云計算專題報告-在建的數(shù)據(jù)中心夠用嗎

云計算專題報告在建的數(shù)據(jù)中心夠用嗎

IDC需求受流量與算量多因素驅(qū)動迎新周期4月，阿里云宣布3年投資2000億用于重大核心技術(shù)攻堅和面向未來的數(shù)據(jù)中心建設(shè)。在6月9日阿里云峰會上，管理層表示阿里云已有100多萬臺服務(wù)器，三年后這一數(shù)字將超出300萬臺;同時，還有新型網(wǎng)絡(luò)、IDC、芯片等新產(chǎn)品的研發(fā)，因此2000億可能還不夠。5月，騰訊云也宣布未來五年將投入5000億元用于新基建進一步布局，同時，將陸續(xù)在全國新建多個百萬級服務(wù)器規(guī)模的大型數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心(IDC)又稱互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，直觀理解就是互聯(lián)網(wǎng)機房、機柜和相關(guān)設(shè)備以及圍繞之上的運營服務(wù)，是計算機網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，很大程度上決定了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商向客戶提供服務(wù)的規(guī)模。云廠商巨頭在IDC領(lǐng)域的“搶跑”，讓行業(yè)在新基建主線之上再燃熱點。云計算轉(zhuǎn)化存量需求IDC是高增長行業(yè)。首先需要說明，依據(jù)不同的市場規(guī)?？趶?，數(shù)值結(jié)果有所不同。根據(jù)工信部2015年發(fā)布的《電信業(yè)務(wù)分類目錄(2015年版)》，除傳統(tǒng)的IDC租賃、托管等業(yè)務(wù)外，云平臺IaaS和PaaS也納入IDC范疇。而中國信通院的數(shù)據(jù)，2017年國內(nèi)傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)收入為513億元，云服務(wù)收入138億元，兩者占比大致為4:1，但后者比例在陸續(xù)提升。以下討論市場空間部分不特別區(qū)分具體口徑。2019年國內(nèi)IDC規(guī)模達(dá)1,563億元，同比增長27%，近年復(fù)合增速達(dá)37%;并且科智咨詢等機構(gòu)預(yù)測2020年增速提升至29%，規(guī)模將超2,000億。雖然增速仍然在高位，但驅(qū)動因素已經(jīng)發(fā)生了變化。在上一個周期，IDC下游主要客戶是包括移動互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，因滲透率趨于飽，以手機出貨量為表征的整體增速已經(jīng)放緩(圖表4)。所以，后續(xù)IDC的高增長實際已進入新周期，來源于新的行業(yè)驅(qū)動力因素。我們認(rèn)為IDC行業(yè)新驅(qū)動力主要源于兩方面:(1)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)向云計算模式轉(zhuǎn)化帶來的IDC建設(shè)機會;和(2)5G和AI商業(yè)化帶來存儲和算力的增量需求。云計算模式下，客戶端的計算和存儲能力被遷移到云端(服務(wù)器端)，從而對IDC需求產(chǎn)生顯著推動。企業(yè)上云產(chǎn)生對上游基礎(chǔ)設(shè)施的新需求，因此IDC的增長很大程度上會與云計算增速調(diào)頻。根據(jù)中國信通院發(fā)布的《云計算發(fā)展白皮書(2019)》，2018年我國公有云市場規(guī)模為437億元，同比增長65%;預(yù)計到2022年市場規(guī)模將達(dá)到1731億元，2015-2021年的復(fù)合增速達(dá)50%。公有云細(xì)分市場中，與IDC直接相關(guān)的IasS領(lǐng)域增長最為快速，市場比重從2012年的15%大幅提升至2018年的62%。私有云方面，2018年市場規(guī)模達(dá)525億元，同比增長23%，預(yù)計到2022年市達(dá)到1172億元。5G與AI是增量驅(qū)動5G驅(qū)動數(shù)據(jù)存儲需求可以預(yù)見，5G時代的數(shù)據(jù)規(guī)模將大幅增長。我們分析，數(shù)據(jù)浪潮主要來源于三個方面:(1)用戶來源:根據(jù)運營商和工信部數(shù)據(jù)，截止2020年5月底中國5G套餐用戶超5000萬戶，起重工僅中國移動5G套餐累積用戶即達(dá)5561萬戶。