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2020年数字新基建深度报告(上)

2020-07-10
来源:环球自动化网
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截至 2020 年 6 月 11 日,我国 A 股的信息产业总市值占 比 16%,仍处于美股 2015-2016 年左右的水平;在云计算、半导体、软件等关键科技领域,我国企业的国际市场份额仍明显落后于美国头部厂商。


数字经济时代,云计算+人工智能有望成为未来十年的通用计算平台


数据赋能经济数字化转型,成为经济增长新动力


数字经济时代,数据将成为新生产要素。根据联合国的定义,数字经济由狭义到广义,包 含了三层定义:(1)半导体、科技硬件、通信服务、互联网等数字部门;(2)平台经济、 零工经济、共享经济等基于数字产业技术的数字经济;以及(3)电子商务、工业 4.0、精准农业等数字产品及服务使能增值的数字化经济。



数字产业整体市值稳健上升,数据带动经济发展趋势初显。


数字产业涵盖半导体、科技硬 件、通信服务等行业,我们发现伴随着科技发展和数据量提升,数字产业公司在资本市场地位正在逐步提升。据万得统计,截止 2019 年底全球前 20 大上市数字产业公司总市值占 股市总市值的 9.5%;数字产业上市公司占总市值比例从 2008 年金融危机前的 12.2%上升到 2020 年 5 月的 29.0%,占比依次超越了能源和金融行业。



美国汇聚了全球优质的科技类资产。


到 2019 年美国信息技术公司收入已经占比整体的 10%;利润达到整体的 18%。相比之下,截至 2020 年 6 月 11 日,我国 A 股的信息产业总市值占 比 16%,仍处于美股 2015-2016 年左右的水平;在云计算、半导体、软件等关键科技领域,我国企业的国际市场份额仍明显落后于美国头部厂商。

在这一背景下,我们认为新基建可以推动我国数字经济的发展,在科创板、创业板等资本 市场红利制度创新的基础上,有望实现加速追赶。



云计算+人工智能等新技术有望加速经济数字化升级趋势


我们认为,数字经济的演进离不开前沿技术的发展迭代,ABCD(AI 人工智能+Blockchain 区块链+Cloud 云计算+Data 大数据)已成为社会数字化转型的重要科技手段。其中“云+AI” 更是在 5G 建设背景下打开了未来的想象空间。自 2017 年以来,国外云计算龙头厂商谷歌、 亚马逊、微软等相继推出 AI 平台,意图与其云业务进行结合;国内的腾讯、阿里、百度也 纷纷公布其云业务与 AI 相结合的战略与愿景。我们看到,国内外代表厂商的布局从一定侧 面反映出“云+AI”或已成为全球企业的战略共识。


云计算将成为数字经济时代的重要基础建设之一。


据信通院,5G 时代,网络将呈现三个特 点:大带宽、低时延与海量连接;同时据 IDC 预测,至 2025 年全球数据量预计达到 175ZB,相比 2018 年增加 5.3 倍。据 Marry Meeker 的研究报告显示,自 2017 年起,全球传统数据 中心的市场份额开始下降,更多的份额开始云形态的数据中心。我们认为,网速、连接数、数据量齐升的 5G 时代,对计算的需求量以及时效性都将有所提升。我们预计,云计算本身的虚拟化、整合一体化、可靠性等特点将助力其在 5G 时代持续推动经济数字转型,成为 重要的基础建设和公共服务之一。


通用计算平台的变革:“云+AI”构建数字经济新常态。


回顾过去,自 90 年代起计算平台经 历了主机、PC 互联网、移动互联网三个计算时代的变迁,我们看到每过约 10 年通用计算 平台就会出现一次变革,人们的生活办公方式也会随之产生变化。自 2015 年英伟达与亚马 逊等硬件公司开始提出“云+AI”概念后,下一代通用计算平台的变革正在发生。据 Gartner 2019 CIO 调查显示,2016-2019 年间,企业部署 AI 的数量增长了 270%。


我们认为,在 5G 通信技术支持的数字经济时代中,“云+AI”能够构建传输、存储、计算、 分析、自我学习、应用、再传输的闭环生态,实现终端与边缘计算的高效结合,或将成为“下 一个十年”的通用计算平台,加速经济数字化升级趋势。



