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中國云計算產業發展到什么程度,大概少有人能說得十分清楚,將云計算產業置于全局視角看待的解讀更是少之又少。
近日,由國務院發展研究中心國際技術經濟研究所出品的《中國云計算產業發展白皮書》正式發布。云計算行業白皮書數量不少,本次的特殊之處在于國務院下屬單位直接發布,國務院鼓勵企業上云的政策在前,白皮書則全面系統的闡述我國云計算產業發展,并提供前瞻性洞察和預判。
先做背景交代,云計算的快速發展不只是產業和技術的自然演進,白皮書就指出,我國云計算產業面臨發展的關鍵時期。
一方面,我國云計算產業隨著全球數字經濟發展的大潮快速發展壯大,已成為保障我國經濟結構調整,向數字化、智能化轉型的重要基礎設施;
另一方面,受貿易摩擦影響和傳統產業升級以及新興信息技術迭代需求壓力,暴露出我國云計算產業存在核心技術自主研發程度較低,創新、應用生態系統建設滯后的突出問題。
云計算和數字經濟相關聯的說法已經不甚新鮮,但要具體闡述云計算在數字經濟,或者說下一個經濟周期里扮演的角色,大家所說的并不完全一致。
本白皮書的闡述是——當前,世界正處于從上世紀80年代開始的ICT產業發展周期后30年,2016-2018年三年間,數字經濟在上述行業中的增速每年都保持在40%以上。在此期間,云計算和AI等技術成為數字經濟的重要賦能技術。
例如,具備AI功能的機器人在車間、庫房等制造業場景的應用,使得制造業企業基于感知的生產決策成為可能,制造方法越發先進,制造業企業將不可避免地改變舊商業模式,最終實現數字化轉型和智能化升級。
對于數字經濟來說,云計算不僅僅是實現IT資源池化、提升性能、降低成本和簡化管理的工具,更重要的是為產業數字化轉型提供豐富的服務。即基于云平臺整合的各類生產和市場資源,能促進產業鏈上下游 高效對接與協同創新,大幅降低企業數字化轉型的門檻,加速數字經濟發展。
技術是明線,潛藏在技術背后的大國競爭是暗線,這也是為何各個國家都提高了云計算的戰略地位。
美國:2011年即頒布《聯邦政府云戰略》,旨在解決美國聯邦政府電子政務基礎設施使用率低、資源需求分散、系統重復建設嚴重等問題。同時鼓勵美國各主要產業上云、用云,鼓勵金融、制造、政府等主要行業將業務系統遷移到云上,并提出美國云計算產業規模在高新產業中占比目標,力爭到2020年至少達到30%。
英國:“政府云計算戰略”指出,到2020年,英國云計算產業規模在高新產業占比要超過50%,帶動數字經濟產業實現30-50%復合增長率;
德國:“云計算行動計劃”,鼓勵聯邦和各州政府在電子政務中采用云計算技術,力爭到2021年借助云計算產業推動數字經濟總產值大幅增加;
日本:“智能云計算戰略”,促進政府部門的云計算應用,力爭2020年云計算產值突破400萬億日元,并通過云計算應用帶動企業數字化轉型,實現各產業的數字化、智能化升級。

典型國家以美國舉例,美國云計算產業發展經歷了五個階段:
(1)2006年前后,概念引入階段
谷歌(Google)首席執行官施密特在2006年8月的“搜索引擎大會SES”首次提出“云計算”(Cloud Computing)這一概念,云計算的發展也由此拉開序幕。
(2)2006-2008年,企業推廣、用戶認知階段
這期間,美國各IT企業積極引入云計算概念,對市場和用戶進行大規模宣傳。用戶和政府也高度關注云計算相關技術的發展,政府大力推動云計算相關技術標準、產業規劃的制定,用戶密切關注云計算相關解決方案給企業信息系統及業務拓展帶來的核心價值。隨著VMware等公司的發展,虛擬化、分布式計算等云計算所依賴的基礎技術不斷發展和完善,亞馬遜(AWS)、谷歌等美國互聯網企業率先開始推出相關業務。
(3)2009-2010年,加速落地階段
美國政府積極推動云計算產業發展。美國聯邦信息委員會2009年發布聯邦政府云計算發展計劃,引導政府部門利用云計算改善工作效率和降低IT投入;2010年提出“云優先”策略,加速政府部門應用系統上云。除政府之外,這一時期,金融、制造成為率先上云的行業,為了重塑制造業全球競爭力,鞏固全球金融中心的地位,結合“先進制造”和“智慧金融”等概念,美國鼓勵金融、制造業企業向云平臺遷移。
(4)2011-2015年,廣泛應用階段
2011年,美國政府正式發布《美國聯邦云計算戰略》,營造云計算應用的社會環境,帶動云計算產業的發展,指導政府部門以及各行業向云平臺遷移,明確要求到2012年6月底,各政府部門至少將三項服務遷移至云計算服務上,此外,聯邦政府每年投入約200億美元用于云計算的采購與研發。同時,金融、制造、零售、物流、交通、教育、醫療等行業開始廣泛應用云計算技術。
(5)2016年至今,大眾普及階段
經過此前的迅速發展,IaaS等云計算服務的安全性、可靠性得到廣泛認可與接納,同時,伴隨著越來越多開發者選擇更靈活、便捷的PaaS云平臺進行應用開發,使得行業應用進一步深化,根據IDC等機構發布的數據顯示,在商超、醫療、教育、公共設施等領域,云基礎架構的應用已經超過75%。,整個產業已形成完整的價值鏈與生態系統。