對比海外，韓國市場同期5G用戶數(shù)近700萬戶，占韓國移動用戶數(shù)的10%;韓國5G用戶每月的人均流量達(dá)28G;(2)應(yīng)用來源:在5G技術(shù)之上，將新涌現(xiàn)高清視頻、VR、云游戲、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等豐富應(yīng)用場景，為實現(xiàn)這些應(yīng)用服務(wù)，也會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù);(3)網(wǎng)絡(luò)來源:5G網(wǎng)絡(luò)中，邊緣計算成為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的大趨勢之一，數(shù)據(jù)除了在中心的云端存儲，還需要在邊緣網(wǎng)絡(luò)上采集、使用。對應(yīng)以上數(shù)據(jù)源，基本上都存在數(shù)據(jù)存儲需求，包括:(1)用戶的照片、視頻、文檔等個人數(shù)據(jù);(2)應(yīng)用領(lǐng)域的視頻類數(shù)據(jù);(3)網(wǎng)絡(luò)的5G設(shè)備和邊緣計算數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)的存儲將直接導(dǎo)致存儲型服務(wù)器需求的高速增長，并需要相應(yīng)的IDC資源去容納。AI商用場景驅(qū)動算力部署需求除存儲型服務(wù)器之外，IDC還需要面對比例不小的算力型服務(wù)器。此類服務(wù)器的重要應(yīng)用就是人工智能。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)周刊2019年的預(yù)計，2020年全球每人將分?jǐn)偟?,200GB的數(shù)據(jù)量;其中1/3是大數(shù)據(jù)的一部分。而這些數(shù)據(jù)就將成為人工智能的組成部分。相比2017年AlphaGo帶動的深度學(xué)習(xí)技術(shù)浪潮，AI服務(wù)器的用武之地從前期的模型訓(xùn)練、原型探索等技術(shù)研發(fā)階段，到現(xiàn)在更多用于商業(yè)化應(yīng)用場景，意味著應(yīng)用覆蓋的用戶規(guī)模增長將直接反映到服務(wù)器需求規(guī)模上來。國際數(shù)據(jù)中心(同樣簡稱IDC)于2020年6月發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2019年中國AI服務(wù)器出貨量為7.9萬臺，同比增長47%。這一增速遠(yuǎn)超通用服務(wù)器增速(同期通用服務(wù)器市場同比下降4%)。而且，平均每臺服務(wù)器配置8.02個GPU加速卡，比2017年的4.31個和2018年的5.10個有加速增長趨勢。其發(fā)布的《中國人工智能軟件及應(yīng)用(2019下半年)跟蹤》報告還顯示，2019年中國人工智能軟件及應(yīng)用市場規(guī)模達(dá)28.9億美元。包括硬件在內(nèi)，整體市場規(guī)模達(dá)到60億美元;同時，預(yù)計到2024年中國人工智能軟件及應(yīng)用市場規(guī)模將達(dá)到127.5億美金，2018~2024年的復(fù)合增長率達(dá)39%。從夠用到緊缺，規(guī)劃后的IDC供給量仍存缺口數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模的快速擴大，背后是IDC建設(shè)的投入加碼。尤其是2019~2020年以來，眾多相關(guān)企業(yè)加入到IDC市場大軍來，我們開始考慮一個問題——IDC建設(shè)浪潮之后，供需關(guān)系如何?未來2~3年的IDC資源夠用了嗎?2019年之前，中國有227萬機柜，夠用但區(qū)域飽和首先，我們要知道現(xiàn)有的IDC資源數(shù)量以及使用率情況。從全球來看，根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2015-2018年的IDC資源是略有減少的，主要原因是2017年開始出現(xiàn)數(shù)據(jù)中心大型化、集約化的趨勢。2015年，全球數(shù)據(jù)中心機柜數(shù)為479.7萬個，到2017年達(dá)493.3萬個，但2018年的數(shù)量小幅減少至489.9萬個。但是中國的情況有所不同。