解碼新基建「數(shù)據(jù)中心」：半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展新支點

移動互聯(lián)網(wǎng)時代，數(shù)據(jù)流量不斷增加。去年，我國移動互聯(lián)網(wǎng)用戶每戶平均月流量為7.82GB，是2018年的1.69倍，企業(yè)數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。不過，目前只有不到2%的企業(yè)數(shù)據(jù)被存儲下來，其中只有10%被用于數(shù)據(jù)分析。這說明，我國數(shù)據(jù)存儲利用能力存在很大缺口。在這樣的背景下，數(shù)據(jù)中心的重要性日益凸顯。

數(shù)據(jù)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(wěn)定可靠運行環(huán)境的場所。這些看似冷冰的機房里，有無數(shù)人的互聯(lián)網(wǎng)生活和記憶，各行業(yè)的海量大數(shù)據(jù)（Big Data）在這里儲存、運算、傳輸，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到智能的飛躍。數(shù)據(jù)中心漸漸成為大數(shù)據(jù)、云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能的萬能“糧倉”。

數(shù)據(jù)中心為何如此重要？

就此次新型冠狀病毒疫情來說，疫情發(fā)生之后，中國電信、中國移動以及中國聯(lián)通三大運營商積極部署5G基站，幫助疫情嚴重區(qū)借助5G技術完成遠程會診，大大提高了會診效率；百度地圖利用大數(shù)據(jù)技術推出的遷徙大數(shù)據(jù)平臺可進行無時延升級，開放查詢的城市從100個擴展到了300多個，為用戶提供全國熱門遷入遷出地、遷徙規(guī)模指數(shù)、城內出行強度等一系列情況，為“抗疫”奠定了堅實的基礎；企業(yè)、教育機構延遲復工復學時，在線辦公、云視頻、云會議、云教學等助力政企機關順利復工復產(chǎn)。

在這一過程中無論是5G基站的部署、大數(shù)據(jù)技術的應用還是云視頻會議、遠程辦公以及視頻服務商的順利開展等，都必須依托“數(shù)據(jù)中心”這一重要的基礎設施來實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)中心在抗擊疫情過程中做貢獻的同時，依托其開展的互聯(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(shù)據(jù)中心行業(yè)遭受著挑戰(zhàn)。總言之無論是貢獻還是挑戰(zhàn)都再次印證了數(shù)據(jù)中心在當今社會發(fā)展過程中至關重要的作用。

數(shù)據(jù)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)用戶顯然多于美國，這意味著大數(shù)據(jù)中心發(fā)展空間很大。中國信通院統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年全國IDC機架數(shù)量有望增長到326萬臺，中國工程院院士鄔賀銓預計，2020-2025年，我國IDC市場累計將超過1萬億元。他說：“大數(shù)據(jù)中心的建設是個很長的產(chǎn)業(yè)鏈，包括服務器、路由器、交換機、光模塊，還有電源、軟件、網(wǎng)絡、機房。另外，對于IDC產(chǎn)業(yè)鏈來說，更重要的是IDC集成運維，以及‘云服務商’和解決方案?！?/p>

在3月4日中共中央政治局常務委員會召開的會議上，數(shù)據(jù)中心也迎來了暖春?！笆滋帷敝?，全國各地發(fā)來了數(shù)據(jù)中心項目開工、數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設的多個好消息。

· 簡陽市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(guī)劃建設6棟IDC機房樓，按照國際T3+和T4標準建設機柜9700個，承載15萬臺以上服務器和網(wǎng)絡設備，浮點計算能力大于20000T，數(shù)據(jù)存儲量不小于10000P（10E），實現(xiàn)運營可視化、運維自動化、服務自助化。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、金融服務等多功能為一體的“大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)新高地”，為新一代移動通信、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(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園項目：總投資24億元，正式落戶肥東東部新城核心區(qū)，該項目總占地面積約200畝，建設容積率1.3，建設10000個機柜?？偨ㄖ娣e19.46萬㎡，其中機房總建筑面積約需要16萬㎡，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，全部建成投入運營后，預計年服務收入可達18億元，年納稅約1億元。

· 騰龍廣東灣區(qū)數(shù)據(jù)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18萬平方米，將按行業(yè)最高標準打造成區(qū)域內最大的新一代云計算數(shù)據(jù)中心，項目建成后，將發(fā)揮區(qū)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(qū)域內數(shù)字經(jīng)濟與數(shù)字化產(chǎn)業(yè)賦能，其也是騰龍控股集團布局粵港澳灣區(qū)數(shù)字基建的重要組成部分。 

