资料中心是仍在高速成长的半导体领域

简介

何谓资料中心

资料中心不是一颗芯片，它是一套完整的解决方案。主要就是企业用来处理资料的后台的一群软硬件的集合，本文只会讨论硬件的部份，不会讨论关于软件的部份。详见下面“资料中心的组成”小节的说明。

所有您我熟知的科技公司，或是大型企业都需要资料中心解决方案的产品，而且市场的需求是逐年在快速的攀升中，到目前还看不到止境。

应用领域何在？

资料中心牵涉到的运用领域实在太过庞大，包括：

• 云端运算
• 大数据
• 人工智能
• 视听串流
• 电商
• 数据库
• 任何的网络服务，例如传统的网站服务器，电子邮件服务器

半导体界的明星领域

资料中心是少数仍在高速成长的半导体领域。一个现代完整的资料中心系统包括以下的组成。

资料中心最新的趋势

由于为了迎合大量资料运算的需要，近年的资料中心产生了很大的变化，这当然也是供了许多商机。这些主要的趋势有以下几项。

无服务器计算

无服务器计算（Serverless computing），又被称为功能即服务（Function-as-a-Service，缩写为 FaaS），是云端运算的一种模型。以平台即服务（PaaS）为基础，无服务器运算提供一个微型的架构，终端客户不需要部署、组态或管理服务器服务，程式码运行所需要的服务器服务皆由云端平台来提供。

存算分离架构

之所有会有把资料的“储存”和“运算”两大操作完全分离的架构，使资料运算处理在效率上获得大幅度地提升。主要是因为：

• 数据保存周期与服务器更新周期不匹配。
• 性能可靠性与资源利用率难以兼得。
• 无服务器（Serverless）无服务器计算应用等新型分布式应用有共享存储的诉求。
• 数据中心税导致数据密集型应用效率低下。

这就衍生了扩展时资源得不到充分利用，还增加了数据迁移等工作；支撑业务的服务器存储无论是性能型还是容量型，均无法同时实现高性能、高可靠性与高资源利用率等。

另一方面，以无服务器（serverless）应用为代表的新型分布式应用的兴起，就像一股催化剂，加速了业务数据共享访问的需求，使得存算分离架构获得更多用户关注。例如，分布式数据库等应用纷纷转向容器化部署与应用，存算融合的架构在CPU、内存、存储容量/IOPS/频宽，网络IO/频宽等多个面向均很难满足新型分布式应用的要求。

巴菲特持有的雪花（美股代码：SNOW）这家企业，主要的竞争力就是着眼在存算分离的架构上。详情请见我的文章《巴菲特持有的雪花（Snowflake）究竟是家什么样的科技公司？它的价值在那里？》

资料高速传输的需要

为了支援存算分离、快速攀升的资料量、以及运算速度的要求；制造商竞相推出高性能的技术框架、NVMe/CXL新协议、专用数据处理器（如：DPU）、RDMA/NoF新型网络技术等硬件的快速发展，为新型存算分离架构奠定了基础。与传统存算分离架构相比，新型存算分离架构具有更多新特征：例如无磁盘机（Diskless）的服务器、多样化的网络协议、专用化的数据处理器和极高存力密度的存储系统等。

产业界出现全新的产品

因为上述的快速改变，目前各家厂商竞相推出大量的DPU产品的涌现就是最好证明。DPU主要是将数据存储、访问等大量操作卸载到专用数据处理器上，释放服务器的算力，从整体上提升架构的能效比。

而取代服务器本地的硬盘则是使用无磁盘架构的存储系统，近年来威腾电子（美股代码：WD）的OpenFlex、Vast Data Ceres、华为的OceanStor Micro微存储都是新型存算分离架构下的存储系统的代表。

资料中心的组成

服务器中央处理器

这是一般人容易暸解的部份，也就是超强的服务器等级的中央处理器。服务器等级的中央处理器通常必需是多核心，具有超强的运算能力，以及低延迟等特性。

服务器中央处理器市占最大的厂商长期以来都是x86架构的处理器，尤以英特尔（美股代码：INTC）最高曾达近99%的x86架构的服务器中央处理器的市占。

但最近几年的市况已有很大的变化，《英特尔目前艰难的困境》和《英特尔是怎么赚钱的？以及投资它的好处 》的说明。

另一项重点是近年资料中心整体解决方案的霸主辉达（美股代码：NVDA）到目前为止，尚没有服务器中央处理器的产品。辉达直到2021年才公布首款资料中心处理器Grace，产品预计2023年初才能上市。

独立绘图显示处理器

资料中心的独立绘图显示处理器（GPU）并不是用来进行图形显示，主要是用于人工智能的大量资料的训练之用，请参见我之前的文章《人工智能投资的陷井》。这也是辉达的强项，也是为何它能称霸近年资料中心整体解决方案的主要原因。

