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掘金东数西算,“大芯片”之外也有“大机会”

发布时间:2022-03-16发布人:

掘金东数西算,“大芯片”之外也有“大机会”



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集微网消息,近日,随着“东数西算”工程正式全面启动,贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地全国一体化算力网络国家枢纽节点建设不断传出新进展。


不过外界围绕“东数西算”的诸多解读,往往还停留在比较空泛的愿景勾勒中,其中又夹杂着云计算“大厂”的品宣软文,在渲染乐观情绪的“热闹”过后,对个中的“门道”却少有触及,甚至颇多谬误。


事实上,东数西算浪潮下,外界最为津津乐道的CPU、存储等大品类,对于中国半导体企业而言,反而不如MCU、光模块、乃至电源管理等较小品类更有切入机会。



看到吃不到的“大芯片”市场


数据中心资本开支,大体可用两个“75%”加以概括。

服务器成本,约占数据中心总投资成本的75%;CPU、GPU等大芯片和存储器成本,约占服务器成本的75%。


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面对“东数西算”带来的数据中心市场增长空间,外界的第一反应自然是上述大品类的国产厂商将最为受益。


事实上,从中国移动、中国电信等数据中心市场“大玩家”近期服务器采购招标情况看,上述判断也得到了一定程度的佐证,海光、鲲鹏芯服务器已经获得了具有实质性意义的份额。另据集微网了解,龙芯、飞腾等国产CPU,也同样有服务器厂商正在积极对接适配。此外,国内已有厂商发布基于长鑫DRAM的纯国产化DDR4服务器ECC内存模组,长江存储近期也正式发布了采用其NAND颗粒打造的PCIe4.0规格高端SSD产品,未来切入数据中心市场前景可期。


不过需要强调的是,上述厂商及其产品,在经营稳定性、技术积累、客户资源、产品性能与成本等主要维度上,较海外巨头仍有较大差距,下游客户的规模化导入,往往具有超越经济逻辑之外的考虑,因此也不能对其比重有过高期待。


目前看,国产“大芯片”及存储产品,主要依托于两大“生态圈”的滋养。


其一,是行政机构及央企为主导的“信创”生态。


以信息产业安全可控为宗旨的“信创”规划,从基础硬件-基础软件-行业应用软件不同层面已形成国产替代的稳定生态圈,根据国内研究机构估计,其中底层硬件(服务器、整机、芯片)市场规模达到约600亿元人民币,这意味着CPU\\GPU\\存储产品等大品类的国产厂商,有希望分到百亿量级的市场,足以支撑该类企业研发-产业化的正向循环。


其二,则是国内几大互联网巨头主导的公有云生态。


据估计,中国最大的公有云厂商BATH(百度、阿里、腾讯、华为),每年在机房及服务器上的资本开支同样在数百亿元规模,对于这些运营着上百万台服务器的巨头而言,软硬件自主研发可以获得明显的规模经济,以及量身定做的业务匹配和敏捷迭代优势,因而这“四朵云”,乃至新近入局的字节跳动等企业,也无不积极推动着数据中心相关关键零部件的自研。以阿里云为例,这家早在十多年前就推动去"IOE"(IBM\\甲骨文\\EMC)的企业,在大芯片研发上也极具代表性。


去年的云栖大会上,阿里发布了其Arm架构通用处理器倚天710,根据新闻发布会上的介绍,搭载该款芯片的服务器能够降低10%的能耗,另据集微网了解,在交换机、光模块乃至直流交流电源转换单元上,阿里均有相应布局,其数据中心的PUE指标号称可以达到1.09,远低于目前国内1.3的平均水平。


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(搭载倚天710的阿里磐久服务器,集微网摄于云栖大会期间)


这两大生态圈,无疑是拉动中国半导体产业“国内大循环”的两匹“头马”,但对于大多数国内初创企业,特别是扎堆在AI加速芯片、DPU芯片等“大芯片”赛道的初创企业而言,想要“上车”却并不容易。


正如上文所述,信创生态的主导者是国资力量,对于初创企业而言,进入这一生态面临政府关系乃至股权架构等一系列较高壁垒,此外,信创产业当前仍然以成熟技术架构下,不同技术组件的国产替代,即“填补国内空白”为主要原则,对于AI芯片、DPU芯片等创新品类的接受度有限。