根據(jù)賽迪集團的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年中國數(shù)據(jù)中心數(shù)量大約為7.4萬個，大約能占全球數(shù)據(jù)中心總量的23%。2016-2019年中國數(shù)據(jù)中心機架數(shù)量逐年上升，2019年數(shù)據(jù)中心機架數(shù)量達(dá)到227萬架。我們對IDC企業(yè)進行了梳理，對重要IDC企業(yè)的現(xiàn)有機柜數(shù)做了統(tǒng)計，結(jié)果如圖表8所示。根據(jù)我們的不完全統(tǒng)計，34家重要企業(yè)(及政府)現(xiàn)有機柜數(shù)為225.7萬個，與賽迪的數(shù)據(jù)接近。這些IDC企業(yè)中，擁有量較多的包括中國電信、中國聯(lián)通等。判斷IDC機柜是否夠用的一個核心指標(biāo)就是上架率(機架空間被使用的比率)。理論上，一個數(shù)據(jù)中心機房所有機柜都處于被使用的狀態(tài)，及上架率達(dá)到100%，則意味著該機房滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)。再出現(xiàn)新的需求，那么這個機房就“不夠用”了。當(dāng)然，實際上IDC機房并不會到100%上架率就“飽和”了:

一方面，從類似圖表10的機柜內(nèi)部可以看到，服務(wù)器相關(guān)的IT和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要較為復(fù)雜的聯(lián)系，上架率越高，這些設(shè)備的維護難度也越大;另一方面，對服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)客戶來說，IDC企業(yè)需要為其提供一定的彈性擴容能力，當(dāng)它的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)短期迎來大量新增用戶、流量時，需要在短期內(nèi)能夠上架新的云端能力。典型的例子就是2020年的疫情期間，典型的線上服務(wù)迎來明顯的擴容需求。因此，對于一個數(shù)據(jù)中心來說，雖然更高的上架率將帶來更多的收益，但當(dāng)上架率達(dá)到一定程度后，機柜就可以認(rèn)為是“不夠用”了。我們認(rèn)為這一比例在60-80%左右，視各供應(yīng)商的策略不同而有區(qū)別。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2017年我國數(shù)據(jù)中心平均上架率為52.8%，與2016年相比均提高5%左右;其中，超大型數(shù)據(jù)中心上架率為34.4%，大型數(shù)據(jù)中心上架率54.9%，估計與超大型數(shù)據(jù)中心在最近幾年開始建設(shè)加碼有關(guān)。根據(jù)工信部2018年數(shù)據(jù)，全國IDC利用率仍在60%以下。因此數(shù)據(jù)中心基本處于夠用的狀態(tài)。但是，各個區(qū)域發(fā)展不平衡，核心地區(qū)有接近飽和的趨勢。產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，河南、浙江、江西、四川、天津等地區(qū)上架率在2017年提升到60%以上，西部地區(qū)多個省份上架率由15%提升到30%以上，但仍然處于較低水平。同時前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，北上廣深等一線城市數(shù)據(jù)中心資源最為集中，上架率達(dá)到60%~70%，并且受限于地區(qū)承載能力，新建IDC數(shù)量有所放緩。實際上，中部、西部、東北地區(qū)具有土地資源豐富、建設(shè)或租金成本較低、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及運營維護水平較高等優(yōu)點，適合建立大型及超大型數(shù)據(jù)中心。但是，這些地區(qū)的下游客戶較少，而遠(yuǎn)離客戶將增加客戶的響應(yīng)時效和維護成本，所以存在上架率低的風(fēng)險。相反，對于互聯(lián)網(wǎng)廠商的自建數(shù)據(jù)中心來說，由于解決了客戶不足的問題，則體現(xiàn)了相對優(yōu)勢。例如，百度最大的數(shù)據(jù)中心位于山西省陽泉市，服務(wù)器設(shè)計裝機規(guī)模超過16萬臺;阿里江蘇云計算數(shù)據(jù)中心在南通簽約，將成為阿里巴巴華東地區(qū)最大的云計算中心基地，承載30萬臺服務(wù)器。