[转帖]中国云计算产业：中上游芯片“卡脖子”，下游云生态百花齐发

Posted 2021-03-25 jinanxiaolaohu

中国云计算产业：中上游芯片“卡脖子”，下游云生态百花齐发

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存储芯片的场景弄错了..

估计是合肥长鑫  武汉长江存储的活儿. 

 

　　文：张帅 

　　中国云计算产业发展到什么程度，大概少有人能说得十分清楚，将云计算产业置于全局视角看待的解读更是少之又少。

　　近日，由国务院发展研究中心国际技术经济研究所出品的《中国云计算产业发展白皮书》正式发布。云计算行业白皮书数量不少，本次的特殊之处在于国务院下属单位直接发布，国务院鼓励企业上云的政策在前，白皮书则全面系统的阐述我国云计算产业发展，并提供前瞻性洞察和预判。

　　先做背景交代，云计算的快速发展不只是产业和技术的自然演进，白皮书就指出，我国云计算产业面临发展的关键时期。

• 一方面，我国云计算产业随着全球数字经济发展的大潮快速发展壮大，已成为保障我国经济结构调整，向数字化、智能化转型的重要基础设施；
• 另一方面，受贸易摩擦影响和传统产业升级以及新兴信息技术迭代需求压力，暴露出我国云计算产业存在核心技术自主研发程度较低，创新、应用生态系统建设滞后的突出问题。

　　一、云计算和数字经济的关系

　　云计算和数字经济相关联的说法已经不甚新鲜，但要具体阐述云计算在数字经济，或者说下一个经济周期里扮演的角色，大家所说的并不完全一致。

　　本白皮书的阐述是——当前，世界正处于从上世纪 80 年代开始的 ICT 产业发展周期后 30 年，2016-2018 年三年间，数字经济在上述行业中的增速每年都保持在 40% 以上。在此期间，云计算和 AI 等技术成为数字经济的重要赋能技术。

　　例如，具备 AI 功能的机器人在车间、库房等制造业场景的应用，使得制造业企业基于感知的生产决策成为可能，制造方法越发先进，制造业企业将不可避免地改变旧商业模式，最终实现数字化转型和智能化升级。

　　对于数字经济来说，云计算不仅仅是实现 IT 资源池化、提升性能、降低成本和简化管理的工具，更重要的是为产业数字化转型提供丰富的服务。即基于云平台整合的各类生产和市场资源，能促进产业链上下游高效对接与协同创新，大幅降低企业数字化转型的门槛，加速数字经济发展。

　　二、云计算是大国竞争

　　技术是明线，潜藏在技术背后的大国竞争是暗线，这也是为何各个国家都提高了云计算的战略地位。

　　美国：2011 年即颁布《联邦政府云战略》，旨在解决美国联邦政府电子政务基础设施使用率低、资源需求分散、系统重复建设严重等问题。同时鼓励美国各主要产业上云、用云，鼓励金融、制造、政府等主要行业将业务系统迁移到云上，并提出美国云计算产业规模在高新产业中占比目标，力争到 2020 年至少达到 30%。

　　英国：“政府云计算战略”指出，到 2020 年，英国云计算产业规模在高新产业占比要超过 50%，带动数字经济产业实现 30-50% 复合增长率；

　　德国：“云计算行动计划”，鼓励联邦和各州政府在电子政务中采用云计算技术，力争到 2021 年借助云计算产业推动数字经济总产值大幅增加；

　　日本：“智能云计算战略”，促进政府部门的云计算应用，力争 2020 年云计算产值突破 400 万亿日元，并通过云计算应用带动企业数字化转型，实现各产业的数字化、智能化升级。

　　典型国家以美国举例，美国云计算产业发展经历了五个阶段：

　　1、2006 年前后，概念引入阶段

　　谷歌（Google）首席执行官施密特在 2006 年 8 月的“搜索引擎大会 SES”首次提出“云计算”（Cloud Computing）这一概念，云计算的发展也由此拉开序幕。