· 長江上游區(qū)域大數(shù)據(jù)中心項目：總投資30億元，總建筑面積約25萬平方米，總投資約30億元，包括大數(shù)據(jù)中心機房、大數(shù)據(jù)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(guī)劃10000個機柜的服務能力，帶寬可達5T—10T。項目一期建筑面積共計約10萬平方米，建成后可容納1200個機柜，帶寬達到1T—2T。

數(shù)據(jù)中心帶動半導體產(chǎn)業(yè)鏈

在新基建的規(guī)劃版圖中，特意將大數(shù)據(jù)中心作為重要一部分提出，數(shù)據(jù)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，新基建帶來的大數(shù)據(jù)中心建設熱潮將對數(shù)據(jù)硬件賽道、云服務和中小企業(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(shù)據(jù)中心、人工智能系統(tǒng)建設；反過來也可以說，大數(shù)據(jù)中心牽引計算、存儲芯片以及功率器件。

1. 計算芯片

計算芯片領域，英特爾占有全球36%的市場份額。此外，與數(shù)據(jù)處理相關的DRAM/NAND存儲芯片廠商合計市場份額達37%，三星、SK 海力士、鎂光均進入競爭。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，享受市場需求高速增長帶來的紅利。

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(tǒng)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(xù)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)過數(shù)十年發(fā)展，已形成通過自身盈利支撐技術創(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，無法支撐滾動升級所需的連續(xù)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(shù)據(jù)和人工智能等新興領域加速布局、搶爭先機，我國企業(yè)面臨更為嚴峻的市場競爭壓力。此外中國資本跨國并購難度不斷加大，也提升了未來技術升級的門檻。

雖然存儲芯片擁有眾多細分品種和領域，但這完完全全是一個寡頭市場。放眼全球，存儲芯片市場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，全球市場基本被前三大公司占據(jù)，且近年來壟斷程度還在不斷提高。

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

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

2019年國產(chǎn)的內存及閃存都取得了重要進展，長江存儲量產(chǎn)了64層堆棧3D閃存，合肥長鑫量產(chǎn)了DDR4內存。此外，紫光也會在2021年進軍內存市場，這是國內最重要的三支存儲芯片力量。不過就算開始量產(chǎn)，國產(chǎn)存儲芯片的產(chǎn)能爬坡依然是個長期而且艱巨的任務，至少需要數(shù)年時間才能對全球市場產(chǎn)生影響。

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

3.功率器件

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

功率半導體器件細分領域多， 行業(yè)整體增速較緩，大廠傾向于業(yè)內并購，通過布局新領域實現(xiàn)增長。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，英飛凌超過三菱電機成為領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，市場排名升至第三位，其在功率分立器件市場份額躍升10%。

2017年全球功率分立器件和模塊市場總額達186億美元。其中，英飛凌以18.6%的市場份額排名第一，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，中國企業(yè)首次進入行業(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)市場占有率非常低，進口替代的空間巨大。據(jù)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年營收達16.4億元。揚州揚杰電子科技排名第二，2017年營收為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規(guī)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(shù)據(jù)中心的發(fā)展道路

傳統(tǒng)意義上，數(shù)據(jù)中心是存放計算、存儲及網(wǎng)絡設備的機房場所，而在“新基建”的新背景下，數(shù)據(jù)中心是否也會展現(xiàn)出新內涵，迎來新的發(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(xiàn)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發(fā)展的數(shù)據(jù)中樞和算力載體，成為支撐“新基建”發(fā)展的重要底座。

數(shù)字化、智能化是未來全球發(fā)展趨勢，這一過程將不斷催生新的經(jīng)濟模式和應用，如果將5G技術看作“發(fā)動機”，那么，數(shù)據(jù)中心就相當于“車輪”。也就是說，沒有數(shù)據(jù)中心這一承載載體來當?shù)鬃蜔o法形成數(shù)字化基礎設施的閉環(huán)，“新基建”就會出現(xiàn)缺失，進而不利于數(shù)字經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展。

從全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，數(shù)據(jù)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。但隨著社會對信息技術應用愈加重視，數(shù)據(jù)中心的概念逐步被提出并加以豐富。

早期的數(shù)據(jù)中心大多由美國運營商建立，用以服務互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)公司的網(wǎng)絡連接需求。但隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心從一個跟網(wǎng)絡捆綁的依附品，逐步形成獨立的業(yè)態(tài)，并呈現(xiàn)專業(yè)化發(fā)展趨勢。尤其隨著移動通信技術的迭代，各類移動化智能化應用對計算、存儲的能力需求大幅提升，進一步帶動了數(shù)據(jù)中心這一底層技術的發(fā)展。

