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最近，有兩條消息將推動“未來十年最佳賽道”走向市場。

在日前舉行的世界5g大會上，國家信息中心信息化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展部部長表示，在國家數(shù)據(jù)中心集群的建設(shè)中，2022年將啟動25個新項(xiàng)目，投資超過1900億元。其中，對西部地區(qū)的投資比去年同期增長了6倍。在世界的另一個角落，美國總統(tǒng)喬·拜登正式簽署了《芯片與科學(xué)法案》。

中國和美國正在全球計算能力峰值戰(zhàn)中扮演各自的角色。美國煞費(fèi)苦心地阻止中國的芯片產(chǎn)業(yè)，遏制中國計算能力的崛起。中國國家數(shù)據(jù)中心集群的規(guī)劃由來已久，影響深遠(yuǎn)。國家花這么多錢加快數(shù)據(jù)中心建設(shè)有什么意義？建設(shè)數(shù)據(jù)中心還需要多少資源？未來哪些鏈接將受益最大？

1、 這是一場計算權(quán)力的戰(zhàn)斗，這意味著國家權(quán)力

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國開發(fā)了世界上第一臺電子計算機(jī)，將人類帶入了一個新時代。這臺計算機(jī)不是為編寫ppt或玩游戲而設(shè)計的，而是由美國軍方為彈道計算定制的。當(dāng)時，人們花了兩個小時來計算40點(diǎn)的軌跡，而這臺機(jī)器只花了三秒。這是計算能力霸權(quán)的雛形。

今年3月，IDC、浪潮信息和清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合編寫了《2021-2022年全球計算能力指數(shù)評估報告》，這從數(shù)量上揭示了當(dāng)今“計算能力和國家能力”之間的基本關(guān)系：世界各國的計算能力規(guī)模與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平顯著正相關(guān)。計算能力規(guī)模越大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高；計算能力指數(shù)每增加1點(diǎn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)和GDP將分別增加3.5‰和1.8‰；美國和中國的計算能力指數(shù)分別為77和70點(diǎn)，是該國計算能力的領(lǐng)頭羊，明顯領(lǐng)先于其他國家。

在經(jīng)濟(jì)意義上，“計算能力”是挖掘無形金礦的鐵鏟。從人民福祉和國家利益的角度來看，從子彈、耳機(jī)、手機(jī)和個人電腦到汽車、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)據(jù)中心、超級計算機(jī)和太空火箭、“元宇宙”概念和中國48萬億元的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，“計算能力”起著根本和核心作用。計算能力的薄弱甚至喪失主權(quán)意味著人們可以吃飯。

去年5月，國家提出了“從東向西計數(shù)”項(xiàng)目，該項(xiàng)目明確聚焦于8個國家計算能力中心，以推動國家數(shù)據(jù)中心集群和城市內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。國家數(shù)據(jù)中心集群支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、金融證券、災(zāi)害預(yù)警、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻通話和人工智能推理。作為計算能力的“邊緣”，城市數(shù)據(jù)中心服務(wù)于金融市場的高頻交易、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）、超高清視頻、車聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)無人機(jī)、智能電力、智能工廠、智能安全等。

自從美國掌握了計算機(jī)和半導(dǎo)體的核心技術(shù)以來，它一直在盡力遏制其他國家計算能力的增長。去年4月，美國商務(wù)部將中國國家超級計算中心濟(jì)南中心、深圳中心、無錫中心和鄭州中心等中國超級計算實(shí)體列入“實(shí)體名單”。現(xiàn)在，《芯片與科學(xué)法案》想從源頭上解決問題。對于一個和平崛起的中國來說，計算能力的崛起需要國內(nèi)芯片的更換，更重要的是，需要一個能夠承載計算能力的獨(dú)立可控數(shù)據(jù)中心。

2、 提高計算能力：更多更強(qiáng)的數(shù)據(jù)中心

作為計算能力的主要載體，數(shù)據(jù)中心是一個服務(wù)器機(jī)房（物理場所），包含核心計算服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施，可用于存儲和計算數(shù)據(jù)。做一個不恰當(dāng)?shù)念惐?，?shù)據(jù)中心的數(shù)量就像汽車燃料發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)量或新能源汽車的電池容量。

8月4日，《人民日報》報道了2022年中國計算大會上披露的一組數(shù)據(jù)：截至今年6月底，中國使用的數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過590萬個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，服務(wù)器規(guī)模約為2000萬臺，計算能力總規(guī)模超過150 eFLOP（每秒15000次浮點(diǎn)運(yùn)算），排名世界第二。美國有多少數(shù)據(jù)中心？根據(jù)2021至2022年全球計算能力指數(shù)評估報告，全球約有600個超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，每個中心擁有5000多臺服務(wù)器，其中約39%在美國，是中國的四倍，中國、日本、英國、德國和澳大利亞的服務(wù)器總數(shù)約占總數(shù)的30%。