　　2、2006-2008 年，企业推广、用户认知阶段

　　这期间，美国各 IT 企业积极引入云计算概念，对市场和用户进行大规模宣传。用户和政府也高度关注云计算相关技术的发展，政府大力推动云计算相关技术标准、产业规划的制定，用户密切关注云计算相关解决方案给企业信息系统及业务拓展带来的核心价值。随着 VMware 等公司的发展，虚拟化、分布式计算等云计算所依赖的基础技术不断发展和完善，亚马逊（AWS）、谷歌等美国互联网企业率先开始推出相关业务。

　　3、2009-2010 年，加速落地阶段

　　美国政府积极推动云计算产业发展。美国联邦信息委员会 2009 年发布联邦政府云计算发展计划，引导政府部门利用云计算改善工作效率和降低 IT 投入；2010 年提出“云优先”策略，加速政府部门应用系统上云。除政府之外，这一时期，金融、制造成为率先上云的行业，为了重塑制造业全球竞争力，巩固全球金融中心的地位，结合“先进制造”和“智慧金融”等概念，美国鼓励金融、制造业企业向云平台迁移。

　　4、2011-2015 年，广泛应用阶段

　　2011 年，美国政府正式发布《美国联邦云计算战略》，营造云计算应用的社会环境，带动云计算产业的发展，指导政府部门以及各行业向云平台迁移，明确要求到 2012 年 6 月底，各政府部门至少将三项服务迁移至云计算服务上，此外，联邦政府每年投入约 200 亿美元用于云计算的采购与研发。同时，金融、制造、零售、物流、交通、教育、医疗等行业开始广泛应用云计算技术。

　　5、2016 年至今，大众普及阶段

　　经过此前的迅速发展，IaaS 等云计算服务的安全性、可靠性得到广泛认可与接纳，同时，伴随着越来越多开发者选择更灵活、便捷的 PaaS 云平台进行应用开发，使得行业应用进一步深化，根据 IDC 等机构发布的数据显示，在商超、医疗、教育、公共设施等领域，云基础架构的应用已经超过 75%。，整个产业已形成完整的价值链与生态系统。

　　雷锋网认为，我国的典型特点是后发，后发也有后发的好处，可以大幅缩短前面环节，并且有成功产业实践作参考，若要同期相比，我国的云计算产业发展应当是提速的。

　　三、中国云计算产业概述

　　产业规模

　　据国家发改委数据显示，从 2010 年开始，中国政府每年投入资金超过 10 亿元用于推动云计算产业发展，目前已累计投入资金超过 100 亿元。

　　综合中国信息通信研究院、IDC 等研究机构发布的数据显示，2018 年，中国云计算产业规模达到 962.8 亿元人民币。

　　从区域角度来看，华北、华东、华南是中国云计算产业的发展的主导区域，主要是因为这些区域集中了中国主要的互联网企业和金融、消费品、制造等行业用户，其中，华北地区份额最高，占 23.1%。

　　从行业角度来看，当前，中国云计算的主要用户集中在互联网、交通、物流、金融、电信、政府等领域，近年来，各行业的数据量激增，更多领域开始利用云计算技术挖掘数据价值，虽然互联网行业仍然是主导，但是交通物流、金融等行业的云计算规模也占据重要地位。

　　四、中国云计算产业链基本情况

　　按照产业结构来看，云计算产业链可以分为上游核心硬件（芯片：CPU、闪存，由于芯片——主要包括服务器、存储芯片等，是云计算上游产业链最核心的部分，因此本报告主要阐述服务器和存储芯片）、中游 IT 基础设备（服务器、存储设备、网络设备等）以及下游云生态（基础平台、云原生应用等）三部分。

　　我国云计算产业链结构如下图所示：

　　五、上游核心硬件：芯片环节仍较薄弱

　　雷锋网了解到，在我国云计算市场中，主要云服务提供商的计算、网络和存储资源中，绝大多数设备的芯片来自于国外企业。此外，绝大多数闪存、内存芯片也来自于美国和日韩企业。