超微（美股代码：AMD）因为多年前并购了ATI，也拥有市占第二的独立绘图显示处理器业务。英特尔的中央处理器虽然很早就“内建”绘图显示处理器，但直到2022年才推出“独立”绘图显示处理器，在这方面只能算是入门者。

可程式化处理器

可程式化处理的代表就是FPGA，现场可程式化逻辑闸阵列（Field Programmable Gate Array：FPGA）。可程式化处理器的进入门槛非常高，运用面很广，拥有一定的市场需求，而大型的厂商却很有限，基本上只有两大厂商，再加上几家第二级规模较小的厂商。但是FPGA很昂贵，这是它不利的地方。它的好处就是能随时修改设定，您可以把它视为可陏时修改的处理器芯片。

这个领域最大的厂商有两家，最大的赛灵思（Xilinx）已在2021年被超微并购，第二大的厂商Altera则早在2015年就被英特尔收购了。

高频宽的资料处理器

资料中心的各种任务不同的许多处理器间，由于必需在这些数目众多的处理器和元件间快速地搬移资料，因此衍生出需要另一类的资料处理器负责这项任务。

辉达就为了这样的需求，在2019年前并购了一家业界知名的以色列芯片设计厂商Mellanox Technologies，补足这一块拼图，也让辉达在这资料中心的领域立即变成领导商；各位由此就可以知道这一部份对资料中心有多重要了。

网络通讯

这部份主要处理的是负责资料中心对外，也就是互联网的连线和资料传输。由于网络和各种行动装置的成长和普及，运用场景愈来愈广，产生的资料呈几何级数的快速成长。可想而知资料中心需处理的资料量是天文数字般的庞大。这一部份很专业，因此长期以来被思科（美股代码：CSCO），华为，瞻博网络（美股代码：JNPR），Arista（美股代码：ANET），以及并购Aruba的慧与（美股代码：HPE）等几家厂商所把持。

主要厂商

主要的参与厂商

英特尔，辉达，超微；不论是那一家，除了早已把资料中心列为公司核心的业务外，也都强调会是公司未来发展的重心。主要的原因如下：

• 利润很高：一般的处理器出货量虽然非常大，但是一般的处理器的竞争者众，导致利润逐年下降，这也是英特尔股价长期走跌，一再破底的其中一项主要原因。
• 仍在高速发展，前景看好。
• 进入门槛高，有能力参与者，而且能有可观市占的厂商并不太多，目前全球只有英特尔，辉达，超微这三家。不仅如此，而且这三家是各擅所长的领域，严格来说，没有一家能拥有所有的技术或完整的解决方案。

主要供应商和业务表现

请注意，除了英特尔外，辉达和超微的资料中心业务都已经是该公司的营收最大的部门了。

辉达

部门表现(2022年第三季)	金额（十亿美金）	年成长率
总营收	5.93	-16.5%
资料中心 (data center)	3.833	+30.55%
游戏 (gaming)	1.57	-51%
专业绘图显示	0.2	-65.34%
汽车	0.251	+85.93%
其它 (OEM & Other)	0.073	-68.8%

超微

超微的资料中心业务包括了以下的资料中心 (data center)和嵌入式系统 (embedded)这两个部门的业务。

部门表现(2022年第三季)	金额（十亿美金）	年成长率
总营收	5.6	+29.93%
客户端 (client )	1.02	-40%
资料中心 (data center)	1.61	+45%
游戏 (gaming)	1.6	+14%
嵌入式系统 (embedded)	1.3	+1549%

英特尔

英特尔的资料中心业务，其实包括了以下的智慧中心 (DCAI)和网络及边缘事业 (NEX)这两个部门的业务。

部门表现(2022年第三季)	金额（十亿美金）	年成长率
总营收	15.3	-17.3%
客户端运算 (CCG)	8.1	-17%
资料中心和人工智能 (DCAI)	4.2	-27%
网络及边缘事业 (NEX)	2.3	+14%
加速运算系统及绘图 (AXG)	0.185	+8%
自驾车解决方案 (Mobileye)	0.45	+38%
晶圆代工服务 (IFS)	0.171	-2%

市场趋势

除了这三大厂商外，近来最主要的趋势是客户都会自行开发芯片以符合自己的特殊需求，因为：

• 买来的现成的产品很难客制化，客户也不愿意让厂商知道自己的太多机密（例如资料量的大小，算法，运用领域等）。
• 采购的现成产品，由于供应商极少，议价空间很有限，价格非常高（看看辉达近年的股价就知道了）。而大型客户的采购量很大，成本上很不划算。
• 网络和科技的变化快速，大型客户不愿让供应商决定自己的命运和专案的时程。

至于目前有多少大型客户这么做，答案是很多。详情请参见我之前的文章《英特尔目前艰难的困境》的说明。

本人为原文作者，本文精简版原刊登在Smart智富月刋

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