在建與規(guī)劃150萬，同增近七成，但仍不夠現(xiàn)有的上架率數(shù)據(jù)反映的是建成的IDC滿足當(dāng)時下游客戶需求的程度，從60%左右的上架率可以看到處理原有的業(yè)務(wù)，IDC是基本夠用但也快要接近飽和。而未來2~3年的IDC資源是否夠用則更多需要看現(xiàn)在在建的和規(guī)劃的項目情況。我們梳理了圖表8中對應(yīng)的34家企業(yè)公開的在建和規(guī)劃機柜數(shù):在建數(shù)量為49.5萬架，規(guī)劃數(shù)量為99.2萬架，合計約150萬架，相比現(xiàn)有的機柜數(shù)量增長約67%(見圖表15)。接近七成的增長反映了行業(yè)內(nèi)企業(yè)的大力投入熱情，側(cè)面也可以理解，行業(yè)認(rèn)為下游需求將進入爆發(fā)增長階段。那么，有了這些“儲備好的”IDC資源之后，是否可以滿足即將到來的新需求呢?我們針對需求做了一個估測。首先考慮存儲型服務(wù)器需求:(1)參考標(biāo)準(zhǔn)機柜和服務(wù)器規(guī)格，假設(shè)單機柜提供的存儲能力假設(shè)為64TB，假設(shè)新增的150萬機柜全部用于存儲，則提供了9600萬TB容量;(2)假設(shè)5G時代移動端設(shè)備數(shù)3億部，按其中100M(0.1G)需要云端存儲假設(shè)，則日均存儲數(shù)據(jù)量新增3000萬GB(3萬TB)。假設(shè)個人數(shù)據(jù)占互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的10%，則全網(wǎng)日增數(shù)據(jù)量30萬TB;(3)現(xiàn)有規(guī)劃的機柜能夠滿足全網(wǎng)9600/30=320天的存儲需求。以上假設(shè)均按保守估計，例如5GIoT時代，個人數(shù)據(jù)占比應(yīng)遠(yuǎn)小于10%，遠(yuǎn)期設(shè)備數(shù)也大概率會超3億。同時，考慮IDC的建設(shè)周期一般在一年以上，再加上算力服務(wù)器的需求未計入，因此可以推斷，即使現(xiàn)在規(guī)劃的IDC資源增長較大，但仍然遠(yuǎn)不夠滿足未來2-3年的需求。判斷:長期缺口存在，三個努力方向通過以上分析，我們可以認(rèn)為，IDC資源的長期缺口是存在的，而且缺口可能在數(shù)倍。那么在以一線城市為主的核心地區(qū)對IDC用地審批有所限制的當(dāng)前，行業(yè)應(yīng)該如何發(fā)展才能保障供應(yīng)呢?我們認(rèn)為在于盡力加大投建、發(fā)展超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、發(fā)展高密度機柜等三個方向。加大投建以上統(tǒng)計的是目前規(guī)劃的數(shù)據(jù)中心數(shù)量。既然缺口較大，那么可以預(yù)見各方都將在后續(xù)持續(xù)推出投建規(guī)劃。統(tǒng)計部分地區(qū)已發(fā)布的IDC建設(shè)提速政策如下。廣東省工信廳6月18日印發(fā)的《廣東省5G基站和數(shù)據(jù)中心(IDC)總體布局規(guī)劃(2021-2025)》(以下簡稱“廣東《規(guī)劃》”)顯示，截至2019年底，省內(nèi)已投產(chǎn)使用的數(shù)據(jù)中心數(shù)量約160個(其中超大型、大型和中小型數(shù)據(jù)中心各占1%、20%和79%)。規(guī)劃在建的機架數(shù)量約18.5萬個，已投產(chǎn)的機架數(shù)量約11.6萬個(折合標(biāo)準(zhǔn)機架數(shù)21.8萬個，合計功率545兆瓦)，在用的機架數(shù)量約7.2萬個(折合標(biāo)準(zhǔn)機架數(shù)13.5萬個，合計功率337兆瓦)，累計服務(wù)器數(shù)量超過86.4萬臺，數(shù)據(jù)存儲量約25萬TB，折合占地面積超過800畝，總投資額約700億元。規(guī)劃剔除“先提后擴”的建設(shè)思路，即先提高上架率，后擴容和新增。單個數(shù)據(jù)中心項目上架率達(dá)到60%后，方可申請擴容和新建項目。根據(jù)通知的規(guī)劃目標(biāo)，在全省9個數(shù)據(jù)中心中，第一階段(2021-2022年)上架率達(dá)到65%以上，規(guī)劃建設(shè)折合標(biāo)準(zhǔn)機架數(shù)約47萬個。第二階段(2023-2025年)上架率達(dá)75%以上，規(guī)劃建設(shè)在折合標(biāo)準(zhǔn)機架數(shù)累計約100萬個。