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

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

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

· 橫向整合，并購將會更多發(fā)生。

· 縱向延伸，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游延伸。

我國對數(shù)據(jù)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(qū)人口以及互聯(lián)網(wǎng)用戶密度遠遠領先中西部地區(qū)，互聯(lián)網(wǎng)用戶密度最大，大型互聯(lián)網(wǎng)、云計算、科技創(chuàng)新類企業(yè)、政企用戶數(shù)遠遠領先其他地區(qū)，對數(shù)字經(jīng)濟的貢獻也更大，因此是我國數(shù)據(jù)中心業(yè)務需求最旺盛的區(qū)域。根據(jù)《2018年中國IDC行業(yè)市場分析報告》，從全國范圍來看，北京、上海、廣州、深圳等一線城市數(shù)據(jù)中心資源最為集中，其上架率達到60%-70%。

雖然這些區(qū)域的數(shù)據(jù)中心上架率顯著高于其他地區(qū)，但隨著數(shù)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(qū)，由于經(jīng)濟基礎好、年輕人基數(shù)大、移動互聯(lián)網(wǎng)重度用戶多，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)也在快速擴張。因此，加大在數(shù)據(jù)中心領域的基建投資，挖掘數(shù)字經(jīng)濟深度、延展數(shù)字經(jīng)濟長度，十分必要。

近年來，在全球數(shù)字化轉型浪潮之下，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展相當迅速，相應的投資規(guī)模呈現(xiàn)快速增長趨勢。從全球建設情況來看，除了起步早、積累長的歐美市場，亞太市場尤其是中國市場，正在成為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的新亮點。相關數(shù)據(jù)顯示，2019年，中國數(shù)據(jù)中心的數(shù)量超過7萬個，占全球數(shù)據(jù)中心規(guī)模的23%左右，數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模達到227萬架，在用IDC數(shù)據(jù)中心數(shù)量2213個。

雖然規(guī)模已經(jīng)達到一定量級，但在建設和發(fā)展質量上，與美國等成熟市場相比，仍有一定差距，在一些領域和地方，還存在不少盲目建設和重復投資的亂象。數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)不是一個誰都能做領域，它具有一定的專業(yè)性和高門檻。結合已有的數(shù)據(jù)中心建設經(jīng)驗，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)主要有以下三大門檻：

· 資本門檻：數(shù)據(jù)中心屬于重資產(chǎn)行業(yè)，投資回報周期長，考慮到數(shù)據(jù)中心的建設效率、成本以及針對客戶的定價能力，單體數(shù)據(jù)中心真正實現(xiàn)盈虧平衡，需要8到10年時間。如果再考慮到數(shù)據(jù)中心投入使用后會不斷發(fā)生折舊，若沒有持續(xù)的資本支持投入，很多數(shù)據(jù)中心往往會因現(xiàn)金流滯后而中途“流產(chǎn)”。

· 技術門檻：數(shù)據(jù)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20年的技術趨勢，預留未來技術升級的空間。這一方面因為一旦設計好的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心的客戶需求呈現(xiàn)多樣化，比如基于AI、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等的企業(yè)對數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品規(guī)格有不同的訴求。

· 運營門檻：數(shù)據(jù)中心的運營門檻是非常復雜的系統(tǒng)工程，能否保持數(shù)據(jù)中心常年可靠和高效運營是一項重大挑戰(zhàn)。建一個數(shù)據(jù)中心容易，運營一個數(shù)據(jù)中心難。以金融機構為例，一旦數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)問題，不僅會影響千萬企業(yè)的正常運轉，更會危害整個金融服務生態(tài)，產(chǎn)生難以估量的損失。

總結

移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)是過去數(shù)據(jù)中心增長的主要動因：過去5年，需求端，網(wǎng)民數(shù)量和移動流量增長迅速；供給端，大數(shù)據(jù)和人工智能對存儲和計算提出更高需求。因素疊加，導致數(shù)據(jù)中心增長迅速，5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)企業(yè)上云是未來增長的主要動因：5G的傳輸帶寬顯著高于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(shù)據(jù)中心需抓緊窗口機遇走向國際化。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2018年美國超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心總量占全球的40%，中國僅占8%。與美國數(shù)據(jù)中心服務全球市場不同，我國數(shù)據(jù)中心主要服務于國內市場。我國已成為全球第二大數(shù)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)應用和服務正在加快走向國際市場。隨著越來越多的企業(yè)開展海外布局，我國數(shù)據(jù)中心應借此東風走向國際市場，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，國外服務器廠商占據(jù)中國市場，當時如果有人提出要讓中國的大數(shù)據(jù)中心數(shù)量將會超過美國，難免也會被視作天方夜譚。

新基建的大數(shù)據(jù)中心建設，對服務器行業(yè)、云計算、中小企業(yè)等多個方面都會有直接、間接的正面影響，新基建興建大數(shù)據(jù)中心的主導方向，從歷史的視界來看，或會讓國內的智能化水平進入到世界一線行列，而這個未來，已經(jīng)不再是幻想。

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