雷鋒網認為,我國的典型特點是后發,后發也有后發的好處,可以大幅縮短前面環節,并且有成功產業實踐作參考,若要同期相比,我國的云計算產業發展應當是提速的。
據國家發改委數據顯示,從2010年開始,中國政府每年投入資金超過10億元用于推動云計算產業發展,目前已累計投入資金超過100億元。
綜合中國信息通信研究院、IDC等研究機構發布的數據顯示,2018年,中國云計算產業規模達到962.8億元人民幣。

從區域角度來看,華北、華東、華南是中國云計算產業的發展的主導區域,主要是因為這些區域集中了中國主要的互聯網企業和金融、消費品、制造等行業用戶,其中,華北地區份額最高,占23.1%。

從行業角度來看,當前,中國云計算的主要用戶集中在互聯網、交通、物流、金融、電信、政府等領域,近年來,各行業的數據量激增,更多領域開始利用云計算技術挖掘數據價值,雖然互聯網行業仍然是主導,但是交通物流、金融等行業的云計算規模也占據重要地位。

按照產業結構來看,云計算產業鏈可以分為上游核心硬件(芯片:CPU、閃存,由于芯片——主要包括 服務器、存儲芯片等,是云計算上游產業鏈最核心的部分,因此本報告主要闡述服務器和存儲芯片)、 中游IT基礎設備(服務器、存儲設備、網絡設備等)以及下游云生態(基礎平臺、云原生應用等)三部分。
我國云計算產業鏈結構如下圖所示:

雷鋒網了解到,在我國云計算市場中,主要云服務提供商的計算、網絡和存儲資源中,絕大多數設備的 芯片來自于國外企業。此外,絕大多數閃存、內存芯片也來自于美國和日韓企業。
而目前中國已經成為全球最大的半導體市場,也成為增長最快的云計算市場之一。同時,由于國際競爭局勢日趨復雜,貿易摩擦加劇,發達國家已經將禁止芯片技術和產品出口作為遏制競爭對手發展的重要工具。例如2018年,美國多次對我國高科技企業禁售芯片。
服務器芯片自主研發狀況
“棱鏡門”事件之后,2015年美國禁止英特爾向中國出售高端服務器芯片,反而促成我國開始大力推進計算芯片的自主研發進程。
當前,我國服務器芯片自主研發主要有以下幾種方向:Alpha架構、ARM架構、MIPS架構、X86架構、Power架構,涌現出基于MIPS的龍芯、基于X86的兆芯、基于ARM的天津飛騰和華為鯤鵬920以及基于Alpha架構的成都申威等。基于精簡指令集(RISC)原則的開源指令集架構RISC-V也獲得眾多國內科技公司的關注。

Alpha架構由DEC開發,該架構是RISC處理器中最快的一種,不過Alpha的技術專利大多已過期或快過期,目前國內研發該類架構處理器芯片的是成都申威,該公司基于該架構開發服務器芯片可以擁有自主擴展指令和發展路線的自主權。
ARM架構,目前國產服務器芯片企業當中有天津飛騰和華為基于ARM架構研發服務器芯片,這兩家廠商擁有v8架構無限制永久授權,可無限制基于v8架構開發、自主演進。
2019年,華為發布鯤鵬920芯片,該芯片基于7nm工藝制程,由華為自主研發,為大數據處理以及分布式存儲等應用設計;同年,華為還發布了AI處理器——昇騰910。華為的芯片設計能力已覆蓋服務器、AI和終端三個領域。
2018年,天津飛騰發布集成64個FTC661處理器核心的FT-2000+系列產品,將工藝升級到16nm,最高單核主頻升級到2.6GHz,并可支持DDR4。
上述廠商有多年服務器芯片開發積累,路標清晰(如華為已規劃下一代5nm芯片),生態拓展力度大,并已在運營商、政府、金融、互聯網等領域應用。
MIPS架構,國產服務器芯片企業當中有龍芯基于該架構進行研發,早期龍芯曾計劃基于該架構研發PC處理器,但成果不彰,龍芯如今轉而基于該架構研發服務器芯片。
Power架構,知識產權為IBM所擁有,2015年向中國企業開放,不過由于其開放存在一定局限性,基于該架構研發的國產服務器芯片發展受到一定程度影響。

