中国云计算产业发展白皮书.pdf

课题组主要成员：包 宏李鹏飞高 飞丁 震一 背景分析 021.1 国际发展环境分析 021. 全球数字经济蓬勃发展，云计算作为数字经济基础设施被赋予新的使命 022. 国家间科技竞争日趋激烈，以云计算等为代表的新兴技术成为各国发力的重点领域 023. 欧美主要国家进行产业调整，云计算在其中发挥着重要的支撑作用 031.2 国内发展环境分析 041. 云计算已被国内行业人士视为支撑企业数字化转型的核心基础设施 042. 新一代信息技术间的融合效应渐显，“5G+ 云 +AI”将成为推动我国数字经济发展的重要引擎 043. 自主可控成为云计算产业发展的重要议题 05二 中国云计算产业发展状况与未来趋势 062.1 中国云计算产业发展现状 061. 中国云计算产业规模 062. 中国云计算产业链基本情况 062.2 中国云计算产业若干特点 121. 云计算产业快速增长，但产业规模与欧美国家还存在较大差距 122. 相较于发达国家，中国企业上云率还处于较低水平 123. 云计算已成为政府和企业提升工作效率和服务能力的重要手段 122.3 中国云计算产业发展趋势 131. 未来产业规模预测 132. 未来产业发展趋势预测 14三 中国云计算产业发展建议 153.1 持续强化政府推动，设立云计算产业国家目标，提升分步上云率 153.2 打造良好的云计算产业发展环境，夯实云计算应用基础是前提 153.3 不断完善、创新、强化云计算平台的安全措施 153.4 坚持自主可控发展方向，推进产学研用协同攻关 163.5 建议当前可按不同层级区别划分应用云计算技术 16结束语 17CONTENTS目录中国云计算产业发展白皮书021.1 国际发展环境分析1. 全球数字经济蓬勃发展，云计算作为数字经济基础设施被赋予新的使命根据著名经济学家卡萝塔佩雷斯的论述，人类进入工业社会后，经历了五次产业周期变革，每个周期大致50-60年，前30年为基础技术的发明阶段，后30年为技术加速应用阶段。当前，世界正处于从上世纪80年代开始的ICT产业发展周期后30年，信息新技术在各领域加速落地，互联网、移动互联网、物联网等应用不断深化，数字经济逐渐兴起并快速发展。（ 如图 1 所示）在这一阶段中，云计算、人工智能（AI）等技术成为数字经济的重要赋能技术。 同时，数字经济也对这些新兴技术提出了更高的要求，赋予其更多的意义。以云计算为例，埃森哲所做关于数字经济的研究显示，对于数字经济来说，云计算不仅仅是实现 IT 资源池化、提升性能、降低成本和简化管理的工具，更重要的是为产业数字化转型提供丰富的服务。即基于云平台整合的各类生产和市场资源，能促进产业链上下游高效对接与协同创新，大幅降低企业数字化转型的门槛，加速数字经济发展。2. 国家间科技竞争日趋激烈，以云计算等为代表的新兴技术成为各国发力的重点领域随着全球经济的发展，国际多边贸易一 背景分析1 蒸汽机、纺织1780 1845 1896 1945 1985 2007-11 2040 ？2 内燃机 / 铁路3 电气 / 汽车4 石化 / 飞机5 数字 /ICT万亿万亿万亿万亿万亿万亿万亿万亿万亿信息科技金融制造民生服务交通零售公共事业其他咨询服务2025 年产业数字化机会Source:Huawei GIV 2025后30年5.01.76.42.90.91.50.51.13.0图103中国云计算产业发展白皮书形势不断变化，国家之间贸易争端时有发生。如近期发生的中美贸易摩擦，美国政府凭借自身在信息技术方面的优势，在芯片、操作系统等领域利用技术壁垒对中国企业进行封锁与遏制，若中国企业缺乏自主可控的核心技术，将无法在本轮科技竞争中摆脱劣势地位。未来，随着国家间的科技角力持续深化，出现的摩擦和矛盾或将更加尖锐。当前，世界主要国家已充分认识到云计算的基础作用，纷纷加大对云计算产业的扶植力度，出台一系列相关政策措施和规划推动本国云产业发展，进而驱动数字经济持续发展。美国于2011年颁布了联邦政府云战略，提出美国云计算产业规模在高新产业中占比的目标，即力争到2020年此比例至少达到30%。