　　而目前中国已经成为全球最大的半导体市场，也成为增长最快的云计算市场之一。同时，由于国际竞争局势日趋复杂，贸易摩擦加剧，发达国家已经将禁止芯片技术和产品出口作为遏制竞争对手发展的重要工具。例如 2018 年，美国多次对我国高科技企业禁售芯片。

• 服务器芯片自主研发状况

　　“棱镜门”事件之后，2015 年美国禁止英特尔向中国出售高端服务器芯片，反而促成我国开始大力推进计算芯片的自主研发进程。

　　当前，我国服务器芯片自主研发主要有以下几种方向：Alpha 架构、ARM 架构、MIPS 架构、X86 架构、Power 架构，涌现出基于 MIPS 的龙芯、基于 X86 的兆芯、基于 ARM 的天津飞腾和华为鲲鹏 920 以及基于 Alpha 架构的成都申威等。基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构 RISC-V 也获得众多国内科技公司的关注。

　　Alpha 架构由 DEC 开发，该架构是 RISC 处理器中最快的一种，不过 Alpha 的技术专利大多已过期或快过期，目前国内研发该类架构处理器芯片的是成都申威，该公司基于该架构开发服务器芯片可以拥有自主扩展指令和发展路线的自主权。

　　ARM 架构，目前国产服务器芯片企业当中有天津飞腾和华为基于 ARM 架构研发服务器芯片，这两家厂商拥有 v8 架构无限制永久授权，可无限制基于 v8 架构开发、自主演进。

　　2019 年，华为发布鲲鹏 920 芯片，该芯片基于 7nm 工艺制程，由华为自主研发，为大数据处理以及分布式存储等应用设计；同年，华为还发布了 AI 处理器——昇腾 910。华为的芯片设计能力已覆盖服务器、AI 和终端三个领域。

　　2018 年，天津飞腾发布集成 64 个 FTC661 处理器核心的 FT-2000+ 系列产品，将工艺升级到 16nm，最高单核主频升级到 2.6GHz，并可支持 DDR4。

　　上述厂商有多年服务器芯片开发积累，路标清晰（如华为已规划下一代 5nm 芯片），生态拓展力度大，并已在运营商、政府、金融、互联网等领域应用。

　　MIPS 架构，国产服务器芯片企业当中有龙芯基于该架构进行研发，早期龙芯曾计划基于该架构研发 PC 处理器，但成果不彰，龙芯如今转而基于该架构研发服务器芯片。

　　Power 架构，知识产权为 IBM 所拥有，2015 年向中国企业开放，不过由于其开放存在一定局限性，基于该架构研发的国产服务器芯片发展受到一定程度影响。

• 存储芯片自主研发状况

　　在存储芯片领域，中国厂商在高端存储芯片领域缺少核心技术，需与国外合作。

　　目前，紫光国芯、武汉新芯等企业已经或正在建设存储芯片工厂，进行存储芯片领域的自主研发。紫光国芯作为紫光集团在各地的存储芯片制造工厂的投资主体，业务涉及存储芯片的设计、生产、测试以及方案构建，主要专注 12 英寸 DRAM 存储芯片的研发。

　　福建晋华是国内较早开展存储芯片研发的企业，在福建、上海等地建有存储芯片工厂。2019 年，美国宣布对福建晋华实施禁售，禁止美国企业向后者出售技术和产品，该公司自主研发进程受到影响。

• 芯片领域主要瓶颈

　　目前，国内芯片产业从资金到技术研发水平等方面都有了大幅进步，自主可控程度大大提高。但芯片产业环节众多，仍然有诸多技术壁垒横亘在中国芯片企业面前，其中最主要的瓶颈集中在设计和制造环节。

