全面解讀 | 中國雲計算產業：中上游芯片「卡脖子」，下游雲生態百花齊發

做者：張帥，來源：雷鋒網

導語：換個角度看，我國雲計算產業發展的正反兩面。

中國雲計算產業發展到什麼程度，大概少有人能說得十分清楚，將雲計算產業置於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《中國雲計算產業發展白皮書》正式發佈。雲計算行業白皮書數量很多，本次的特殊之處在於國務院下屬單位直接發佈，國務院鼓勵企業上雲的政策在前，白皮書則全面系統的闡述我國雲計算產業發展，並提供前瞻性洞察和預判。

先作背景交代，雲計算的快速發展不僅是產業和技術的天然演進，白皮書就指出，我國雲計算產業面臨發展的關鍵時期。

• 一方面，我國雲計算產業隨着全球數字經濟發展的大潮快速發展壯大，已成爲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；

• 另外一方面，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，暴露出我國雲計算產業存在覈心技術自主研發程度較低，創新、應用生態系統建設滯後的突出問題。

雲計算和數字經濟的關係

雲計算和數字經濟相關聯的說法已經不甚新鮮，但要具體闡述雲計算在數字經濟，或者說下一個經濟週期裏扮演的角色，你們所說的並不徹底一致。

本白皮書的闡述是——當前，世界正處於從上世紀 80 年代開始的 ICT 產業發展週期後 30 年，2016-2018 年三年間，數字經濟在上述行業中的增速每一年都保持在 40% 以上。在此期間，雲計算和 AI 等技術成爲數字經濟的重要賦能技術。

例如，具有 AI 功能的機器人在車間、庫房等製造業場景的應用，使得製造業企業基於感知的生產決策成爲可能，製造方法愈加先進，製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。

對於數字經濟來講，雲計算不只僅是實現 IT 資源池化、提高性能、下降成本和簡化管理的工具，更重要的是爲產業數字化轉型提供豐富的服務。即基於雲平臺整合的各種生產和市場資源，能促進產業鏈上下游高效對接與協同創新，大幅下降企業數字化轉型的門檻，加速數字經濟發展。

雲計算是大國競爭

技術是明線，潛藏在技術背後的大國競爭是暗線，這也是爲什麼各個國家都提升了雲計算的戰略地位。

美國：2011 年即頒佈《聯邦政府雲戰略》，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、系統重複建設嚴重等問題。同時鼓勵美國各主要產業上雲、用雲，鼓勵金融、製造、政府等主要行業將業務系統遷移到雲上，並提出美國雲計算產業規模在高新產業中佔比目標，力爭到 2020 年至少達到 30%。

英國：「政府雲計算戰略」指出，到 2020 年，英國雲計算產業規模在高新產業佔比要超過 50%，帶動數字經濟產業實現 30-50% 複合增加率；

德國：「雲計算行動計劃」，鼓勵聯邦和各州政府在電子政務中採用雲計算技術，力爭到 2021 年藉助雲計算產業推進數字經濟總產值大幅增長；

日本：「智能雲計算戰略」，促進政府部門的雲計算應用，力爭 2020 年雲計算產值突破 400 萬億日元，並經過雲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，美國雲計算產業發展經歷了五個階段：

（1）2006 年先後，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「雲計算」（Cloud Computing）這一律念，雲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 企業積極引入雲計算概念，對市場和用戶進行大規模宣傳。用戶和政府也高度關注雲計算相關技術的發展，政府大力推進雲計算相關技術標準、產業規劃的制定，用戶密切關注雲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。隨着 VMware 等公司的發展，虛擬化、分佈式計算等雲計算所依賴的基礎技術不斷髮展和完善，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

美國政府積極推進雲計算產業發展。美國聯邦信息委員會 2009 年發佈聯邦政府雲計算髮展計劃，引導政府部門利用雲計算改善工做效率和下降 IT 投入；2010 年提出「雲優先」策略，加速政府部門應用系統上雲。除政府以外，這一時期，金融、制形成爲率先上雲的行業，爲了重塑製造業全球競爭力，鞏固全球金融中心的地位，結合「先進製造」和「智慧金融」等概念，美國鼓勵金融、製造業企業向雲平臺遷移。

（4）2011-2015 年，普遍應用階段

2011 年，美國政府正式發佈《美國聯邦雲計算戰略》，營造雲計算應用的社會環境，帶動雲計算產業的發展，指導政府部門以及各行業向雲平臺遷移，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雲計算服務上，此外，聯邦政府每一年投入約 200 億美圓用於雲計算的採購與研發。同時，金融、製造、零售、物流、交通、教育、醫療等行業開始普遍應用雲計算技術。

（5）2016 年至今，大衆普及階段

通過此前的迅速發展，IaaS 等雲計算服務的安全性、可靠性獲得普遍承認與接納，同時，伴隨着愈來愈多開發者選擇更靈活、便捷的 PaaS 雲平臺進行應用開發，使得行業應用進一步深化，根據 IDC 等機構發佈的數據顯示，在商超、醫療、教育、公共設施等領域，雲基礎架構的應用已經超過 75%。，整個產業已造成完整的價值鏈與生態系統。

