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互联网科技变革 服务器进入增长快车道

2020-03-31 13:57:35 来源 : 解析投资网

说到服务器,对于大多数人来说可能都比较陌生。因为在我们的日常生活中很难接触到服务器。但是,其实大家每天都在使用到服务器。比如,我们每天使用的手机、电脑以及各种上网终端都是通过连接服务器来达到上网的目的。

一直以来,在科技、互联网发展的大浪潮中,服务器都扮演着重要的角色。那么,服务器到底是一种什么样的东西呢?

服务器也叫做伺服器,是指网络环境中的高性能计算机。它的构成与计算机类似,包括处理器(CPU)、内存、磁盘、网卡、监视器、电源、机箱等。

然而,服务器相较于普通计算机具有更高速的CPU运算能力、长时间的可靠运行、强大的I/O外部数据吞吐能力以及更好的扩展性。它可以比普通计算机在数据运行方面表现得更快、负载更高。

因此,服务器好比如成数据中心的“心脏”,在网络中主要为其它客户机(如PC机、智能手机、ATM等终端,甚至是火车系统、航空系统、国防系统等大型设备)提供计算或者应用服务。

服务器产业链主要是上游硬件设备,中游服务器制造,下游各部门应用。

上游主要包括包括CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、DRAM(动态随机存取存储器)、内存接口芯片、SSD(固态硬盘)、BMC(基板管理控制器)、I/O(输入/输出)接口、PCIe(高速串行扩展总线)插槽、PCB主板和电源等,属于技术门槛较高的部件。

其中,CPU、GPU和DRAM三大芯片是服务器主要成本项。三大芯片成本在基础型服务器中约占32%,但在更高的高性能服务器中,成本占比高达50%-83%。

服务器CPU根据指令系统可以分为CISC架构与RISC架构。CISC主使用X86架构,以Intel服务器CPU与AMD服务器CPU为代表。RISC型则采用ARM、MIPS、Power与Alpha等架构,以ARM服务器CPU、高通ARM架构服务器CPU为代表。

在CISC主使用的X86架构领域,Intel为服务器CPU芯片市场龙头。2011-2018年,Intel产品在服务器芯片市场市占率均超过90%,是目前服务器芯片行业的绝对龙头。但AMD近年来凭借Epyc的优异性能将服务器的芯片市场份额从2019年二季度的3.4%提升到了4.4%。

在RISC主使用的ARM、MIPS、Power与Alpha等架构领域,2008年开始,ARM公司才开始酝酿进军ARM服务器芯片市场的计划。此后,AMD、三星、AWS、高通、Calxeda以及Marvell等多个公司相继开发了ARM架构服务器芯片。由于ARM在服务器领域的生态并不成熟,各类厂商更倾向于X86架构,故ARM服务器在市场推广方面存在较大阻力。除AWS以外,其余公司的ARM服务器芯片均未在市场上有较好的持续表现。

然而,基于ARM架构进行的自主CPU研发近年来在中国市场发展迅速。比如,华为海思、飞腾基于ARM架构的自主CPU服务器出货量增长迅速。另外则是基于外资技术授权(基于AMD授权的天津海光、中科曙光)或合资的模式(贵州华芯通半导体,高通持股45%)。

GPU市场由英伟达、AMD双寡头垄断。

英伟达和AMD负责GPU的设计和生产,但参与者还有华硕、技嘉、微星、泰索、影驰等。2018年二季度中,GPU市场英伟达市占率69%,AMD市占率31%。

BMC是服务器中专门用于管理硬件(如温度、电源等)健康的系统,通过IPMI总线控制服务器并对其进行管理,如调整风扇、供电等。Aspeed为BMC芯片龙头,目前市场占有率也超过60%。

DRAM(动态随机存储器)是服务器CPU与硬盘的数据中转站,起到临时储存数据的作用,但有丢失的风险。

DRAM市场主要由韩国三星电子、韩国SK海力士、美国美光三家占据。其中在2018年第一季度,韩国三星电子以44.9%的市场份额稳居全球DRAM市场第一宝座,而SK海力士以27.9%紧追其后。

硬盘可以分为机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)两种,根据不同需要,有IDE、SCSI、SAS、SATA几种接口,目前市面上已不再使用IDE和SCSI接口的硬盘。按照两种分类标准,共有四类硬盘,其性能排序为SAS接口固态硬盘> SATA固态硬盘> SAS机械硬盘> SATA机械硬盘。参与者有Seagate、西部数据WDC、Toshiba、三星、海力士等。

主板是连接服务器其他所有组件的一个电路板。另外,主板上一般都有PCIe接口,用以连接外部设备,比如显卡和网卡。配合PCIe接口的代际升级,主板PCB层数和基材CCL需要同步提升。由于材料和工艺壁垒,行业内服务器高速PCB厂商格局相对集中,我国上市公司沪电股份和深南电路具备一定竞争力,而且生益科技和华正新材在上游高速CCL领域也持续获得突破。

中游服务器制造。

目前,常见的服务器类型有四种:塔式服务器(Tower Server)、机架式服务器(RackServer)、刀片服务器(Blade Server)以及整机柜服务器。其中整机柜是指为服务器正常工作提供相适应的环境和安全防护的安装箱,通过机柜可以保证服务器设备稳定可靠地工作。

目前品牌厂商和ODM厂商为服务器主要参与者。

从全球服务器市场看,厂商主要有戴尔DELL、惠普HPE、浪潮Inspur,依次位列市占率前三。国内市场中,浪潮以绝对优势占据第一,据IDC统计,浪潮2019年三季度国内市场份额达到33.1%,其后依次为华为、戴尔、新华三、联想和中科曙光。

