中國（杭州）算力小鎮/圖片來源@視覺中國

▎中國算力產業依然面臨需求碎片化、國產基礎軟件生態和配套芯片不強、傳輸能力不足、無效算力增多、人才緊缺、難互通協同等諸多挑戰。

編輯丨林志佳

來源：鈦媒體

“算力”相關產業近期持續火爆。

據中國信息通信研究院測算，截至2021年底，中國算力核心產業規模超過1.5萬億元，關聯產業規模超過8萬億元。其中，雲計算市場規模超過3000億元，互聯網數據中心（服務器）市場規模超過1500億元，AI 核心產業規模超過4000億元。

同時，“算力”發展也受到了資本市場關注。數據顯示，自今年4月底起，A股算力相關概念板塊指數漲幅高達26%。

“算力已經成爲繼熱力、電力之後新的關鍵生產力。”工業和信息化部副部長張雲明7月30日在中國首屆算力大會上表示，國內算力產業近五年平均增速超過30%，算力規模超過150EFlops（每秒15000京次浮點運算次數），排名全球第二，第一是美國。

所謂“算力”，是指設備通過處理數據，實現特定結果輸出的計算能力。2018年諾貝爾經濟學獎獲得者William  Nordhaus在《計算過程》一文中提出：“算力是設備根據內部狀態的改變，每秒可處理的信息數據量。”

小至芯片、手機、PC，大到汽車、互聯網、人工智能（AI）、數據中心、比特幣、超級計算機、航天火箭，“元宇宙”概念以及48萬億元規模的中國數字經濟等，“算力”都在其中發揮着基礎核心作用。沒有算力就沒有各種軟硬件的正常應用。

實際上，算力既是信息基礎設施的重要組成部分，也是承載數據和運算運行的平臺，更是數字經濟時代計算、存儲、網絡能力的一種綜合體現。

目前，算力已經成爲拉動中國經濟增長核心引擎之一。據信通院數據顯示，算力投入能顯著提升經濟價值：每1元的算力投入，可以帶動3-4元的GDP（國內生產總值）經濟產出，實現經濟增長的倍增效應。計算力指數越高對經濟的拉動作用越顯著。

隨着今年國家推出“東數西算”工程，地方上也進一步加碼佈局。發改委公佈的數據顯示，今年以來，全國10個國家數據中心集羣中，新開工項目25個，帶動各方面投資超過1900億元。預計“十四五”期間，大數據中心投資還將以每年超過20%的速度增長，累計帶動投資超過3萬億元。

算力還是中美未來科技競爭的關鍵因子。去年4月，美國商務部對中國國家超級計算濟南中心、深圳中心、無錫中心、鄭州中心等中國超算實體列入“實體清單”。有行業人士告訴鈦媒體App，“算力的重要性在於，它是國家競爭能力高低的核心指標，也是中長期的投資抓手。”

不過，中國算力產業依然面臨需求碎片化、國產基礎軟件生態和配套芯片不強、傳輸能力不足、無效算力增多、人才緊缺、難互通協同等諸多挑戰。正如中國工程院院士王恩東在算力大會上所說，中國算力產業未來要加強頂層規劃，規範產業發展，不能“躺平”，更要避免一哄而上、低水平重複的問題。

雲岫資本合夥人兼CTO趙佔祥接受鈦媒體App採訪時表示，服務器芯片“國產替代”需要長時間佈局，有一個循序漸進的過程，同時還需要軟件生態、人才、芯片性能、客戶支持等資源整合，“這是一個全方位的工程（體系）。”

提升算力就是要“撒錢”堆服務器

2018年9月，颱風“山竹”到來之前，深圳市氣象臺發佈了雷暴及大雨預警。一個小時後，深圳全城下起了大暴雨。

深圳氣象局能夠如此準確的公佈降雨、雷暴等災害性天氣，主要來源於雲計算、AI、5G等技術以及災害性天氣 AI 氣象預測模型，捕捉雷達、雲圖等數據中的時空關係實現氣象預警。實際上，氣象 AI 預測模型背後擁有每年約300TB的數據，那麼就需要大量算力支撐，才能讓模型應用，AI 技術實現產業落地。

而在浙江橫店，每年有大量的影視作品在後期製作時需要對動畫和特效進行渲染，而這類渲染工作就需用到大量的算力。考慮成本的情況下，這些後期工程文件會通過雲平臺，將其上傳至貴州、內蒙這些西部地區的數據中心進行計算。

