yōu)槌休d著(zhù)各行各業(yè)信息系統的基礎設施保障，搭建信息化平臺的重要前提，發(fā)揮出數字經(jīng)濟“基石”與“引擎”的作用。數據中心的四大發(fā)展趨勢：

· 核心、周邊雙向發(fā)展，一線(xiàn)城市飽和，向周邊和能源充足地區外溢。

· 大規模、邊緣雙向發(fā)展，云化推動(dòng)向大規模機房演進(jìn)，5G促進(jìn)邊緣計算加速發(fā)展。

· 橫向整合，并購將會(huì )更多發(fā)生。

· 縱向延伸，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游延伸。

我國對數據中心的需求主要集中在北京、廣東、上海、浙江、江蘇等經(jīng)濟發(fā)達省份，這些地區人口以及互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)密度遠遠領(lǐng)先中西部地區，互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)密度最大，大型互聯(lián)網(wǎng)、云計算、科技創(chuàng )新類(lèi)企業(yè)、政企用戶(hù)數遠遠領(lǐng)先其他地區，對數字經(jīng)濟的貢獻也更大，因此是我國數據中心業(yè)務(wù)需求最旺盛的區域。根據《2018年中國IDC行業(yè)市場(chǎng)分析報告》，從全國范圍來(lái)看，北京、上海、廣州、深圳等一線(xiàn)城市數據中心資源最為集中，其上架率達到60%-70%。

雖然這些區域的數據中心上架率顯著(zhù)高于其他地區，但隨著(zhù)數字經(jīng)濟的發(fā)展，供需缺口仍有擴大的趨勢。在成都等中西部地區，由于經(jīng)濟基礎好、年輕人基數大、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)重度用戶(hù)多，數據中心產(chǎn)業(yè)也在快速擴張。因此，加大在數據中心領(lǐng)域的基建投資，挖掘數字經(jīng)濟深度、延展數字經(jīng)濟長(cháng)度，十分必要。

近年來(lái)，在全球數字化轉型浪潮之下，數據中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展相當迅速，相應的投資規模呈現快速增長(cháng)趨勢。從全球建設情況來(lái)看，除了起步早、積累長(cháng)的歐美市場(chǎng)，亞太市場(chǎng)尤其是中國市場(chǎng)，正在成為數據中心產(chǎn)業(yè)的新亮點(diǎn)。相關(guān)數據顯示，2019年，中國數據中心的數量超過(guò)7萬(wàn)個(gè)，占全球數據中心規模的23%左右，數據中心機架規模達到227萬(wàn)架，在用IDC數據中心數量2213個(gè)。

雖然規模已經(jīng)達到一定量級，但在建設和發(fā)展質(zhì)量上，與美國等成熟市場(chǎng)相比，仍有一定差距，在一些領(lǐng)域和地方，還存在不少盲目建設和重復投資的亂象。數據中心產(chǎn)業(yè)不是一個(gè)誰(shuí)都能做領(lǐng)域，它具有一定的專(zhuān)業(yè)性和高門(mén)檻。結合已有的數據中心建設經(jīng)驗，數據中心產(chǎn)業(yè)主要有以下三大門(mén)檻：

· 資本門(mén)檻：數據中心屬于重資產(chǎn)行業(yè)，投資回報周期長(cháng)，考慮到數據中心的建設效率、成本以及針對客戶(hù)的定價(jià)能力，單體數據中心真正實(shí)現盈虧平衡，需要8到10年時(shí)間。如果再考慮到數據中心投入使用后會(huì )不斷發(fā)生折舊，若沒(méi)有持續的資本支持投入，很多數據中心往往會(huì )因現金流滯后而中途“流產(chǎn)”。

· 技術(shù)門(mén)檻：數據中心是一項15到20年的周期項目，在布局設計之初，就必須預判未來(lái)20年的技術(shù)趨勢，預留未來(lái)技術(shù)升級的空間。這一方面因為一旦設計好的數據中心投入使用，就很難將固化的設計架構再做調整改造；另一方面，數據中心的客戶(hù)需求呈現多樣化，比如基于A(yíng)I、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等的企業(yè)對數據中心的產(chǎn)品規格有不同的訴求。

· 運營(yíng)門(mén)檻：數據中心的運營(yíng)門(mén)檻是非常復雜的系統工程，能否保持數據中心常年可靠和高效運營(yíng)是一項重大挑戰。建一個(gè)數據中心容易，運營(yíng)一個(gè)數據中心難。以金融機構為例，一旦數據中心出現問(wèn)題，不僅會(huì )影響千萬(wàn)企業(yè)的正常運轉，更會(huì )危害整個(gè)金融服務(wù)生態(tài)，產(chǎn)生難以估量的損失。

總結

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數據是過(guò)去數據中心增長(cháng)的主要動(dòng)因：過(guò)去5年，需求端，網(wǎng)民數量和移動(dòng)流量增長(cháng)迅速；供給端，大數據和人工智能對存儲和計算提出更高需求。因素疊加，導致數據中心增長(cháng)迅速，5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和傳統企業(yè)上云是未來(lái)增長(cháng)的主要動(dòng)因：5G的傳輸帶寬顯著(zhù)高于4G，且原生標準支持企業(yè)獨立組網(wǎng)，為物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)奠定基礎。

我國數據中心需抓緊窗口機遇走向國際化。據數據顯示，2018年美國超大規模數據中心總量占全球的40%，中國僅占8%。與美國數據中心服務(wù)全球市場(chǎng)不同，我國數據中心主要服務(wù)于國內市場(chǎng)。我國已成為全球第二大數字經(jīng)濟體和“互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)”商業(yè)模式創(chuàng )新的引領(lǐng)者，我國企業(yè)已具備國際化的能力，互聯(lián)網(wǎng)應用和服務(wù)正在加快走向國際市場(chǎng)。隨著(zhù)越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)展海外布局，我國數據中心應借此東風(fēng)走向國際市場(chǎng)，為眾多出海和國際企業(yè)提供計算設施。

二十年前，中國互聯(lián)網(wǎng)的上古階段，國外服務(wù)器廠(chǎng)商占據中國市場(chǎng)，當時(shí)如果有人提出要讓中國的大數據中心數量將會(huì )超過(guò)美國，難免也會(huì )被視作天方夜譚。

新基建的大數據中心建設，對服務(wù)器行業(yè)、云計算、中小企業(yè)等多個(gè)方面都會(huì )有直接、間接的正面影響，新基建興建大數據中心的主導方向，從歷史的視界來(lái)看，或會(huì )讓國內的智能化水平進(jìn)入到世界一線(xiàn)行列，而這個(gè)未來(lái)，已經(jīng)不再是幻想。

巨浪已至，新基建的號角已經(jīng)吹響，數據中心作為“首提”也已經(jīng)插上翅膀展翅騰飛，未來(lái)將會(huì )有哪些新的數據中心誕生？讓我們拭目以待！