根据IDC统计,2018年全球服务器整机出货量1185万台,同比增长15.68%,其中中国市场出货量为331万台,同比增长25.92%,增速超过全球平均增速,且出货量占全球总出货量的28%。

服务器的下游客户主要是政府、运营商、企业和各类互联网公司等。

近年来随着云计算快速发展,云计算服务厂商扩张数据中心成为服务器需求的重要来源。国外市场主要包括AWS、Azure、Facebook、Google以及IBM等,国内则主要包括阿里云、腾讯云、金山云、优刻得等IaaS型服务厂商。

提到服务器发展史,就不得不提到1946年在美国诞生的第一台计算机ENIAC。

ENIAC是图灵完全的电子计算机,能够重新编程,解决各种计算问题。

1953年,IBM推出了第一台用于数据处理的大型机IBM702和第一台小型机IBM650,为第一代商用计算机描绘出了一个丰满而生动的形象。

1954年,第一台使用晶体管的第二代计算机TRADIC诞生于美国贝尔实验室,采用了浮点运算,实现计算能力的飞跃。

时隔七年后,第一台流水线计算机IBM7030研制成功,成为了超级计算机的雏形。

集成电路技术催生了第三代计算机。

1964年,第一台通用计算机IBM/360研制成功,其采用了集成电路技术,实现了通用性(集科学计算、数据处理和实时控制功能于一身)、系列化(区分了小型机、大型机和超级计算机,统一了指令格式、数据格式、字符编码、I/O接口和中断系统,实现了不同型号兼容)和可扩展性(具有开发价值),成为了计算机发展史上的一个重要里程碑。

1970年,IBM S/370问世,单晶硅电路技术、虚拟存储器技术、多处理技术相继应用其中,使得第三代计算机脱胎换骨,造就第四代计算机的诞生。到1976年,S/370已发展成为具有17种型号的庞大家族。而在1981年,S/370系列的地址线位数被增加到了31位,大大增强了其寻址能力,并且在存储方面还增加了扩展存储器,与主存分离,改善了系统性能。

1986年IBM 9370系列发布,标志着服务器由最初面向高端用户开始向低端方向延伸。

从诞生至今,服务器已经超过了70余年的历史发展。

目前,随着大数据、人工智能和云计算的兴起,全球服务器市场正迎来新的变革。具体体现为,超大型数据中心的建设为总需求提供了保障,人工智能等技术的应用则为高性能高附加值服务器开辟了新市场。此外,各行各业基于对办公流程云化的需求也推动了数据中心使用服务器的销售。

与此同时,5G商用带动了物联网发展,我们看到的现象就是各种智能终端的崛起,智能终端的种类更加多样化,如云游戏、VR/AR、超高清视频、工业视觉等。智能终端多样化也带来了数据的多样化,包括文本、语音、图像、视频等。

在网络数据如此增长一个数量级(十倍乃至百倍)的前提下,海量流量正在催生着对服务器的需求。

2017年初,字节跳动只有不到3万台服务器,但因短视频风口带来流量的迅速增加,到2018年服务器数量却猛增加至17万台,才得以支撑起今日头条和抖音、西瓜视频等社交媒体的产品线。

除此之外,2019年3月3日,腾讯清远清新云计算数据中心正式动工,建成后可容纳服务器30万台。2019年10月27日,百度徐水智能云计算中心在保定徐水区开工,10月29日,百度定兴智能云计算中心在河北省保定市定兴县开工。两个项目建成后都可承载超过12万台高性能AI服务器。2020年,阿里巴巴的河源数据中心于2月18日正式开服,届时可容纳超过30万台服务器。

2019年中国移动也投入千亿人民币入局公有云,其中在9月开启了PC服务器第一批次集采,采购规模总计80676台。2020年2 月,中国移动发布今年PC服务器集中采购公告,采购规模共计115272台。

可以看到,在5G、大数据、人工智能以及云计算等全方位渗透下,服务器市场正在驶入增长快车道。

浪潮信息(000977):国内第一(33.1%)、全球第三(10.3%)大服务器厂商,为全球120多个国家和地区提供IT产品和服务。公司服务器广泛应用在教育、税务、证券、邮电、金融、卫生、海关、交通、政府办公等系统, 部分产品也成功进入家用市场。2019年半年报,收入100%来源于服务器及部件。

中科曙光(603019):国家“863”计划组建的高新技术企业,国内高性能计算领域的领军企业、亚洲第一大高性能计算机厂商。自2009年起,公司连续7年被评为中国高性能计算机 TOP100 排行榜入围设备最多的厂商。在2017年世界超算TOP500榜单上,入围46台(占入围榜单 10%),居全球第四。公司生产的刀片服务器在国内市场保持着领先的市场占有率,尤其超算实力强大。目前高性能计算机(超算+通用服务器)、软件、存储的业务收入结构比例大致为8:1:1。

紫光股份(000938):新华三是紫光股份IT基础架构产品服务及解决方案的主要承载子公司,2018年为紫光股份贡献了75%的利润。新华三服务器产品线拥有目前最新技术、最全场景化,以应用为驱动的解决方案和产品系列,包括机架式服务器、刀片服务器、塔式服务器、高密度服务器和关键业务服务器,全面覆盖大数据、虚拟化、云计算等主流业务需求。据IDC数据显示,新华三HPE服务器2019年三季度全球服务器市场份额为16.8%,长年稳坐行业第二把交椅。

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