云計算專題報告：在建的數(shù)據(jù)中心夠用了嗎？

yi321yi 2020-07-12

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一、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。

在 6月 9日阿里云峰會上，管理層表示阿里云已有 100多萬臺服務器，三年后這一數(shù)字將超出 300萬臺；同時，還有新型網(wǎng)絡、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)設備以及圍繞之上的運營服務，是計算機網(wǎng)絡的關(guān)鍵基礎設施，很大程度上決定了網(wǎng)絡服務商向客戶提供服務的規(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)務分類目錄（2015年版）》，除傳統(tǒng)的 IDC租賃、托管等業(yè)務外，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)務收入為 513億元，云服務收入 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。

如圖表 3所示，2019年國內(nèi) IDC規(guī)模達 1,563億元，同比增長 27%，近年復合增速達 37%；并且科智咨詢等機構(gòu)預測 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)服務向云計算模式轉(zhuǎn)化帶來的 IDC建設機會；

（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)生對上游基礎設施的新需求，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%；預計到 2022年市場規(guī)模將達到 1731億元，2015-2021年的復合增速達 50%。

公有云細分市場中，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 525億元，同比增長 23%，預計到 2022年市達到 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 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 28G；

（2）應用來源：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)、智能駕駛等豐富應用場景，為實現(xiàn)這些應用服務，也會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)；

（3）網(wǎng)絡來源：5G 網(wǎng)絡中，邊緣計算成為網(wǎng)絡架構(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)絡上采集、使用。

對應以上數(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）應用領(lǐng)域的視頻類數(shù)據(jù)；

（3）網(wǎng)絡的 5G設備和邊緣計算數(shù)據(jù)等。

這些數(shù)據(jù)的存儲將直接導致存儲型服務器需求的高速增長，并需要相應的 IDC資源去容納。

AI商用場景驅(qū)動算力部署需求

除存儲型服務器之外，IDC還需要面對比例不小的算力型服務器。此類服務器的重要應用就是人工智能。

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)周刊 2019年的預計，2020年全球每人將分攤到 5,200GB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帶動的深度學習技術(shù)浪潮，AI服務器的用武之地從前期的模型訓練、原型探索等技術(shù)研發(fā)階段，到現(xiàn)在更多用于商業(yè)化應用場景，意味著應用覆蓋的用戶規(guī)模增長將直接反映到服務器需求規(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 服務器出貨量為 7.9 萬臺，同比增長 47%。

這一增速遠超通用服務器增速（同期通用服務器市場同比下降 4%）。

而且，平均每臺服務器配置 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用（2019 下半年）跟蹤》報告還顯示，2019 年中國人工智能軟件及應用市場規(guī)模達 28.9 億美元。

包括硬件在內(nèi)，整體市場規(guī)模達到 60 億美元；同時，預計到 2024 年中國人工智能軟件及應用市場規(guī)模將達到 127.5億美金，2018~2024年的復合增長率達 39%。

在上述強勁新驅(qū)動力推動下，行業(yè)有望保持在 30%增速，甚至進一步向上回升。

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 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)，及上架率達到 100%，則意味著該機房滿負荷運轉(zhuǎn)。再出現(xiàn) 新的需求，那么這個機房就“不夠用”了。

當然，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，服務器相關(guān)的 IT和網(wǎng)絡設備需要較為復雜的聯(lián)系，上架率越高，這些設備的維護難度也越大；

另一方面，對服務的互聯(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，當它的互聯(lián)網(wǎng)服務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，但當上架率達到一定程度后，機柜就可以認為是“不夠用”了。

我們認為這一比例在 60-80%左右，視各供應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、建設或租金成本較低、網(wǎng)絡質(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，而遠離客戶將增加客戶的響應時效和維護成本，所以存在上架率低的風險。

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，服務器設計裝機規(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，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器需求：

（1）參考標準機柜和服務器規(guī)格，假設單機柜提供的存儲能力假設為 64TB，假設新增的 150萬機柜全部用于存儲，則提供了 9600萬 TB容量；

（2）假設 5G時代移動端設備數(shù) 3億部，按其中 100M（0.1G）需要云端存儲假設，則日均存儲數(shù)據(jù) 量新增 3000萬 GB（3萬 TB）。假設個人數(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。

以上假設均按保守估計，例如 5G IoT時代，個人數(shù)據(jù)占比應遠小于10%，遠期設備數(shù)也大概率會超 3億。

同時，考慮 IDC的建設周期一般在一年以上，再加上算力服務器的需求未計入，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前，行業(yè)應該如何發(fā)展才能保障供應呢？我們認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。

1）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（折合標準機架數(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（折合標準機架數(shù) 13.5萬個，合計功率 337兆瓦），累計服務器數(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，在全省 9 個數(shù)據(jù)中心中，第一階段（2021-2022年）上架率達到 65%以上，規(guī)劃建設折合標準機架數(shù)約 47萬個。第二階段（2023-2025年）上架率達 75%以上，規(guī)劃建設在折合標準機架數(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。

2）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，其供應的服務器數(shù)量在整體中的占比也得到相應提升。

3）高密度機柜

高密度機柜數(shù)據(jù)中心是指機柜（42U的 19’’標準機架）功率負載在 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)較高的信息設備配套建設的數(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)難度較標準機柜有所提升。當數(shù)據(jù)中心密度越大，傳統(tǒng)設計的供電、制冷、備災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

IDC：運營商、互聯(lián)網(wǎng)云廠商和獨立第三方參與 IDC服務以及增值服務的廠商主要包括三類：

（1）電信運營商
（2）互聯(lián)網(wǎng)云廠商
（3）中立第三方 IDC 服務企業(yè)。

其中，電信運營商即在行業(yè)上游提供網(wǎng)絡設施等產(chǎn)品，又在下游使用 IDC 服務；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施，利用 IDC 設施將關(guān)鍵基礎設施和應用部署到客戶附近。

只有第三方企業(yè)是專注于數(shù)據(jù)中心服務和增值服務領(lǐng)域。

相比傳統(tǒng)的三類 IDC 企業(yè)，目前正有更多的轉(zhuǎn)型進入者被這個行業(yè)吸引。

在我們之前的新基建研報中，對此做過梳理，如圖表 23所示。

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，從而閑置了相應的土地、廠房（可改造 IDC 機房）、電力能耗指標等，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。

因此商業(yè)地產(chǎn)的競爭邏輯很大程度上可以搬到 IDC領(lǐng)域來，比如地段、租金成本等。

在此之外，IDC企業(yè)還有其它方面的競爭力比較。從成本端來看，數(shù)據(jù)中心的整體擁有成本（TCO）基本由直接成本、電力成本、財務成本、運營管理成本、空置成本等組成。

普遍情況下各個成本項在整體的比例大致如圖表 24示意。

地段、拿地能力和土地土地購置、租金成本及建設成本、網(wǎng)絡成本等就屬于直接成本。