存儲芯片自主研發狀況
在存儲芯片領域,中國廠商在高端存儲芯片領域缺少核心技術,需與國外合作。
目前,紫光國芯、武漢新芯等企業已經或正在建設存儲芯片工廠,進行存儲芯片領域的自主研發。紫光國芯作為紫光集團在各地的存儲芯片制造工廠的投資主體,業務涉及存儲芯片的設計、生產、測試以及方案構建,主要專注12英寸DRAM存儲芯片的研發。
福建晉華是國內較早開展存儲芯片研發的企業,在福建、上海等地建有存儲芯片工廠。2019年,美國宣布對福建晉華實施禁售,禁止美國企業向后者出售技術和產品,該公司自主研發進程受到影響。

芯片領域主要瓶頸
目前,國內芯片產業從資金到技術研發水平等方面都有了大幅進步,自主可控程度大大提高。但芯片產業環節眾多,仍然有諸多技術壁壘橫亙在中國芯片企業面前,其中最主要的瓶頸集中在設計和制造環節。
在芯片設計環節,目前芯片仿真設計軟件的核心技術都被美國企業壟斷。
芯片仿真設計軟件使得芯片設計以及超大規模集成電路生產的難度大為降低,沒有這類軟件的支持,研發先進芯片的難度將提升一個數量級,無論是三星還是英特爾,都無法離開仿真設計軟件而設計芯片。
該領域技術門檻較高,不僅要讓計算機自動生成電路,還要模擬仿真優化,研發難度大。目前該領域主要的提供商有Cadence和Synopsys等,仿真設計軟件技術已經發展到了第三代,可以實現并行仿真,支持標準多核服務器。
芯片仿真設計軟件自主可控的關鍵是我國企業能否完全掌握所有環節的技術,包括架構設計、模塊設計、編碼、測試、仿真、布局布線、時鐘和電源的優化、封裝測試設計等。
在芯片制造環節,目前世界最先進的制程技術被跨國公司掌握,而中國大陸芯片制程工藝還停留在22nm和16nm。
制程工藝的滯后是造成中國大陸芯片產業落后于發達國家、地區的重要原因之一。例如臺積電2020年可投產5nm工藝,正在研發2nm工藝,預計2024年可商用。
除此之外,7nm制程最核心的制造設備目前全世界只有荷蘭、日本等少數國家可以生產,本土產業在這方面也需要盡快突破。先進的、自主可控的制程工藝研發不僅可以讓芯片產業發展水平提升一個層級,更可以對中國云計算產業發展和其他行業的數字化轉型起到強大的助推作用。
中游IT基礎設備:國產設備無“芯”
IT基礎設備是支撐云應用的重要資源平臺,主要由服務器、存儲、網絡設備等組成。我國本土廠商經過多年發展,在服務器、存儲、網絡設備等市場已經占據重要的市場地位。
以服務器和存儲領域為例,近年來我國服務器產業發展迅速,在數字化轉型、智能+等理念的驅動下,我國服務器產業保持良好的增長趨勢,根據IDC的數據顯示,2018年,中國X86服務器市場出貨量為330.4萬臺,同比增長26.1%;市場規模為1151.95億元,同比增長54.9%。


