Data Center - The "Refinery" of the AI Era

作者：卜淑情、李笑寅

來源：硬 AI

數據中心正在成為 AI 時代的 “煉油廠”！

眾所周知，AI 的高歌猛進催生了對數據的海量處理需求。為了滿足蓬勃的算力需求，全球開啓了新一輪的數據中心建設熱潮，數據中心業務正在以指數級的速度瘋狂擴張。

此番情景，和第二次工業革命後，石油行業迅速崛起引發的煉油廠建設熱潮現象如出一轍——數據中心在 AI 時代中擔任了石油繁榮時代 “煉油廠” 的角色，是數據存儲、管理、分發的核心基礎設施，為 AI 和機器學習算法提供必要的算力支持。

美銀美林預計，到 2025 年，數據中心的容量總計將從 2020 年的 64 澤字節（ZettaByte，簡稱 ZB，1ZB=1024EB）增長到 181 澤字節，年複合增長率（CAGR）高達 23%。

實際上，早在去年年初的報告中，美銀美林就指出，未來全球產生的數據每 2-3 年就會翻一番。英偉達創始人兼 CEO 黃仁勳也曾放出豪言，未來四年全球將有約 1 萬億美元用於 AI 數據中心升級。

從電力需求的角度來看，這一趨勢也尤為明顯。花旗最新研報通過評估 IT 設備負載（IT Load）和公用事業能耗首次對全球數據中心市場進行了展望。

在當地時間週三公佈的研報中，花旗 Michael Rollins 領導的分析師團隊表示，預計到 2030 年，全球數據中心的 IT 設備負載將從 2023 年的 33 吉瓦（GW）增長到 100 吉瓦， CAGR 高達 17%。

AI 工作負載將佔到數據中心的一半以上

生成式 AI 將逐漸成長為數據中心 IT 設備負載增長的主導力量。

花旗在報告中預計，在數據中心中，AI 工作負載將以 43% 的 CAGR 增長，佔數據中心 TI 設備總負載的佔比將從 2023 年的 13% 增長到 2030 年的一半以上。

不過，報告指出，隨着工作負載逐漸從 CPU 遷移到 GPU，雲計算負載可能會被 AI 工作負載所取代，預計雲計算工作負載的 2023 年至 2030 年間的 CAGR 為 8%。

從更小的 AI 基礎設施單元——芯片來看，報告預計，AI 芯片需求將支持每年 4-9 千兆瓦的數據中心 IT 負載增量需求。

報告表示，AI 芯片總量將以 22% 的 CAGR 增長速度，從 2023 年的約 3100 萬塊增至 2030 年。

鑑於英偉達芯片在數據中心建設的重要性，花旗預測，從 2023 年到 2030 年（日曆年），英偉達 AI 芯片銷售以 18% 的 CAGR 增長。隨着芯片功率密度的提高，英偉達 AI 芯片的電力需求將以 32%CAGR 的更快速度增長。

不過，花旗同樣表示，隨着 AI 芯片研發技術的發展，越來越多大型數據中心可能會採用功率密度更低的芯片或公司自研芯片進行 AI 推理訓練，屆時英偉達芯片的市場份額將會有所下滑。

報告預計，英偉達的市場份額將從 2025 年的 81% 左右下降到 2030 年的 63% 左右。

CAGR 高達 43%，AI 成為數據中心耗電增長的主導力量

AI 芯片需求繁榮下，花旗預測，從 2023 年到 2030 年，全球數據中心市場的 IT 設備負載將從 33 吉瓦增長到 100 吉瓦， CAGR 為 17%。

生成式 AI 將成為數據中心 IT 設備負載增長的主導力量，其工作負載將以 43% 的 CAGR 增長直至 2030 年。相比之下，核心 IT、雲計算等數據中心傳統部門工作負載的 CAGR 僅為 8%，增長更加緩慢。

傳統和 AI 新生部門此消彼長之間，花旗預測，儘管 AI 電力需求在 2023 年僅佔據整個數據中心需求的 13%，但到了 2030 年，其佔比將達到 50% 以上。

另外，從 2024 年到 2030 年，AI 芯片將為數據中心 IT 設備負載帶來每年 4-9 吉瓦的新需求，在數據中心新增的全部 IT 設備負載中佔 70%。

總而言之，全球數據中心市場規模未來將快速增長，儘管數據中心效率的提升將使得所需能源增長低於 IT 設備負載的增長。花旗寫道：

由於預期中數據中心效率的提升（特別是功耗效率，即 PUE 的改善），我們估計，在同一時期內公用事業所需的峯值能源只需以 15% 的 CAGR 擴張。

北美佔據最大市場份額，EMEA 增長最迅猛

從區域來看，花旗預計，未來幾年北美將佔據最大市場份額，歐洲、中東和非洲地區（EMEA）增長最迅猛：

從 2023 年到 2030 年，北美地區數據中心的 IT 設備負載預計從 12.2 吉瓦增長到 38.4 吉瓦，CAGR 為 18%，到 2030 年市場份額將達到 38% 左右，為全球最大；

EMEA 地區 IT 設備負載預計從 5 吉瓦增長到 21.6 吉瓦，CAGR 為 23%，增長最為迅猛，市場份額為 33%；

亞太地區 IT 設備負載預計以 14% 的 CAGR 增長，即從 2.2 吉瓦增長到 5.6 吉瓦，市場份額為 9%。

值得注意的是，北美數據中心 IT 設備負載有 93% 來自美國市場，花旗預計，到 2030 年，美國市場的數據中心每年將需要 5 到 8 吉瓦的峯值電力，以及 3 到 5 吉瓦的平均電力。

為了滿足數據中心的這些電力需求，花旗預計，美國公用事業市場的規模將以 6% 的年均速度增長。公用事業每年需要增加 3-5 吉瓦的平均供電能力，相當於去年全美髮電量的 0.6%-1% 左右。

由於預期未來數據中心需求將保持旺盛，花旗認為在未來幾年內，全美電力供給將維持在相對緊張的水平。

數據中心建設浪潮下，誰是最大受益者？

據花旗研報，到 2030 年，全球數據中心 IT 設備負載淨增長將達到 9-11 吉瓦，其中約 70% 來自第三方託管市場，剩下 30% 來自微軟、亞馬遜、Meta 和谷歌等科技巨頭自建的超大規模數據中心。

花旗指出，現下數據中心相關股票的價格可能沒有充分反映市場對數據中心容量增長的需求，特別是對於超大規模租賃的需求，因此對數據中心股票持樂觀態度。

該機構還認為，數據中心地產信託公司 Digital Realty 和數據運營巨頭 Equinix 將繼續受益於數據中心市場的增長，前者租賃收入在一季度創下歷史新高，當季訂單中約有一半與 AI 相關，後者在全球數據中心託管市場佔據 5% 的份額。