這些算力應用背後，服務器的作用功不可沒。中國科學院院士鄔賀銓表示，算力產業鏈很長，數據中心是算力產業裏突出的中心環節。

按應用領域劃分，算力包括兩種：計算量小的通用算力，以及數據中心、超級計算機等在內的HPC（高性能計算）算力。

僅從算力經濟來看，主要分爲三個層次：

第一層次是算力的“基礎設施建設”。作爲新型生產力，算力離不開工具和技術。而基礎設施是算力的工具，包括高性能芯片、數據中心、網絡等基礎設施建設爲算力、應用以及產業發展提供可持續發展的保障。

第二個層次是算力應用。得益於基礎設施的進步、數據推動算力水平的不斷提升，雲計算、大數據、AI、物聯網、5G等應用都將發展，從而帶來計算方法的革新，提高計算效率，拉動算力發展。

第三個層次是算力與實體經濟產業的融合。工業互聯網、金融科技、自動駕駛、智慧醫療等產業數字化加速、新的需求以及產生的大量數據，讓超大算力得以“施展才華”。

“算力”產業鏈邏輯關係框架（來源：鈦媒體App編輯整理）

相對於中國超14億人的算力應用和消費市場，數據中心、芯片半導體等算力基礎設施產業鏈，則是中國目前急需佈局的重點領域之一。

作爲算力的主要承載，數據中心就是一個容納核心計算服務和基礎設施的服務器機房（物理場所），可用於存儲和計算數據。

數據顯示，2019年，中國在用的數據中心數量達到2213個，其中超大型、大型數據中心數量佔比12.7%。與之對比的是，美國超大型數據中心佔到全球總量40%，國內數據中心建設仍有較大空間。

2021年5月，中國提出“東數西算”工程，計劃在國內8個地方啓動建設國家算力樞紐節點，規劃10個國家數據中心集羣，將東部算力需求以及產生的數據，通過網絡引導到中國西部地區的數據中心處理、計算和存儲。預計在2025年，中國將有望建成全國一體化數據中心繫統。

藉助“東數西算”東風，今年以來，阿里、華爲、商湯、浪潮，以及國內三大電信運營商——中國移動、中國聯通、中國電信等，在蘇州、呼和浩特、成都等地大量投資，建立及運營新的數據中心或計算中心。

中國移動副總經理高同慶表示，預計2021年內，中國移動數據中心投產能力超過117萬架。2022年，中國移動算力網絡資本開支達數百億元，未來還將繼續在算力領域加大投入。目前中國移動長三角數據中心位於南京江北新區，投資超200億元。

“國內提出‘東數西算’，是利用西部比較充裕的能源，比較廉價的電費，以及有可能利用再生能源，更好滿足低碳的需要。”鄔賀銓表示。

不過鄔賀銓也質疑稱，“東數西算”工程難以互通，從而讓算力與存儲容量無法得到最佳利用。

他以廣東數據中心規劃爲例，“他們設計省內算力70%，省外算力30%。按理說，省外就是冷數據，應該佔比80%，那與省外算力30%差別很大，這是否意味着，80%是指存儲容量而非算力的比例？另外，在市場經濟條件下，東部與西部並非固定配對，如何各自做到容量最佳利用？”

而作爲AI技術三要素（數據、算力、算法）之一，算力在 AI 中也發揮了關鍵作用。商湯科技聯合創始人林達華告訴鈦媒體App，在青島市西海岸新區，利用其 AI 大裝置算力以及算法技術支持下，商湯對千萬級海量遙感影像樣本數據進行深度學習，形成多種面向業務應用場景的算法模型。在城市違建治理、生態環境監測、河湖四亂治理等方面實現了問題的高效發現和治理覈查。

此外，當前中國的算力建設還受到碳中和、碳達峯目標的制約：一是工信部發布的《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》等政策，面對算力設施的建設方針和能耗管理趨於嚴格，如2023年新建大型及以上數據中心電能利用率（PUE）將被要求降到1.3；二是能耗“雙控”背景下，地方政府對於建設高能耗算力設施的積極性在降低。

因此，國內外頭部IT企業也開始部署液冷技術。業內人士告訴鈦媒體App，目前高功率服務器應用越來越多，其可在同等溫度下大幅提升數據中心的運算效率，爲提升高功率服務器散熱需求，同時降低散熱能耗，業內通常採用冷板、浸沒、噴淋三類液體冷卻服務器方案，通過將CPU（中央處理器）、GPU（圖形處理器）等服務器部件與冷板液冷的冷板緊密貼合，或與浸沒液冷直接接觸，提升服務器散熱系統換熱能力，實現高功率運算。