新基建政策夯实数字经济发展基底,“云管端”为通用计算平台建设打下基础


为了支撑 ABCD 等领域建设,“新基建”的概念自 2018 年底提出;疫情期间又被顶层会议多 次提倡。我们预计政策有望驱动建设加速。新基建全面涵盖 ABCD 等领域,我们认为新基 建所内涵的投资导向,将为数字经济发展注入新动能。


2020 年 4 月 20 日,国家发改委明确新基建包含信息基础设施、融合基础设施、创新基础 设施三方面。其中信息基础设施包含以 5G 基建、物联网、工业互联网、卫星互联网为代 表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施,以数 据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。



2020 年 6 月 10 日,北京市政府推出《北京市加快新型基础设施建设行动方案(2020-2022 年)》,提出“新网络、新要素、新生态、新平台、新应用、新安全”六大方向,并明晰了 2020年新增 1.3 万个 5G 基站、5 万户千兆用户,三年内铺设网联道路 300 公里,到 2022 年新建 不少于 5 万个电动汽车充电桩等新基建的量化指标。

我们认为,对新基建的内容可以从两个角度理解:


► 从新基建与数字经济的关系可以将新基建分为两部分:


• 1)传统基建补短板部分主要作为产业数字化的基础设施,如智慧交通和智慧能源, 都是科技手段赋能传统行业的典范,其基础设施的建设将助力传统产业附加值进 一步释放;


• 2)新技术数字基建部分,短期内主要助力数字产业化释放经济附加值,长远来看, 其赋能的 5G、工业互联网、人工智能等新兴技术产业建设,又将进一步带动诸多 传统行业的数字化转型。


► 从新基建的建设层级可以分为“云管端”等多层:


• 云基建:云计算及数据中心基础设施产业链。网速增长和存储成本下降在过去几 年使能了云计算服务的快速发展。云计算应用深入到政府、金融、工业、交通、 物流、医疗健康等传统行业,云平台已演变为典型的新型信息基础设施。云计算 平台的需求也孕育了产业链上愈发壮大的市场空间,从服务器、交换机、数通光 模块到数据中心,都将迎来成长。


• 管基建:5G 建设及海缆铺设等技术形成的通信网络是“云管端”体系的信息传输通 道,也是构建“云管端”体系的重要前提。


• 端基建:云基建提供共享计算和储存资源,管基建为信息传导提供高速通道,端 基建则作为“云管端”闭环中与终端结合最紧密的部分,在供用户使用的同时,通 过管基建构建的高速网络,为云平台提供信息存储计算。


我们认为随着新基建政策的不断落地与实施,不仅将助力云+AI 通用计算平台的构建,同 时在“云管端”三领域也将出现新的业态。



云基建:数据量上行带来的云计算产业链投资机会


云计算的主要构成和市场规模展望 


从基础设施到应用层面,云计算产业链包含了数通半导体、服务器、交换机、光模块、IDC、 IaaS、PaaS、SaaS 服务等核心环节。我们预计 2019-2025 年,各环节的国内市场规模 CAGR 都将达到 10-30%的水平。



► 数通半导体:信息的计算、存储、交换都离不开底层半导体。数通市场的半导体主要 包括服务器中的 CPU、GPU、DRAM,交换机中的交换芯片以及光模块中的光电芯片等。我们预计 2019-2029 年我国数据中心芯片市场规模有望增长 6 倍。


► 服务器:服务器是一种高性能计算机,在网络环境中为客户端计算机提供特定应用服 务,包括数据的存储、传输、处理和发布。服务器作为网络中的节点,存储、处理超 过 80%的数据和信息,相比于个人计算机,其计算能力、数据处理能力、稳定、可靠、 安全、可拓展、可管理性能均要求更高。我们预计 2019-2029 年我国服务器市场规模 有望增长 3 倍,BAT 等头部云厂商需求将引领成长。


► 网络设备:网络设备中最重要的是交换机和路由器。交换机是基于网卡硬件地址识别 的可以完成封装转发数据包功能的网络设备,功能是在给定区域内将数据发送到特定 的地址。路由器将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,在一个较大范围内管 理网络的传输。我们预计 2019-2029 年我国网络设备市场 CAGR 将达到 10%,政务、教 育等行业的数字化转型和互联网行业发展将带动网络设备需求延续。