　　在芯片设计环节，目前芯片仿真设计软件的核心技术都被美国企业垄断。

　　芯片仿真设计软件使得芯片设计以及超大规模集成电路生产的难度大为降低，没有这类软件的支持，研发先进芯片的难度将提升一个数量级，无论是三星还是英特尔，都无法离开仿真设计软件而设计芯片。

　　该领域技术门槛较高，不仅要让计算机自动生成电路，还要模拟仿真优化，研发难度大。目前该领域主要的提供商有 Cadence 和 Synopsys 等，仿真设计软件技术已经发展到了第三代，可以实现并行仿真，支持标准多核服务器。

　　芯片仿真设计软件自主可控的关键是我国企业能否完全掌握所有环节的技术，包括架构设计、模块设计、编码、测试、仿真、布局布线、时钟和电源的优化、封装测试设计等。

　　在芯片制造环节，目前世界最先进的制程技术被跨国公司掌握，而中国大陆芯片制程工艺还停留在 22nm 和 16nm。

　　制程工艺的滞后是造成中国大陆芯片产业落后于发达国家、地区的重要原因之一。例如台积电 2020 年可投产 5nm 工艺，正在研发 2nm 工艺，预计 2024 年可商用。

　　除此之外，7nm 制程最核心的制造设备目前全世界只有荷兰、日本等少数国家可以生产，本土产业在这方面也需要尽快突破。先进的、自主可控的制程工艺研发不仅可以让芯片产业发展水平提升一个层级，更可以对中国云计算产业发展和其他行业的数字化转型起到强大的助推作用。

　　中游 IT 基础设备：国产设备无“芯”

　　IT 基础设备是支撑云应用的重要资源平台，主要由服务器、存储、网络设备等组成。我国本土厂商经过多年发展，在服务器、存储、网络设备等市场已经占据重要的市场地位。

　　以服务器和存储领域为例，近年来我国服务器产业发展迅速，在数字化转型、智能+等理念的驱动下，我国服务器产业保持良好的增长趋势，根据 IDC 的数据显示，2018 年，中国 X86 服务器市场出货量为 330.4 万台，同比增长 26.1%；市场规模为 1151.95 亿元，同比增长 54.9%。

　　在存储市场，2018 年，中国存储市场占全球存储市场的 12.0%，2018 年全年同比增长 26.8%，达到 32 亿美元。

• IT 设备领域主要瓶颈

　　服务器、存储等基础设备虽然是国产，但采用的芯片大部分是 X86 架构，一旦出现贸易摩擦等情况，极有可能被别的国家进行技术封锁。

　　比较 Alpha 架构、ARM 架构、MIPS 架构和 Power 架构，从实际应用角度来看，目前应用较多的是基于 ARM 架构的华为鲲鹏芯片泰山服务器、基于天津飞腾芯片的服务器，基于 Alpha 架构的成都申威芯片的服务器，这些服务器都已进入政府集中采购名单，相信未来在政府等领域会有一定应用。

　　下游云生态：百花齐放

　　生态系统对于我国云计算产业发展十分关键，其重要程度甚至超过芯片和 IT 基础设备两个环节，我国虽然可以研发自主可控芯片和基础设备，但如果没有开源的生态环境，为用户、ISV 和 SI 构建开放的行业应用体系，那么我国云计算市场终将会沦为国外云计算厂商的技术产品倾销地。

　　云生态主要包括云基础平台、数据库、云原生和 SaaS 应用等，云生态的厂商进展众多，此处仅举例部分。

• 云基础平台

　　2019 年，华为云发布鲲鹏云服务和解决方案，鲲鹏云服务聚合华为自研的芯片和硬件设备、支持多款国产服务器操作系统。

　　2013 年，阿里云自主研发了大规模分布式计算平台“飞天”，部署在五千台规模的 X86 集群之上，实现多集群协同运作。2019 年，阿里云发布了基于飞腾 CPU 平台的阿里专有云安可敏捷标准云计算平台。