德国的“云计算行动计划”指出力争到2021年借助云计算产业推动数字经济总产值大幅增加；日本的“智能云计算战略”则预计到力争2020年云计算产值突破 400 万亿日元，并通过云计算应用带动企业数字化转型，实现各产业的数字化、智能化升级。3.欧美主要国家进行产业调整，云计算在其中发挥着重要的支撑作用（1）美国制造业回流，云计算助力产业升级二十世纪八十年代后，美国经济重心逐步偏向服务业，传统制造业则开始外迁到低成本的发展中国家，2008年全球金融危机爆发，美国政府开始正视经济过度依赖服务业等第三产业所带来的后果，重新重视制造业，并出台了一系列措施，如制造业促进法案、先进制造业美国领导力战略等。美国政府推动制造业企业将云计算、大数据和传感控制等技术应用于大量制造场景中，从而促进制造业的数字化转型。（2）云计算加速德国制造业变革2013 年，德国政府提出“工业4.0”战略，旨在让制造业实现智能化转型，云计算起到了至关重要的作用，一是 “硬件 + 软件 + 云计算”是当前贯穿德国制造业研发、生产和销售各环节的基本支撑体系，为制造业个性化和差异化生产趋势奠定基础；二是大部分德国制造业企业已经将内部制造流程整合至数字化、网络化和智能化的云平台，为优化决策提供支持；三是云计算技术使得德国制造业企业网络协同研发设计变得更加便捷，实现了研发设计与生产制造的协同。中国云计算产业发展白皮书041.2 国内发展环境分析1. 云计算已被国内行业人士视为支撑企业数字化转型的核心基础设施近年来，在产业转型的过程中，我国各行业企业纷纷利用云计算、人工智能等新兴技术，提升企业生产效率、创新能力和资源利用率，带动发展模式变革，为最终实现数字化转型奠定了坚实基础。同时，行业用户认为云计算在实现产业升级和企业数字化转型过程中的作用尤为重要，国际数据公司（IDC）和高德纳咨询公司（Gartner）等机构的研究表明，中国行业用户认为云计算已经成为企业数字化转型的核心基础设施，主要原因有如下几点：首先，我国各行业企业IT基础架构向云迁移已经成为主流趋势，各行业业务系统上云率不断提升，而随着数字化转型需求的深入，云计算在数字化转型和智能化升级过程中将得到更广泛的应用。其次，数字化转型的前提是对企业资源的优化，而云计算以其强大的弹性和高可拓展性，不仅可以实现IT资源优化，更可以实现规模效应最大化。第三，云计算这种IT形态可以带来更多的业务创新机会。如金融行业可以利用云平台开发、测试并上线新的金融互联网服务，制造业可以利用云计算为客户定制化设计、生产产品。2. 新一代信息技术间的融合效应渐显，“5G+ 云 + AI”将成为推动我国数字经济发展的重要引擎当前，新一代信息技术正朝着深度融合的方向发展，某项技术的发展普及或推动另一项技术的突破，而若干项技术的组合还05中国云计算产业发展白皮书将会产生显著的溢出效应。其中，以“5G+云+AI”的组合最具代表性，三者彼此间紧密融合，并释放出巨大能量。过去，由于带宽、时延、连接密度和成本的限制，能极大提升计算效率的云计算并未向千行百业、万事万物普遍延伸。但随着5G的应用和普及，其具有的高速度、低功耗和低时延等特点将有效破解这一难题，“5G+ 云计算”可使计算资源的普惠性大幅提升。与此同时，被认为具有颠覆性潜能的人工智能技术，其发展和普及亦需要5G和云计算搭桥铺路。例如，人工智能算法的升级迭代离不开庞大的数据资源，5G能更好地完成各行各业、各种场景中数据的上传下达；而人工智能所依赖的计算能力，亦可以通过云计算惠及大众。基于云计算平台使用人工智能应用，能极大地减少企业单位和个人的成本，能为各行各业最大程度应用人工智能技术提供可能。由此可见，云计算与5G和AI是互相成就、彼此牵引的关系，而从功能上来看，如果将5G连接比作无处不在的空气，那云计算资源就相当于阳光，持续赋能，人工智能则如雨雾，广泛渗透。更为重要的是，“5G+ 云 +AI”的融合发展模式将进一步加强现实世界与数字世界的互动互促，创造“智能制数据来源：综合互联网公开资料整理图 2 用户认为实现数字化转型的必要条件（前四位）造”、“智能网联车”、“智慧城市”等潜力巨大的数字经济产业，成为我国数字经济发展的重要引擎。