► 光模块:光模块是光通信网络的重要组成部分,核心功能是实现光电转换。在光模块 发送端输入一定码率的电信号,经 TOSA 中的驱动芯片处理后,驱动激光器发射出一定频率的调制光信号,通过光纤传输后到达另一光模块的接收端,由探测器转换为电 信号后,经跨阻放大器和限幅放大器后输出相应码率的电信号。我们预计光模块市场 规模增长表现波动,量升价跌或成中期趋势;在高速光模块迭代的带动下,我国光模 块市场有望不断萌生产业新机遇。



中美云计算在规模、服务、全球影响力上仍然存在差距


规模:中国公有云市场保持高增速,不断扩容或成未来趋势。根据 Gartner 的数据显示, 2018 年中国公有云整体市场规模达到了约 67 亿美元,同比增速 65%,显著高于同期全球 增速 23%;同时据 Gartner 预测,至 2022 年中国公有云市场将达到约 266 亿美元,2018-2022 年 CAGR 约 41%,同样高于同期全球 19%的 CAGR。我们认为,中国公有云市场的高增长态 势一定程度上反映了国内日渐上升的云计算需求,伴随着 5G 技术的落地,未来云计算领域 的不断扩容或成为中国与全球的主流趋势。


公有云资本开支与美国仍存在差距。根据 Gartner,2018 年美国代表云计算企业资本开支 达约 820 亿美元,相较之下中国为 117 亿美元,相差约 7 倍。我们看到,尽管自 2014 年以 来,美国/中国代表企业公有云资本开支的比例在不断下降,但从绝对额上看中美两国的云 资本开支仍然存在一定差距。



结构:中国云市场 IaaS 占比较高,美国主导的全球云市场则以 SaaS 为主。根据信通院数 据,2018 年中国公有云市场中 IaaS 占比约 62%:公有云 SaaS 占比仅为 33%;全球公有云 市场情况则较为不同,公有云中 SaaS 占比最高约 64%,IaaS 和 PaaS 分别占比 24%和 12%。我们认为,我国云计算结构以 IaaS 为主的主要原因是国内 IT 支出以硬件及设备为主,软件 付费习惯依然有待养成。



全球影响力:美国厂商占据主导地位,阿里云市占率跻身前三。


从全球云计算市场份额来 看,美国企业占据了主导地位,根据 Gartner 的统计,亚马逊、微软与谷歌三家美国厂商分 别在 2018 和 2019 年占据约 67%和 68%的市场份额;中国企业中,阿里云在 2018 和 2019 年的全球云计算市场份额中稳定维持在前三的位置,分别为 8%和 9%,我们认为这表现出 了公司在云计算业务上紧跟世界趋势的态势。在 2019 年末的业绩会上,亚马逊、微软、谷 歌、Facebook、腾讯、阿里巴巴均表示将加大对 2020 年云计算基础设施的投入,以把握 企业数字化转型的重要商业机会;虽然中国云计算产业起步与美国相比较晚,在资本支持 上也存在着较为明显的差距,但我们预计随着代表厂商的持续投入和政策的积极扶持,未 来中国云计算产业整体将迎来向上发展的态势。



新基建带动国内云计算市场发展,助力中国缩短在云计算上的差距


云计算是新基建政策的重要覆盖领域之一。 我们认为,国家将云计算纳入新基建的范围, 不仅表现出对于未来产业上云趋势的肯定,同时也体现出政府希望培育和拉动国内市场的 决心;伴随着新基建政策的逐步落地,我国云计算市场有望进一步加速扩容。


云基建作为云、管、端全面升级的顶层设计,为多元应用提供智慧保障。我们认为,随着“新 基建”的建设逐步完备,我国基础设施将实现云、管、端的全面升级,其中云端作为新型基 础设施的“大脑”,将持续进行改造以适应终端应用需求。据信通院《云计算发展白皮书 (2019)》,截止 2019 年底,云计算已在政务云、金融云、交通云、能源云、电信云等领域 逐步开始应用。伴随着云计算在不同领域的逐渐铺开,我们预计未来我国公有云市场结构 或将发生变化,由原本以 IaaS 为主的云计算市场逐渐向 IaaS、PaaS、SaaS 多元化结合的态 势发展;同时随着 5G 通信技术的落地,网速、带宽的提升或将拉升云计算的市场需求,带动云计算资本支出的上量,赋能云计算产业持续向好发展。