雷鋒網(公衆號：雷鋒網)認爲，我國的典型特色是後發，後發也有後發的好處，能夠大幅縮短前面環節，而且有成功產業實踐做參考，若要同期相比，我國的雲計算產業發展應當是提速的。

中國雲計算產業概述

產業規模

據國家發改委數據顯示，從 2010 年開始，中國政府每一年投入資金超過 10 億元用於推進雲計算產業發展，目前已累計投入資金超過 100 億元。

綜合中國信息通訊研究院、IDC 等研究機構發佈的數據顯示，2018 年，中國雲計算產業規模達到 962.8 億元人民幣。

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

從行業角度來看，當前，中國雲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，更多領域開始利用雲計算技術挖掘數據價值，雖然互聯網行業仍然是主導，可是交通物流、金融等行業的雲計算規模也佔據重要地位。

中國雲計算產業鏈基本狀況

按照產業結構來看，雲計算產業鏈能夠分爲上游核心硬件（芯片：CPU、閃存，因爲芯片——主要包括服務器、存儲芯片等，是雲計算上游產業鏈最核心的部分，所以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）以及下游雲生態（基礎平臺、雲原生應用等）三部分。

我國雲計算產業鏈結構以下圖所示：

上游核心硬件：芯片環節仍較薄弱

雷鋒網瞭解到，在我國雲計算市場中，主要雲服務提供商的計算、網絡和存儲資源中，絕大多數設備的芯片來自於國外企業。此外，絕大多數閃存、內存芯片也來自於美國和日韓企業。

而目前中國已經成爲全球最大的半導體市場，也成爲增加最快的雲計算市場之一。同時，因爲國際競爭局勢日趨複雜，貿易摩擦加重，發達國家已經將禁止芯片技術和產品出口做爲遏制競爭對手發展的重要工具。例如 2018 年，美國屢次對我國高科技企業禁售芯片。

• 服務器芯片自主研發情況

「棱鏡門」事件以後，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動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如下幾種方向：Alpha 架構、ARM 架構、MIPS 架構、X86 架構、Power 架構，涌現出基於 MIPS 的龍芯、基於 X86 的兆芯、基於 ARM 的天津飛騰和華爲鯤鵬 920 以及基於 Alpha 架構的成都申威等。基於精簡指令集（RISC）原則的開源指令集架構 RISC-V 也得到衆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時或快過時，目前國內研發該類架構處理器芯片的是成都申威，該公司基於該架構開發服務器芯片能夠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爲基於 ARM 架構研發服務器芯片，這兩家廠商擁有 v8 架構無限制永久受權，可無限制基於 v8 架構開發、自主演進。

2019 年，華爲發佈鯤鵬 920 芯片，該芯片基於 7nm 工藝製程，由華爲自主研發，爲大數據處理以及分佈式存儲等應用設計；同年，華爲還發布了 AI 處理器——昇騰 910。華爲的芯片設計能力已覆蓋服務器、AI 和終端三個領域。

2018 年，天津飛騰發佈集成 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，並可支持 DDR4。

上述廠商有多年服務器芯片開發積累，路標清晰（如華爲已規劃下一代 5nm 芯片），生態拓展力度大，並已在運營商、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於該架構進行研發，早期龍芯曾計劃基於該架構研發 PC 處理器，但成果不彰，龍芯現在轉而基於該架構研發服務器芯片。

Power 架構，知識產權爲 IBM 所擁有，2015 年向中國企業開放，不過因爲其開放存在必定侷限性，基於該架構研發的國產服務器芯片發展受到必定程度影響。

• 存儲芯片自主研發情況

在存儲芯片領域，中國廠商在高端存儲芯片領域缺乏核心技術，需與國外合做。

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。紫光國芯做爲紫光集團在各地的存儲芯片製造工廠的投資主體，業務涉及存儲芯片的設計、生產、測試以及方案構建，主要專一 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，美國宣佈對福建晉華實施禁售，禁止美國企業向後者出售技術和產品，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升。但芯片產業環節衆多，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製造環節。

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爲下降，沒有這類軟件的支持，研發先進芯片的難度將提高一個數量級，不管是三星仍是英特爾，都沒法離開仿真設計軟件而設計芯片。

該領域技術門檻較高，不只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，能夠實現並行仿真，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可否徹底掌握全部環節的技術，包括架構設計、模塊設計、編碼、測試、仿真、佈局佈線、時鐘和電源的優化、封裝測試設計等。

在芯片製造環節，目前世界最早進的製程技術被跨國公司掌握，而中國大陸芯片製程工藝還停留在 22nm 和 16nm。

製程工藝的滯後是形成中國大陸芯片產業落後於發達國家、地區的重要緣由之一。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。

除此以外，7nm 製程最核心的製造設備目前全世界只有荷蘭、日本等少數國家能夠生產，本土產業在這方面也須要儘快突破。先進的、自主可控的製程工藝研發不只可讓芯片產業發展水平提高一個層級，更能夠對中國雲計算產業發展和其餘行業的數字化轉型起到強大的助推做用。