人類生產(chǎn)和生活各個方面的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化帶來了數(shù)據(jù)爆炸。數(shù)據(jù)存儲、云計算和人工智能算法直接推動了數(shù)據(jù)中心的持續(xù)建設(shè)。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2018年全世界創(chuàng)建、捕獲、復(fù)制和消費(fèi)的數(shù)據(jù)總量為33zb（1zb相當(dāng)于約1萬億GB）。2020年，這一數(shù)字將增至59zb，預(yù)計到2025年將達(dá)到難以想象的175zb。其中，中國的數(shù)據(jù)生成率比全球平均水平高出3%。預(yù)計到2025年，它將產(chǎn)生約48zb的數(shù)據(jù)，超過美國約30zb，成為最大的數(shù)據(jù)國。（1zb數(shù)據(jù)的概念是什么？假設(shè)每個比特是一磅硬幣，大約3毫米（0.1英寸）厚。由一堆硬幣組成的1zb將有2550光年高，可以讓你600次到達(dá)最近的半人馬座阿爾法星系。）

越來越多的數(shù)據(jù)流向數(shù)據(jù)中心，云計算將成為未來計算能力的主要來源。2019年，全球云數(shù)據(jù)中心的資本支出首次超過當(dāng)?shù)厮?，并且仍以超過20%的復(fù)合年增長率增長。全球前五大云制造商的年度資本支出大部分投資于數(shù)據(jù)中心，通過自主開發(fā)服務(wù)器、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心代理建設(shè)，預(yù)計將降低投資和運(yùn)營成本。人工智能算法對計算能力需求的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于摩爾定律的發(fā)展速度。Openai的模型顯示，自2010年以來，行業(yè)中最復(fù)雜的人工智能模型對計算能力的需求增加了100億倍。人工智能訓(xùn)練模型的計算能力需求也隨之增長。目前，80%的解決方案依靠并行計算和增加投資，10%依靠人工智能算法的進(jìn)步，10%依賴芯片單元計算能力的進(jìn)步。

總而言之，更多的數(shù)據(jù)和更復(fù)雜的算法需要更多的超級數(shù)據(jù)中心和更先進(jìn)的自我控制設(shè)備。這包括采用先進(jìn)制造工藝的數(shù)據(jù)中心芯片。它還需要像芯片一樣的創(chuàng)新來幫助國產(chǎn)車在彎道上超車。它還需要服務(wù)器、交換機(jī)、溫控技術(shù)等。據(jù)中國信息通信研究院估計，截至2021年底，中國核心計算產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過1.5萬億元，相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過8萬億元。其中，云計算市場規(guī)模超過3000億元，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（服務(wù)器）市場規(guī)模超過1500億元，人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過4000億元。

3、 光模塊：展望800g/1.6T

光模塊是數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的關(guān)鍵之一。其作用是在發(fā)送端將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，然后在通過光纖傳輸后在接收端將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

據(jù)了解，隨著元宇宙、云計算、人工智能和5g等新興技術(shù)的崛起，對流量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠苍谠鲩L，通信運(yùn)營商和云服務(wù)提供商的資本支出也在逐漸增加。目前，國內(nèi)光模塊企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了10G、5g、40g、100g和400g傳輸速率的產(chǎn)品領(lǐng)域全產(chǎn)品布局。在下一代產(chǎn)品800g的布局上，許多國內(nèi)廠商都比海外廠商推出得更快，并逐漸確立了先發(fā)優(yōu)勢。國產(chǎn)400/800g光模塊即將進(jìn)入批量生產(chǎn)的爆發(fā)期。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士稱，數(shù)據(jù)中心（DC）是第一個開始向400g過渡的公司。400g已于2019年應(yīng)用，并將于2023年成為主流。與此同時，公共電信網(wǎng)絡(luò)也開始在網(wǎng)絡(luò)邊緣向400g過渡。在交通驅(qū)動方面，400g是未來五年光模塊的主要增長點(diǎn)，復(fù)合增長率為44%。

目前主流市場10G光模塊價格約為50元/片，40g光模塊約為170元，100g光模塊價約為300元，400g光模塊批發(fā)價不到3500元。以上均按雙模批發(fā)價計算（現(xiàn)貨經(jīng)銷商詢價）。因此，可以計算出2022年國內(nèi)光模塊市場規(guī)模約為689億元，這是在800g光模塊投入市場且價格較高的單模光模塊（用于長途傳輸）未計算的前提下得出的結(jié)果。

數(shù)據(jù)中心的光學(xué)技術(shù)迭代通常先于交換機(jī)接口，行業(yè)期待800g/1.6T。以Broadcom為例，交換機(jī)容量通常每兩年翻一番，因此光模塊速度也需要每兩年翻兩番，才能在同一個1U面板上實(shí)現(xiàn)IO倍增。提高光模塊帶寬的主要方法是單通道波特率提高、多通道和高階調(diào)制。由于光模塊dspearbox功能的出現(xiàn)，光模塊的單通道速率通常比電氣端口SerDes提前一倍。展望未來，2023/2025年將分別增加800克和1.6噸