根据我们的观察,我们看到未来存在三个大的趋势:


► 趋势 1- REITS 等新基建政策推动 IDC 发展


► 趋势 2-数据中心芯片进口替代和鲲鹏产业链;


► 趋势 3-数据中心内部互联的 400G 升级 趋势#1:REITS 等新基建政策推动 IDC 发展


4 月 30 日,中国证监会、发改委联合发布《关于推进基础设施领域不动产投资信托基金(REITs) 时点相关工作的通知》,标志着我国公募 REITs 正式起航,中金房地产组认为,该《通知》 的发布,不论对于中国广义实体资产投融资机制的改革,还是中国金融资本市场的整体建 设,都具有划时代的里程碑式的意义。


权益型 REITs 属于主动金融工具,主要应用于高效管理运营模式外溢扩张。对数据中心企业 来说,REITs 可以将具有稳定收益的存量数据中心资产转化为流动性强的标准化基金份额, 将数据中心权益从不动产转变成可以流动的证券资产,实现数据中心收益权的分割和自由 流通。


REITs 架构因具有税收优惠的优越性,在美国 IDC 行业广为采用。IDC 业务满足 REITs 的投资 成熟房地产资源获得稳定收入的条件。美国市场主要有 5 只上市的数据中心 REITs(Equinix、 Digital Realty Trust、CoreSite Realty Corp、CyrusOne、Quality Technology Services),且均为公 司型 REITs,其份额体现为股票。美国 IDC REITs 收益率领先于市场平均水平。根据我们统计, 美国市场中 IDC 型 REITs 的股票回报率长期表现优于整体 REITs,近 5 年全美市场 REITs 的平 均年化回报率为-2.4%,但 5 只 IDC 型 REITs 的平均回报率高达 22.2%。


以 Equinix 为例,公司董事会于 2012 年 9 月通过决议将公司转换为 REITs 架构,于 2015 年 1 月正式实现转换成为 REITs 主体。截至 2018 年底,公司的 REITs 结构包含了其在美国、加 拿大、日本以及部分欧中非区域的数据中心,在其他管辖范围的数据中心则作为 REIT 应纳 税子公司(Taxable REIT subsidiary, TRS)运营。根据 Equinix 公告,为了维持 REITs 资质,公 司主要受到以下限制:


► 分红与纳税:Equinix 每年先将 REITs 主体应税收入的 90%+作为分红派给股东;未分红 收入按照企业所得税税率征税;REITs 每一纳税年度中至少要有 75%的收入来自于房地 产运营,相应的来自于子公司的股息收入不能高于 25%。


► 基金股份分散性:被认证为 REITs 后的第二年开始,前五大股东合计持股比例不能超过 50%,任意一名股份持有人的权益占比不能超过流通股份额/市值的 9.8%。


► 一旦不符合 REITs 主体资质条件而失去该资质,则 5 个税收年度之内不能在被认证为 REITs。


目前我国境内的 IDC 企业仍未出现 REITs 架构。我们认为,以光环新网为代表的 IDC 企业有 望较快受益于国内公募 REITs 的落地。1)光环新网的数据中心资产以自有模式为主,符合 权属清晰的要求。2)数据中心业务的主要收入来源为客户租金,租金一般根据长期合约签 订,且客户粘性高,保障了稳健的现金流。



相比于美国 REITs 市场发展成熟,中国 REITs 市场仍处于发展早期。中金房地产组认为,中 国当前 REITs 政策的设立具有以下行业特性:1)中国 REITs 的重点在于基础设施领域,战略 意义更加凸显;2)中国 REITs 暂不涉“房”、有其独特的宏观背景;3)若可以合理嫁接管理 能力,中国基础设施 REITs 作为二级市场平台的发展空间值得期待。但我国尚未最终形成完 整的、系统的税收安排,可能需等待实际项目上马后进一步明确。


