服务器行业深度分析(2022)

智能计算芯世界 2022-09-26 00:00

本文来自“服务器行业深度分析(2022)服务器知识介绍(南京大学)”。服务器是一种高性能计算机,包含向网络用户提供特定服务的软件和硬件,服务器的硬件架构与普通计算机相似,但在性能、稳定性、安全性、可拓展性方面比普通计算机有更高要求。

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基于人工智能及芯片的技术合集

按照指令集类型,服务器可以分为 CISC 服务器、RISC 服务器、EPIC 服务器。其中:1)CISC 服务器又被称为 X86 服务器,采用 Intel、AMD 或其它兼容 x86 指令集的处理器芯片以及 Windows 操作系统的服务器;

2)RISC 服务器,RISC 服务器基于 RISC 处理器,目前主要包括 IBM 的 Power 和 PowerPC 处理器、SUN 和富士通合作研发的 SPARC 处理器、华为的鲲鹏 920 处理器;

3)EPIC 服务器,EPIC 服务器基于 EPIC 处理器,目前主要是 Intel 的安腾处理器。RISC 和 EPIC 服务器又被统称为非 X86 服务器(也即 Non-X86 服务器)。

服务器行业产业链

服务器产业链上游厂商主要为电子元件厂商及软件提供商,中游为服务器厂商,下游客户则包括数据中心、政府、各类企业等。

从产业链上游来看,上游厂商主要为电子元件厂商及软件提供商。服务器硬件主要包括:CPU、内存、硬盘、主板、网卡、Raid 卡、HBA 卡和电源。其中,CPU、内存和硬盘 3 项组件成本占比较高。另一方面随着服务器性能提高,CPU 成本占比也相应提高。

根据 IDC 在2018 年服务器成本结构数据显示,芯片成本在基础型服务器中约占总成本的 32%,而在高性能或更强性能的服务器中,芯片成本占比高达 50%~83%。

从产业链中游来看,服务器厂商可分为白牌服务器厂商和品牌服务器厂商。

1)白牌服务器厂商,是指以广达为代表的ODM厂商,ODM厂商根据品牌服务器厂商的委托完成硬件生产,加贴委托方商标并交付至品牌持有者进行销售。由于白牌服务厂商凭借其技术优势可承担服务器设计工作,因此,近些年一些有特定需求的客户倾向绕过品牌厂商直接订购服务器成品。

2)品牌服务厂商,主要有浪潮、华为、中科曙光、Dell等。

从产业链下游来看,中国服务器市场需求集中在互联网(包括云计算)、政府、电信运营商等领域,其中互联网行业是服务器最主要的采购方,在整体需求中的占比超30%。

根据IDC数据显示,中国服务器下游客户主要为互联网、政府、电信、金融和服务五大行业。2020年国内服务器市场销售额排名前五的行业中,互联网行业保持40%增长、金融业与制造业保持两位数增长、电信与政府客户基本维稳。

在全球数据流量迅速增长以及公有云蓬勃发展的背景下,服务器作为云网体系中最重要的算力基础设施,市场规模快速扩容。根据 Cisco Global Index 数据显示,2016 年全球数据中心流量规模为 6.8ZB,到 2021 年规模增长至 20.6ZB,CAGR 为 25%;其中,云数据中心流量占比由 87.86%上升至 94.91%。

根据 IDC 最新数据显示,2021Q3 全球服务器出货量为 337.6 万台,同比增长 9.6%;2020 年全年全球服务器出货量为 1220 万台,同比增长 3.9%。2021 年服务器增速相比 2019年、2020 年有所提升。

据 IDC 数据显示,全球服务器出货金额预计 2021 年为 961.5 亿美元,到2027 年将达到 1265.22 亿美元,增速保持在 4%-5%水平。

近些年,国家政策持续牵引信创的开展,“国产替代”是政策的关键词,关键技术领域的攻关突破是重点工作。中国芯片自给率要在 2025 年达到 70%,而目前国产芯片自给率不及 30%。

但近几年国产芯片迎头赶上,2020-2021 年信创项目落地,国产服务器在党政机关及部分行业开始应用,国产服务器的可用性得到初步验证。并且随着国产芯片厂商及服务器厂商持续更迭产品,产品性能将不断提升。目前,国内服务器 CPU 市场海光、华为海思占据主要份额,产品已实现大规模商用,未来市场发展空间巨大。

X86 仍为 CPU主流架构,ARM架构值得关注

从算力芯片来看,X86 依然是 CPU 主流架构,X86 专利由英特尔、AMD 共同拥有,两家市场份额合计占比超过 95%。根据 Mercury Research 数据,在 X86 架构 CPU 中,截至2021Q4,Intel 占比 74.4%,AMD 占比 25.6%。从服务器 CPU 来看,Intel 占比更高,约89.83%,AMD 为 10.7%。服务器 GPU 方面,根据 TrendForce 数据显示,英伟达几乎垄断市场,市占率为 96%,剩余市场基本为 AMD 所有。