　　腾讯云与中科曙光在 2017 年签署战略合作协议，深化在智慧城市、城市云、行业云、大数据等领域业务合作，并联合打造“安全可控”和“云管平台”解决方案。2019 年，腾讯云发布基于飞腾硬件平台的腾讯云 TStack。国内各大厂商都在打造自己的云基础平台，或开源或自研，此处不一一列出。

• 数据库

　　数据库是企业 IT 依赖的重资产，尤其是云数据库逐渐成为了新一代的 IT 基础设施。当前，中国厂商在该领域高速发展。在市场表现方面，阿里的 polarDB 进展不错，腾讯云数据库增速达到 123%，同期国外数据库平台 Oracle 的增速为 66%。

　　在技术进展方面，2019 年，华为推出了分布式数据库 GaussDB，采用 MPP（Massive Parallel Processing）架构，支持行存储与列存储，提供了 PB（Petabyte）级别数据量的处理能力。蚂蚁金服推出的国产数据库平台 OceanBase 也已在 Github 开源。

• 云原生

　　华为云在 2015 年将云原生列入战略技术投资范围，2019 年，华为推出 KubeEdge 1.0，实现端边云全面协同，性能、可靠性和稳定性得到提升且支持服务网格，将计算能力“推”至边缘，支持以 GPU，FPGA 和 ARM 为代表的异构计算，为云上和边缘提供计算资源。

　　2019 年阿里云发布了边缘容器和云原生应用管理与交付体系，边缘容器可实现云、边、端一体化的应用分发，支持不同系统架构和网络状况下应用的分发和生命周期管理。

　　腾讯云也发布了适用于企业不同场景的云原生技术产品，包括企业级容器服务平台 TKE、容器服务网格、Serverless 2.0、一站式 DevOps。

• SaaS 应用

　　根据 IDC 分析显示，在企业采购 SaaS 支出中，应用采购占据主导部分，主要的 SaaS 应用包含企业资源管理（ERP）和客户关系管理（CRM），其次是内容工作流和管理应用，以及协作应用（云视频会议、云协作平台）。

　　随着国内云计算 ToB 时代到来，国内的互联网厂商都在向企业级市场发力，传统软件龙头金蝶、用友、广联达、汇纳、石基等都在大力向云化转型；初创企业中也陆续涌现像纷享销客，销售易，北森等优质厂商。

　　行业目前已经进入有质量的增长阶段，国内 SaaS 市场发展拐点到来。

　　上一个管理软件时代，我国通用型软件厂商（如用友、金蝶）的布局及技术实力相对国际领域巨头落后，大型集团企业（很多国企、央企）的市场是无法进入的。

　　从目前的发展来看，SaaS 出现之后，国内用户正逐渐实现国产化替代，例如北方工业之前使用 Oracle、中石油使用思爱普（SAP），而这些企业在上云时都选择了国内企业金蝶。

　　六、总结

1. 云生态主要瓶颈：各行业应用绝大多数是基于 Windows 和 X86 架构运行，这些商用技术一旦被限制，会给各行业应用系统运行带来巨大风险。
2. 中国云计算产业 2016-2018 年每年的增速都保持在 30% 以上，但和美国相比，2018 年中国云计算市场规模仅相当于美国云计算市场的8% 左右，这与同期中国 GDP 约占美国 GDP 的 66% 的现状差别显著。由此可见，中国云计算发展水平与经济发展水平显现出严重不匹配的状况。
3. 我国政府和企业上云率也与发达国家存在不小的差距。根据麦肯锡等研究机构的数据，2018 年，美国企业上云率已经达到 85% 以上，欧盟企业上云率在 70% 左右，而据中国电子学会等组织和机构的不完全统计，2018 年，中国各行业企业上云率只有 40% 左右。
4. 全栈自主可控云计算平台将成为政府和大型企业的主流 IT 基础设施。政府和大型企业用户对云计算技术的自主可控的要求会提升，特别是对运行着政府和企业的核心应用与数据的关键信息系统，甚至需要包括芯片、IT 基础设备以及生态系统等各环节全流程全部实现自主可控。