趋势#2:数据中心芯片进口替代和鲲鹏产业链


服务器和数据中心用处理器芯片以 CPU 为主,GPU 和 AI 专用芯片快速增长。根据我们的 测算,受益于全球范围内云计算和数据中心服务的快速增长,2019 年全球服务器级处理器 市场规模约 247 亿美元,预计 2023 年达到 493 亿美元,年复合增长率达到 19%。其中,服 务器 CPU 是市场主要需求,目前占据 85%市场份额,在未来四年预计保持 15%的年复合增 长率。而在 AI、HPC 等新兴需求的推动下,异构计算需求不断增长,我们认为数据中心对 并行、专用的计算能力需求增长将更为快速。据我们测算,目前服务器 GPU 占据服务器级 处理器市场 13%的市场份额,预期未来四年 CAGR 为 28%,2023 年市占率上升至 18%;云 端 AI 专用芯片将迎来爆发期,预计未来四年 CAGR 为 72%,从目前的 2%的市占率提高至 2023 年的 8%。



数据中心国产芯片发展潜力较大。目前消费级 CPU 和服务器 CPU 的国产化率均不足 1%。服务器软硬件架构呈“正金字塔”结构,单机 CPU 个数多,并可配备加速卡,上层软件数量 少,单一软件用户数多;而消费级终端(PC 及笔记本)则呈“倒金字塔结构”,单机 CPU 个 数少,不配备加速卡,更需要单一 CPU 适配上层多个软件。我们更加看好国产 CPU 及 AI 芯片在服务器市场的发展潜力,原因如下:


► 由于需要更通用的处理能力,单一 CPU 需要支持海量软件。由于历史原因,过去几十 年的发展过程中,所有的消费级软件几乎都基于 Windows 平台研发,因此消费市场被 “X86+Windows+Intel”生态垄断,除 Intel 和 AMD 外厂商几乎没有出货量。在现有生态 已经充分建立的情况下,国产 CPU 获得 X86 授权不易,绕过 X86 生态又较困难,因此 短期内,我们认为国产 CPU 在消费级市场发展空间较弱。


► 而对于服务器处理器来讲,第一,存在仅运行少量专用软件的政企服务器等场景,X86 以外架构对于软件数少、而单一用户数相对较多的应用做适配性价比高,我们认为国 产 CPU 易于从该场景切入市场,获得用户数和软件生态的原始积累,并在未来持续巩固这一过程;第二,由于 AI 专用算力在服务器的需求日益提升,我们认为面向单一任务类型的 AI 加速卡在服务器的渗透率有望持续增长,为国内企业在新赛道创造了商业机会。



国产 CPU 厂商纵向布局,产业链初步建立。国产 CPU 如果要进入终端市场,需要下游软硬 件的完整产业链支撑,才能使终端客户真正能上手使用产品。目前,国产 CPU 厂商采用自 研或合作的方式,积极进行产业链纵向布局,已形成初步生态。


鲲鹏是目前我国国产数据中心计算领域相对较完备的生态之一。鲲鹏计算产业是基于鲲鹏 处理器构建的全栈 IT 基础设施、行业应用及服务,包括 PC、服务器、存储、操作系统、中 间件、虚拟化、数据库、云服务、行业应用以及咨询管理服务等。鲲鹏已经构筑了相对完 整的基础软件生态,在政务等重点行业的生态也初步成型。业界主流的Linux 操作系统、虚 拟化软件、数据库、中间件等基础软件均全面支持鲲鹏处理器;在政府、金融、电信和互 联网等行业的主要场景已经规模商用。


趋势#3:数据中心内部互联的 400G 升级


随着互联网、云计算应用的快速发展,业务流量迎来爆发式增长,数据中心传输网络面临 升级压力。超高速、超大容量和动态灵活的光传输技术成为长期发展趋势,数通带宽配置 也面临从 100G 向 200G、400G 技术演进的需求。


数通网络设备市场自身具备持续成长性。我们认为主流网络设备性能到了第三阶段随着技 术发展每 3-5 年需要全面升级换代,而云计算客户迭代周期更短。根据第三方机构 Crehan, 2018 年 100GbE 和 25GbE 的数据中心以太网交换机代替 40GbE、10GbE 交换机,实现出货 量翻倍,这一现象距离高密度 100GbE 交换机硅基系统开始量产仅过去了三年。



400G 网络的测试已经从 2018 年开启,我们预计有望于 2021 年在北美市场开启规模部署。


(文章转自:行业研究报告)

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