阿里雲數據中心設施模型在2022中國算力大會展示。下面兩端物體是浸沒液冷的CDU，也叫冷源分配單元，它起到內外換熱的作用，把吸收服務器熱量的液體收集後，在CDU內部與外部冷源進行換熱，是一箇中間裝置；上面兩端則是浸沒液冷的一種冷源形態，圖中是給集裝箱內的液冷tank進行散熱用，設備類型可能是冷塔、乾冷器、冷機等（圖片來源：鈦媒體App編輯拍攝）

無錫數字經濟研究院執行院長吳琦表示，一些規模小、能耗大、技術更新緩慢的企業和設施將面臨淘汰，電能利用效率高的產品會是未來算力市場的主流。

政企花了錢，算力也難用

中國首屆算力大會上，中國工程院院士劉韻潔直言，目前不管是算力網絡，還是算力面臨着諸多挑戰。如果不能解決這些問題，算力網絡將難以構建（實現）。

實際上，算力網絡是基於數據中心等算力基礎設施，將海量數據通過雲、邊、端協同方式，實現智能計算與網絡連接。華爲發佈的《通信網絡2030》提到，算力網絡代表了從“面向人的認知”向“面向機器認知”（AI）的網絡設計理念的重要變化，聯接海量用戶數據與多級算力服務。

因此，劉韻潔的說法意味着，政府、企業花了大量的資金投入算力基礎建設，但如果算力網沒有構建好，算力也很難使用。

劉韻潔認爲，目前算力網絡面臨三個主要挑戰：

一是實時性嚴重缺乏，目前互聯網幾乎沒有實時性的能力，而實時性的能力，不論是工業、能源還是電力，都提出了確定性網絡的具體指標；二是帶寬的挑戰，FAST（500米口徑球面射電望遠鏡）每天產生的數據大概超2000TB，這些數據與全球網絡共享，網絡帶寬的不確定性導致傳輸效率低；三是當前“煙囪化算力”難互聯、難協同，這就造成算力利用率低，使得算力成本增加，如何將“算力”和“網”深度融合在一起，也是一個非常大的挑戰。

以國有企業“寶武鋼鐵集團”爲例。武鋼通信技術有限公司總工程師陳巍崴曾在2021年7月提到，寶武集團工廠存在大量非雲化設備，且協議不開放、工業連接組模不豐富，對接耗費成本；再就是工控網、管理網和互聯網多網並存，網絡安全無法有效管控。傳統“盡力而爲”的網絡已經無法滿足寶武集團數字化及新業務。

華爲的智能算力網絡生態（來源：鈦媒體App拍攝）

實際上，算力網絡、基礎設施的互聯互通、轉移新平臺設施一直是企業的核心難題——阿里雲沒有騰訊雲、華爲雲平臺接口，美國Oracle數據庫的信息資料沒辦法轉移等。

2021年3月，作爲金融領域的國有企業，中國郵政儲蓄銀行發佈採購前公示，而且是單一來源採購，理由是：當前多個核心生產系統使用美國Oracle（甲骨文）數據庫進行數據存儲和處理，無法替換。隨後6月，郵儲銀行以1.45億元與甲骨文簽下續約合作。

那麼，如何解決“全國算力一張網”的難點與挑戰？

劉韻潔院士提出，建立以“大帶寬、低時延、超低抖動、極高可靠”爲主要特徵的確定性網絡，支撐產業核心應用加速雲化、線上化、智能化，將真正改變產業互聯網模式。“無論是智慧醫療、能源、交通，以及未來的元宇宙，沒有確定性的網絡會有問題。”

與此同時，中國也在努力逐步解決這一難題。今年6月15日，中國正式上線“中國算力網-智算網絡”，將整個算力網絡接入中央批准成立的鵬城實驗室的鵬城雲腦、北京、杭州等9個算力中心，總算力超過2000PFlops（每秒200億億次浮點運算）。

華爲公司副總裁、計算產品線總裁鄧泰華認爲，中國算力網是一個大工程。目前中國有電力網、高鐵網、通信網，未來有算力網，尤其利用大型的算力資源連成一張網。

國產化依然難行

作爲“算力”的極限領域，中國超級計算機一直受到美國超級電腦的壓制。

2016年，美國以擔心中國“天河二號”進行核子研究爲由，禁止英特爾出口芯片給中國。隨後於2016年，利用上海高性能集成電路設計中心自研設計的SW26010處理器，中國自主研發出“神威·太湖之光”超級計算機，以93014.6TFlops問鼎世界第一。