此規(guī)劃印發(fā)于圖表14統(tǒng)計時間之后，也是對我們提到的各地將持續(xù)推出投建規(guī)劃的一個印證。相信在這樣補缺口的政策帶動之下，行業(yè)缺口有望通過大力投建逐步得到縮小。超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心前文幾處提到大型和超大型數(shù)據(jù)中心，主要是依據(jù)機架數(shù)量來界定，在不同的規(guī)劃中略有區(qū)別(例如廣東《規(guī)劃》中將1000-3000架定義為中型數(shù)據(jù)中心)。超大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)相對起步較晚，一般對土地資源等要求也較高。例如，廣東《規(guī)劃》中廣深地區(qū)原則上以中小型數(shù)據(jù)中心建設(shè)為主，大型和超大型則在其他地區(qū)落地。但是，超大型數(shù)據(jù)中心因為起步晚、規(guī)模大，其上架率也低于行業(yè)平均水平，因此能夠在后續(xù)發(fā)展中提供更有利的IDC資源。隨著超大型數(shù)據(jù)中心的利用率提升，其供應(yīng)的服務(wù)器數(shù)量在整體中的占比也得到相應(yīng)提升。高密度機柜高密度機柜數(shù)據(jù)中心是指機柜(42U的19’’標(biāo)準(zhǔn)機架)功率負(fù)載在8kW以上，密集擺放，專門用來對大容量存儲、高性能計算(刀片密集型服務(wù)器)和功率較大的小型計算機等單位功率系數(shù)較高的信息設(shè)備配套建設(shè)的數(shù)據(jù)中心。提升機柜密度可以在有限的IDC機房內(nèi)提升機柜數(shù)量和承載的算力、存儲能力。高密度機柜意味著供電能力要求高。在2018年之前的典型IDC設(shè)施規(guī)劃中，主流電力以10A、12A等為主，單機柜供電20A的電力要求屬于“高端”需求。而根據(jù)科智咨詢發(fā)布的《2018-2019上海及周邊地區(qū)IDC產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》中顯示，2018年上海地區(qū)行業(yè)客戶對數(shù)據(jù)中心單機柜供電的采購需求集中在16A以上，有了大幅提升。高密度機柜的技術(shù)難度較標(biāo)準(zhǔn)機柜有所提升。當(dāng)數(shù)據(jù)中心密度越大，傳統(tǒng)設(shè)計的供電、制冷、備災(zāi)等方案都可能需要改進。否則，一次機柜電源故障，就可能造成以前數(shù)倍的損失。因此，高密度機柜如果成為行業(yè)趨勢，那么將會對行業(yè)公司提出更高的門檻要求。多方共建，誰更受益?在IDC這個快速增長的新周期市場中，參與者顯著增加。那么，目前的格局如何?什么樣的企業(yè)能夠在后續(xù)的競爭中獲得優(yōu)勢呢?誰在建設(shè)IDC:運營商、互聯(lián)網(wǎng)云廠商和獨立第三方參與IDC服務(wù)以及增值服務(wù)的廠商主要包括三類:(1)電信運營商、(2)互聯(lián)網(wǎng)云廠商和(3)中立第三方IDC服務(wù)企業(yè)。其中，電信運營商即在行業(yè)上游提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等產(chǎn)品，又在下游使用IDC服務(wù);互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭進入云計算領(lǐng)域后，即是下游客戶，又開始成為IDC企業(yè)(但大部分是自用)，之后還會針對性地為客戶提供托管設(shè)施，利用IDC設(shè)施將關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用部署到客戶附近。只有第三方企業(yè)是專注于數(shù)據(jù)中心服務(wù)和增值服務(wù)領(lǐng)域。一個典型的趨勢是鋼鐵企業(yè)切入IDC領(lǐng)域，因為此類公司往往面臨原有業(yè)態(tài)受城市規(guī)劃影響而遷出，從而閑置了相應(yīng)的土地、廠房(可改造IDC機房)、電力能耗指標(biāo)等，有的還能夠直接對接到自身鋼鐵企業(yè)信息化的下游需求。怎樣的IDC公司有優(yōu)勢?IDC行業(yè)被稱為是“數(shù)字地產(chǎn)”，往往拿來和商業(yè)地產(chǎn)做類比。這是因為典型的數(shù)據(jù)中心(1)需要商業(yè)用地、土建與裝修、電力能源等核心資源，(2)然后通過向終端客戶出租獲取租金(運營)收入