因此，进一步推动云计算、5G等信息基础设施建设，是我国数字经济迈向新台阶的必由之路。3. 自主可控成为云计算产业发展的重要议题尽管我国云计算产业作为企业数字化转型的核心基础设施地位至关重要，但由于该产业多数核心技术并未掌握在中国公司手中，一旦国际形势发生变化，我国云计算产业发展可能出现受制于人的情况。因此，从国家安全、产业健康可持续发展的角度来看，自主可控的核心技术研发成为我国云计算产业发展必须要解决的问题。目前，我国行业用户已经充分意识到自主可控技术的重要性，根据工信部以及其他市场研究机构关于传统产业数字化转型的调研显示，我国制造业等传统产业不仅把云计算、大数据、人工智能等新兴信息技术的应用看作产业转型升级的重要实施路径，而且，超过85%的被访者认为云计算产业中的芯片、IT基础设施的自主可控更是保障云计算产业发展、助力实现企业数字化转型的必要条件之一。（如图 2 所示）0% 20% 40% 60% 80% 100%新型信息技术赋能芯片、IT 基础设施、核心软件的自主可控国家政策推动企业业务变革中国云计算产业发展白皮书062.1 中国云计算产业发展现状1. 中国云计算产业规模近年来，在政府、产业的双重推动下，云计算技术在我国得到迅速推广，综合中国信息通信研究院、IDC等研究机构发布的数据显示，2018年，中国云计算产业规模达到 962.8 亿元人民币。（如图 3 所示）从区域角度来看，华北、华东、华南是中国云计算产业的发展的主导区域，主要是因为这些区域集中了中国主要的互联网企业和金融、消费品、制造等行业用户，其中，华北地区份额最高，占 23.1%。（如图 4 所示）从行业角度来看，当前，中国云计算的主要用户集中在互联网、交通、物流、金融、电信、政府等领域，近年来，各行业的数据量激增，更多领域开始利用云计算技术挖掘数据价值，虽然互联网行业仍然是主导，但是交通物流、金融等行业的云计算规模也占据重要地位。（如图 5 所示）2. 中国云计算产业链基本情况按照产业结构来看，云计算产业链可以分为上游核心硬件（芯片：CPU、闪存，内存）、中游 IT 基础设备（服务器、存储设备、网络设备等）以及下游云生态（基础平台、云原生应用等）三部分。我国云计算产业链二 中国云计算产业发展状况与未来趋势图 3 近年中国云计算产业规模及增长率数据来源：综合中国信通院、IDC 等研究机构及互联网公开数据整理图 4 2018 年中国云计算产业区域结构 数据来源：综合互联网公开数据整理图 5 2018 年中国云计算产业行业结构 数据来源：综合互联网公开数据整理14001200100080060040020002015 年市场规模 ( 亿元人民币 )华东 21.7%华南 20.2%其他 3.6%医疗 3.1%政府 3.6%制造 4.2%能源 5.5%电信 5.7%金融 6.2%交通物流 7.8%互联网 60.3%华中 12.6%西南 9.1%西北 7.9%东北 5.4%华北 23.1%增长率387.3509.5691.8962.839.2%35.8%31.6%29.1%34.1%1290.72016 年 2017 年 2018年 2019 年40%30%20%10%0%07中国云计算产业发展白皮书结构（如图 6 所示）：（1）我国云计算产业上游核心硬件发展现状 自主研发状况芯片产业一直是中国科技产业尤其是ICT产业的软肋，长期受制于人。在云计算领域，芯片产业仍是重中之重，处于云计算产业的上游位置。芯片的自主可控能力直接影响着云计算产业的自主可控水平，而囿于我国芯片产业整体发展较为薄弱的境况，我国云计算产业上游芯片的自主研发能力与发达国家相比仍有一定差距。随着全球电子制造业的转移以及云计算产业的发展，中国已经成为全球最大的半导体市场，也成为增长最快的云计算市场之一。同时，由于国际竞争局势日趋复杂，贸易摩擦加剧，发达国家已经将禁止芯片技术和产品出口作为遏制竞争对手发展的重要工具。