不過，到了2018年6月，“神威·太湖之光”被美國IBM研發的Summit OLCF-4超級電腦所超越。

2021年4月起，美國商務部對多家中國超級計算機實體列入“實體清單”，其中包括天津飛騰信息技術有限公司、上海高性能集成電路設計中心、成都申威科技有限責任公司，以及中國國家超級計算濟南中心、深圳中心、無錫中心、鄭州中心等。更早之前，美國對華爲海思、中芯國際、商湯等“算力”產業鏈相關企業進行制裁。

截止發稿前，Top500網站數據顯示，目前全球超算排名第一的是，美國能源部及芯片巨頭AMD、HPE慧與科技合作研發的Frontier（OLCF-5）全球首臺百億億次級計算機。而中國“神威·太湖之光”排名第六，“天河二號”則排名第八。

在中美博弈持續升級的大背景下，目前包括服務器芯片、軟件系統、數據庫等領域仍依賴於國外產品，“算力”產業的國產化依然難行。

其中在服務器整機市場方面，IDC數據顯示，2021年全球服務器市場出貨量和銷售額分別爲1353.9萬臺和992.2億美元，其中中國銷售佔比達25.3%。2022年第一季度，全球服務器市場份額排名前五，分別是美國戴爾（份額高達16%）、中國浪潮（10%）、美國惠普、美國AMD、中國聯想（不足5%）。

操作系統裝機量方面，數據顯示，儘管互聯網領域的服務器操作系統，實現100%國產化，但通信、金融和政企領域依然有35%以上，仍依賴國外操作系統，例如美國微軟的Windows、IBM的Redhat等。

算力數據庫方面，中國軟件協會數據顯示，國內集中式數據庫市場，國外品牌仍佔據90%以上；關係型數據庫領域，美國微軟（21.6%）、甲骨文（21.4%）和亞馬遜（8.5%）共佔市場總份額的50%以上。

最重要的服務器芯片領域，無論是通用處理器還是加速處理器，英特爾（Intel）、AMD和英偉達佔據國內85%以上的服務器芯片市場，國產處理器及關鍵零部件份額較低。

“這其實還是一個軟件生態的問題，因爲英偉達、英特爾等國外的軟件生態太強了，國內企業想要追上來難度很大，需要投入很長時間與大量資源。”趙佔祥對鈦媒體App表示，Windows等操作系統需要幾十萬開發者，而國內很難調動這麼多資源，因此國內服務器需要長期依賴國外芯片企業。

7月31日結束的中國計算機學會（CCF）芯片大會上，清華大學教授魏少軍就表示，國產服務器芯片的產品能力不行，無法具有足夠的市場競爭力。例如，國內芯片無法實現服務器中非常重要的配置併發多線程（SMT）能力，而國外芯片在這個問題上已經全面突破，國產芯片技術依然落後。

“我們花了很多精力去建立AI平臺，實際上不可用，或者說它並沒有想象的那麼好。說的更好聽一點，還沒有達到我們所需要的要求，仍需要時間等待。”魏少軍表示。

一家國產GPU芯片企業高管告訴鈦媒體App，很多國產服務器板卡都無法在客戶數據中心上“跑動”，因爲適配度較差。

今年以來，阿里、騰訊、字節都紛紛開啓了“造芯”模式，均與服務器有關。但一位芯片行業人士對鈦媒體App表示，互聯網“造芯”無法從根本上解決國內服務器依賴進口芯片的情況。

在趙佔祥看來，這些互聯網企業“造芯”主要原因是自身服務器的降本增效。

目前，浪潮、阿里雲、騰訊雲等國內廠商，仍大部分使用美國芯片企業的產品。其中，騰訊雲的星星海處理器均爲AMD、英特爾定製開發；阿里雲第七代雲服務器ECS的CPU則採用英特爾第三代Xeon可擴展處理器；浪潮服務器所使用的芯片大部分來自英特爾、AMD、英偉達三家，部分服務器則使用寒武紀的 AI 芯片。

“算力建設的最大難點還是在於半導體與集成電路製造。而在服務器芯片領域，無論是通用處理器還是GPU芯片，對國外的依賴程度非常高，解決問題的難度也非常大。”王恩東認爲，中國要集中力量打造國產CPU芯片，打破技術壁壘，不能煙囪林立。

張雲明表示，下一步工信部將要加速推進高端芯片、核心算法等算力關鍵核心技術的研發突破，攻克關鍵技術，支持企業、科研機構開展聯合攻關，增強算力產業鏈、供應鏈自主可控能力，並在綠色低碳發展等方面發力。

“不能說芯片初創企業一旦虧損就不投資了。我認爲，更多的民間資本應該要投資長期會虧損、對國家很重要的芯片企業，而且政策上要鼓勵其早點上市，給這些虧損公司融資提供一個比較好的通道。”趙佔祥說。