而在几大科技公司主导的公有云生态中,尽管巨头们对Arm架构CPU,乃至AI芯片、DPU芯片等品类接受度很高,乐于尝试新技术、新架构,甚至已成为引领数据中心工作负载形态演变、计算体系结构创新的主要推动者,但从亚马逊、谷歌、阿里等国内外公有云巨头的实践看,由于其极为雄厚的技术和财务资源,往往倾向于依靠内部研发和外延并购实现自身平台生态内的“自给自足”,导致相关创新产品的初创企业同样面临生态壁垒。国内不少AI初创企业从做算法到做芯片,再到做终端设备,内在原因往往并非光鲜亮丽的商业愿景,而是软硬件生态缺乏支撑的“不得已”。



“小芯片”也有大机会


在公众认知度、关注度最高的“大芯片”之外,或许蕴藏着国内半导体厂商更容易触达的市场机会。


根据研究机构测算,数据中心单机柜的投资成本,大体在服务器、机房、交换机、光模块之间按75:15:5:5分配,除了服务器中的高端大芯片和存储产品,其他几个分系统中,同样有不小的半导体“含量”,而这些关注度更低的细分市场,往往也意味着更低的商务壁垒,更分散的市场格局,为国内企业提供了更好的生存环境。


例如在机房投资中,供配电系统是相当关键的部分,传统IDC供电架构从中压引入到直流输出,需要众多中间设备进行交直流转换等工作,功率模块效率低,全链路稳定性也存在风险,无论从支撑更大规模的服务器集群运行和散热需求,还是从提高能效降低运营成本的角度出发,都存在对先进功率半导体的巨大需求。


而公众感知最不明显的交换机与光模块,对于数据中心而言,地位却与服务器难分轩轾。


事实上,作为一个复杂巨系统,数据中心从宏观层面上表现出的服务性能,可以被视为是服务器、交换机与网络传输之间的“最大公约数”,服务器算力提升与交换机、网络传输的不匹配,是造成当前所谓数据中心“算力税”问题的主因,DPU这一新品类的崛起,正是基于在板上提高流量处理能力的初衷。


在DPU的改进之外,交换机和光模块的产品升级,对于缓解算力税问题或许有更高的潜力,更重要的是,随着数据中心通信架构的演进,交换与光模块在价值链中占比,也有望出现明显提升。


在交换机芯片领域,华为、中兴、盛科等国内企业,已先后推出其高性能交换芯片产品,有望在国内市场对博通构成有力竞争。


交换机的性能提升之外,光模块同样有巨大的技术潜力,一方面,国内现有数据中心通信光模块仍以 100Gbps 为主,正在向价格更高的200G/400G演进,而在国外,已经出现了800G光模块的更新势头,根据Yole估计,依托5G与数据中心建设的双重驱动,2025年光模块市场规模预计将达到177亿美元。


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(800G光模块或将席卷数据中心市场)


在光模块产品中,除了数字信号处理芯片DSP之外,其完成光电转换功能的光引擎器件,同样大量复用半导体制造技术,在光模块技术需求牵引下,格芯等半导体大厂也纷纷布局硅光子技术,硅光芯片将多个光器件集成在同一硅基衬底上,集成度大幅提升,相关工艺的发展,甚至为芯片间乃至芯片内光互连取代电气I/O展现了可能性。


目前,国内光迅科技等企业在这一领域基本已达到了国际主流水平,该公司与国家信息光电子创新中心(NOEIC)、鹏城实验室、中国信息通信科技集团等机构合作,在国内率先完成了1.6Tb/s硅基光收芯片的联合研制和功能验证,实现了我国硅光芯片技术向Tb/s级的首次跨越。


尤其值得注意的是,东数西算意味着我国数据中心算力布局的重构,跨省骨干网及交换枢纽,同样将形成光模块的巨大增量市场。


在算力枢纽这一场景之外,从东数西算,即《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》规划看,还明确提出了在城市城区内部,加快对现有数据中心的改造升级,提升效能。支持发展高性能、边缘数据中心。鼓励城区内的数据中心作为算力“边缘”端。


上述表态,已经清晰勾勒出接近业务场景的边缘侧服务器市场,同样存在巨大的增量空间。


根据集微网了解,阿里等公有云巨头目前推出的边缘侧服务器产品,普遍选择与第三方厂商共同开发,并且基于功耗等因素,对采用独立厂商的MCU和存储产品有较为开放的态度,全球最大的云计算厂商亚马逊,近年也与兆易创新等国内企业达成合作,基于后者MCU的边缘侧设备可快速接入AWS。


总体而言,在大芯片之外不那么吸引公众注意力的细分产品中,东数西算带来的增量需求同样不容小觑,对于中小半导体企业而言,这样的长尾市场,或许也更值得关注和耕耘。



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