因此，无论从积极应对新技术竞争，还是从保障国家安全的角度，中国云计算芯片产业势必要加大研发力度，力争核心芯片不出现受制于人的情况。当前，中国企业在计算、存储芯片等领域正持续进行着自主研发。(a) 服务器芯片自主研发状况当前，我国服务器芯片自主研发主要有以下几种方向：Alpha架构、ARM 架构、MIPS 架构、X86 架构、Power 架构，涌现出基于 MIPS 的龙芯、基于X86的兆芯、基于ARM的天津飞腾和华为鲲鹏920以及基于 Alpha 架构的成都申威等。基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构RISC-V也获得众多国内科技公司的关注。（如表 1 所示）Alpha架构，目前国内研发该类架构处理器芯片的是成都申威，该公司基于该架构开发服务器芯片可以拥有自主扩展指令和发展路线的自主权。ARM架构，目前国产服务器芯片企业当中有天津飞腾和华为研发服务器芯片，这两家厂商拥有v8架构无限图 6 中国云计算产业链结构图 中游 IT 基础设备下游云生态云集成服务 运营服务云外包 /IT 咨询 IaaS 运营云解决方案 Paas 运营云服务 / 平台 SaaS 运营用户政府云、交通云、金融云智能手机、电脑、物联网感知终端设备服务器交换机 路由器存储网关 防火墙芯片：CPU、内存内存产业链结构上游核心硬件中国云计算产业发展白皮书08制永久授权，可无限制基于v8架构开发、自主演进。MIPS架构，目前有龙芯基于该架构进行研发，早期龙芯曾计划基于该架构研发PC处理器，但成果不彰，龙芯如今转而基于该架构研发服务器芯片。Power 架构，知识产权为 IBM 所拥有，2015年向中国企业开放，不过由于其开放存在一定局限性，基于该架构研发的国产服务器芯片发展受到一定程度影响。（如表 2 所示）（b）存储芯片自主研发状况中国厂商在高端存储芯片领域缺少核心技术，需与国外合作。目前，紫光国芯、武汉新芯等企业已经或正在建设存储芯片工厂，进行存储芯片领域的自主研发。紫光国芯业务涉及存储芯片的设计、生产、测试以及方案构建，主要专注12英寸DRAM存储芯片的研发。福建晋华是国内较早开展存储芯片研发的企业，在福建、上海等地建有存储芯片工厂。2019年，美国宣布对福建晋华实施禁售，禁止美国企业向表 1 主要服务器芯片架构及国内研发状况分类 x86 ARM MIPS Power Alpha现状 / 趋势3 家公司拥有架构license2003 年开始有 64位服务器版本软银控股，独立运营的英国公司，只销售设计 license，支撑合作方设计和销售芯片 2011年发布v8架构，应用于服务器领域已被 AI 初创公司Wave Computing收购后续计划开源，重点发展边缘计算领域IBM 公司拥有，主要用于 IBM 服务器系统通过 OpenPower联盟拓展生态由 DEC 开发，先被康柏收购后被惠普雪藏技术特点CISC 指令集追求单核能力强 从 PC 到服务费，后向兼容历史指令集RISC 指令集重视低功耗设计多核技术路线，追求能效比RISC 指令集小型化、低功耗，嵌入式设备使用较多RISC 指令集单核能力强追求极致可靠性成本较高RISC 处理器中最快的一种，而且它获得了 WindowsNT 的支持国内公司海光通过 AMD 获得授权兆芯通过 VIA 获得授权华为和飞腾拥有 v8 架构永久授权华芯通通过高通拥有架构授权，但高通已退出龙芯拥有架构授权苏州中晟宏芯通过OpenPower 联盟获得架构授权，未量产国产服务器芯片企业当中有申威基于该架构研发服务器芯片优劣势和前景分析优势： 软件生态好，服务器领域市场占有率高劣势： 指令集后向兼容历史包袱重，实现复杂 芯片面积大，功耗高价格昂贵优势：可拥有完整知识产权芯片厂商多，已形成生态技术追求能效比，匹配数据中心发展趋势劣势：服务器软件生态弱于x86服务器领域生态较弱，市场占有率低，影响力逐步减弱技术及生态由 IBM掌控，主要应用于金融行业，其他行业应用少服务器领域生态较弱，市场占有率低，影响力逐步减弱