中游 IT 基礎設備：國產設備無「芯」

IT 基礎設備是支撐雲應用的重要資源平臺，主要由服務器、存儲、網絡設備等組成。我國本土廠商通過多年發展，在服務器、存儲、網絡設備等市場已經佔據重要的市場地位。

以服務器和存儲領域爲例，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加趨勢，根據 IDC 的數據顯示，2018 年，中國 X86 服務器市場出貨量爲 330.4 萬臺，同比增加 26.1%；市場規模爲 1151.95 億元，同比增加 54.9%。

在存儲市場，2018 年，中國存儲市場佔全球存儲市場的 12.0%，2018 年整年同比增加 26.8%，達到 32 億美圓。

• IT 設備領域主要瓶頸

服務器、存儲等基礎設備雖然是國產，但採用的芯片大部分是 x86 架構，一旦出現貿易摩擦等狀況，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於 ARM 架構的華爲鯤鵬芯片泰山服務器、基於天津飛騰芯片的服務器，基於 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採購名單，相信將來在政府等領域會有必定應用。

下游雲生態：百花齊放

生態系統對於我國雲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，我國雖然能夠研發自主可控芯片和基礎設備，但若是沒有開源的生態環境，爲用戶、ISV 和 SI 構建開放的行業應用體系，那麼我國雲計算市場終將會淪爲國外雲計算廠商的技術產品傾銷地。

雲生態主要包括雲基礎平臺、數據庫、雲原生和 SaaS 應用等，雲生態的廠商進展衆多，此處僅舉例部分。

• 雲基礎平臺

2019 年，華爲雲發佈鯤鵬雲服務和解決方案，鯤鵬雲服務聚合華爲自研的芯片和硬件設備、支持多款國產服務器操做系統。

2013 年，阿里雲自主研發了大規模分佈式計算平臺「飛天」，部署在五千臺規模的 X86 集羣之上，實現多集羣協同運做。2019 年，阿里雲發佈了基於飛騰 CPU 平臺的阿里專有云安可敏捷標準雲計算平臺。

騰訊雲與中科曙光在 2017 年簽署戰略合做協議，深化在智慧城市、城市雲、行業雲、大數據等領域業務合做，並聯合打造「安全可控」和「雲管平臺」解決方案。2019 年，騰訊雲發佈基於飛騰硬件平臺的騰訊雲 TStack。國內各大廠商都在打造本身的雲基礎平臺，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，尤爲是雲數據庫逐漸成爲了新一代的 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，騰訊雲數據庫增速達到 123% 同期國外數據庫平臺 Oracle 的增速爲 66%。

在技術進展方面，2019 年，華爲推出了分佈式數據庫 GaussDB，採用 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。

• 雲原生

華爲雲在 2015 年將雲原生列入戰略技術投資範圍，2019 年，華爲推出 KubeEdge 1.0，實現端邊雲全面協同，性能、可靠性和穩定性獲得提高且支持服務網格，將計算能力「推」至邊緣，支持以 GPU，FPGA 和 ARM 爲表明的異構計算，爲雲上和邊緣提供計算資源。

2019 年阿里雲發佈了邊緣容器和雲原生應用管理與交付體系，邊緣容器可實現雲、邊、端一體化的應用分發，支持不一樣系統架構和網絡情況下應用的分發和生命週期管理。

騰訊雲也發佈了適用於企業不一樣場景的雲原生技術產品，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，在企業採購 SaaS 支出中，應用採購佔據主導部分，主要的 SaaS 應用包含企業資源管理（ERP）和客戶關係管理（CRM），其次是內容工做流和管理應用，以及協做應用（雲視頻會議、雲協做平臺）。

隨着國內雲計算 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、石基等都在大力向雲化轉型；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加階段，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）的佈局及技術實力相對國際領域巨頭落後，大型集團企業（不少國企、央企）的市場是沒法進入的。

從目前的發展來看，SaaS 出現以後，國內用戶正逐漸實現國產化替代，例如北方工業以前使用 Oracle、中石油使用思愛普（SAP），而這些企業在上雲時都選擇了國內企業金蝶。

• 雲生態主要瓶頸

各行業應用絕大多數是基於 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。

總結

• 中國雲計算產業 2016-2018 年每一年的增速都保持在 30% 以上，但和美國相比，2018 年中國雲計算市場規模僅至關於美國雲計算市場的 8% 左右，這與同期中國 GDP 約佔美國 GDP 的 66% 的現狀差異顯著。因而可知，中國雲計算髮展水平與經濟發展水平顯現出嚴重不匹配的情況。

• 我國政府和企業上雲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，美國企業上雲率已經達到 85% 以上，歐盟企業上雲率在 70% 左右，而據中國電子學會等組織和機構的不徹底統計，2018 年，中國各行業企業上雲率只有 40% 左右。

• 全棧自主可控雲計算平臺將成爲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雲計算技術的自主可控的要求會提高，特別是對運行着政府和企業的核心應用與數據的關鍵信息系統，甚至須要包括芯片、IT 基礎設備以及生態系統等各環節全流程所有實現自主可控。