从整个服务器芯片市场来看,市场长期被 X86 架构所主导。但 ARM 架构作为服务器芯片领域的新秀值得关注,其迅速崛起的机会在于 ARM 架构具备较低的成本和功耗,在经历了多年的推动后,ARM 也在性能方面上面也有了大幅度的提升。同时,数据中心市场扩大的背景,也为 ARM 架构进军服务器市场提供了机会。自 ARM 宣布进军服务器领域后,包括亚马逊、Marvell、Ampere、华为、飞腾等厂商都开始积极投入到 ARM 服务器芯片领域的研究。

其中,苹果和微软计划发布基于 ARM 的个人电脑,在同等功耗水平下表先出了绝对性的性能优势;今年 3 月英伟达宣布推出首款面向AI 基础设使和高性能计算的基于ARM®Neoverse™的数据中心专属 CPU-Grace CPU 超级芯片,该芯片拥有最高性能的同时,也领先当今服务器芯片内存宽带和能效的两倍;亚马逊 AWS 在 2021 年 12 月宣布全新的AWS Graviton3 处理器,借助 ARM Neoverse 架构,可在特定领域带来极高的能源效率,大幅降低能耗并提升处理速度。

但随着白牌品牌化,品牌白牌化,白牌服务器与品牌服务器的边界逐渐模糊,但前者较于后者存在天然不足,前者对于后者的冲击将不断弱化,目前来看服务器行业竞争格局趋稳,未来集中度有望向头部厂商进一步提升。

1、品牌服务器技术壁垒更高:

(1)品牌服务器厂商拥有大量的核心专利,拥有技术壁垒。而白牌服务器厂商在产品设计方面缺乏技术积累和经验,主要依靠 OCP(Open Computing Project,开放计算项目)联盟的技术输出。

(2)传统服务器管理软件大多采用品牌商自己开发的闭源软件,使得品牌厂商在软件和维护方面具备天然优势。

(3)目前,大型云计算客户大多拥有开发管理软件的能力,能够对一般的问题进行处理和解决。这使得品牌服务器厂商的在软件和维护方面的优势有所弱化。但对于一般的云计算客户和传统行业客户,品牌的厂商的技术优势依然比较明显。

2、品牌服务器性能和稳定性更高:

(1)每个品牌服务器的推出需要经过大量实现、测试,因此品牌服务器的性能十分稳定,服务器卡机的情况较少。因此在同等价格下,品牌服务器的性能、安全性和稳定性优于白牌服务器。

(2)白牌服务器的用户主要集中在互联网(云计算)行业,云计算厂商对服务器整体服务器群组的架构设计使得单个服务器的死机并不会影响整体工作的进行,因此,在云计算客户角度,白牌和品牌之间的差异并不大。

全球服务器市场方面,市场格局趋于稳定,戴尔、新华三、浪潮、联想占据主要市场份额。根据 IDC 数据显示,从销售收入角度,2021 年 Q2 全球服务器市占率排名前五的分别为新华三、戴尔、浪潮、联想,市占率分别为 15.7%、15.6%、9.4%、7.0%、26.7%;从出货量角度,2021 年 Q2 全球服务器市占率排名前四的为戴尔、新华三、浪潮、联想,市占率分别为 16.4%、13.8%、10.1%、6.2%。但总体来看,自 2018 年至 2021Q2,竞争格局未发生重大变动。

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AIPerf:大规模人工智能算力基准测试程序
高性能计算:行业发展趋势分析
1、被忽视的国之重器:高性能计算那些事儿 
2、高性能计算:不断取得新进展,国产替代未来可期
芯片半导体技术
1、全面拆解存储行业,前瞻供求关系与景气.pdf 
2、半导体大硅片国产替代序幕已开启.pdf 
3、半导体国产替代系列十.pdf
3、国内 CMP 抛光液龙头,深度受益国产替代.pdf
4、专题报告:汽车半导体研究框架
存储半导体行业分析汇总
1、美光出货全球首款 176 层 NAND,实现闪存性能和密度的重大突破.pdf 
2、中国存储器芯片行业概览.pdf 
3、3D NAND 产业格局及长江存储国产设备.pdf 
4、3D NAND 国产替代深度报告.pdf
5、Nor Flash 景气攀升.pdf
6、兆易创新存储器研究报告
基于人工智能及芯片的技术合集
《基于芯片核心技术合集》
1、芯片敏捷开发实践:标签化RISC-V.pdf
2、ARM64服务器内核生态使能-历史与现状.pdf 
3、OS & Compiler Supporting for RISC-V.pdf 
4、基于异构系统的内存管理技术.pdf 
5、类脑智能开放平台.pdf 
6、面向智能物联网应用的低功耗机器学习技术.pdf 
7、神龙:一种新型的软硬融合虚拟化技术.pdf

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