在存儲市場,2018年,中國存儲市場占全球存儲市場的12.0%,2018年全年同比增長26.8%,達到32億美元。


IT設備領域主要瓶頸

服務器、存儲等基礎設備雖然是國產,但采用的芯片大部分是X86架構,一旦出現貿易摩擦等情況,極有可能被別的國家進行技術封鎖。
比較Alpha架構、ARM架構、MIPS架構和Power架構,從實際應用角度來看,目前應用較多的是基于ARM架構的華為鯤鵬芯片泰山服務器、基于天津飛騰芯片的服務器,基于Alpha架構的成都申威芯片的服務器,這些服務器都已進入政府集中采購名單,相信未來在政府等領域會有一定應用。
生態系統對于我國云計算產業發展十分關鍵,其重要程度甚至超過芯片和IT基礎設備兩個環節,我國雖然可以研發自主可控芯片和基礎設備,但如果沒有開源的生態環境,為用戶、ISV和SI構建開放的行業應用體系,那么我國云計算市場終將會淪為國外云計算廠商的技術產品傾銷地。
云生態主要包括云基礎平臺、數據庫、云原生和SaaS應用等,云生態的廠商進展眾多,此處僅舉例部分。
云基礎平臺
2019年,華為云發布鯤鵬云服務和解決方案,鯤鵬云服務聚合華為自研的芯片和硬件設備、支持多款國產服務器操作系統。
2013年,阿里云自主研發了大規模分布式計算平臺“飛天”,部署在五千臺規模的X86集群之上,實現多集群協同運作。2019年,阿里云發布了基于飛騰CPU平臺的阿里專有云安可敏捷標準云計算平臺。
騰訊云與中科曙光在2017年簽署戰略合作協議,深化在智慧城市、城市云、行業云、大數據等領域業務合作,并聯合打造“安全可控”和“云管平臺”解決方案。2019年,騰訊云發布基于飛騰硬件平臺的騰訊云TStack。國內各大廠商都在打造自己的云基礎平臺,或開源或自研,此處不一一列出。
數據庫
數據庫是企業IT依賴的重資產,尤其是云數據庫逐漸成為了新一代的IT基礎設施。當前,中國廠商在該領域高速發展。在市場表現方面,阿里的polarDB進展不錯,騰訊云數據庫增速達到123%,同期國外數據庫平臺Oracle的增速為66%。
在技術進展方面,2019年,華為推出了分布式數據庫GaussDB,采用MPP(Massive Parallel Processing)架構,支持行存儲與列存儲,提供了PB(Petabyte)級別數據量的處理能力。螞蟻金服推出的國產數據庫平臺OceanBase也已在Github開源。
云原生
華為云在2015年將云原生列入戰略技術投資范圍,2019年,華為推出KubeEdge 1.0,實現端邊云全面協同,性能、可靠性和穩定性得到提升且支持服務網格,將計算能力“推”至邊緣,支持以GPU,FPGA和ARM為代表的異構計算,為云上和邊緣提供計算資源。
2019年阿里云發布了邊緣容器和云原生應用管理與交付體系,邊緣容器可實現云、邊、端一體化的應用分發,支持不同系統架構和網絡狀況下應用的分發和生命周期管理。
騰訊云也發布了適用于企業不同場景的云原生技術產品,包括企業級容器服務平臺TKE、容器服務網格、Serverless 2.0、一站式DevOps。
SaaS應用
根據IDC分析顯示,在企業采購SaaS支出中,應用采購占據主導部分,主要的SaaS應用包含企業資源管理(ERP)和客戶關系管理(CRM),其次是內容工作流和管理應用,以及協作應用(云視頻會議、云協作平臺)。
隨著國內云計算ToB時代到來,國內的互聯網廠商都在向企業級市場發力,傳統軟件龍頭金蝶、用友、廣聯達、匯納、石基等都在大力向云化轉型;初創企業中也陸續涌現像紛享銷客,銷售易,北森等優質廠商。
行業目前已經進入有質量的增長階段,國內SaaS市場發展拐點到來。
上一個管理軟件時代,我國通用型軟件廠商(如用友、金蝶)的布局及技術實力相對國際領域巨頭落后,大型集團企業(很多國企、央企)的市場是無法進入的。
從目前的發展來看,SaaS出現之后,國內用戶正逐漸實現國產化替代,例如北方工業之前使用Oracle、中石油使用思愛普(SAP),而這些企業在上云時都選擇了國內企業金蝶。
云生態主要瓶頸
各行業應用絕大多數是基于Windows和X86架構運行,這些商用技術一旦被限制,會給各行業應用系統運行帶來巨大風險。
中國云計算產業2016-2018年每年的增速都保持在30%以上,但和美國相比,2018年中國云計算市場規模僅相當于美國云計算市場的8%左右,這與同期中國GDP約占美國GDP的66%的現狀差別顯著。由此可見,中國云計算發展水平與經濟發展水平顯現出嚴重不匹配的狀況。
我國政府和企業上云率也與發達國家存在不小的差距。根據麥肯錫等研究機構的數據,2018年,美國企業上云率已經達到85%以上,歐盟企業上云率在70%左右,而據中國電子學會等組織和機構的不完全統計,2018年,中國各行業企業上云率只有40%左右。
全棧自主可控云計算平臺將成為政府和大型企業的主流IT基礎設施。政府和大型企業用戶對云計算技術的自主可控的要求會提升,特別是對運行著政府和企業的核心應用與數據的關鍵信息系統,甚至需要包括芯片、IT基礎設備以及生態系統等各環節全流程全部實現自主可控。雷鋒網
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