文|李佳師

云計算依然高速增長。最近，亞馬遜、微軟、谷歌公布了最新的財報，各家云業務收入均實現了兩位數的大幅增長，其中亞馬遜AWS營收同比增長29%，谷歌云營收與去年同期相比增長43%，微軟智能云服務同比增長了17%。在云計算收入高歌猛進的同時，這些云計算巨頭企業都紛紛加大了對超級數據中心的布局和投入，展開云計算超級數據中心的“軍備大競賽”。

近期全球新增了多座超大規模數據中心，來自Synergy Research Group的最新數據顯示，截至第二季度末，超大規模商運營的大型數據中心總數增至541個，是2015年年中數字的兩倍多。按照市場研究公司Dell'Oro Group預計，未來5年全球數據中心的資本支出將超過2000億美元。

超級數據中心是IT技的集大成者，但數據中心并不是越大越好，從選址到能耗，從災備到運維等，從硬件到軟件，從“芯”到“云”，這背后有大量的技術，影響著各巨頭的成本、效率，影響著各家的云競爭力。在這場云計算核心生產力的軍備競賽中，誰的數據中心“技術含金量”高，誰就有可能在這場IT比賽中拔得頭籌。亞馬遜、微軟、谷歌、阿里都有各自的看家本領，并且動作頻頻。

亞馬遜AWS、微軟Azure與阿里云Alibaba cloud被國外媒體稱為“3A”。雖然阿里云與亞馬遜、微軟在營業收入上尚有一定距離，但其增速非常快，在2015財年，阿里巴巴首次披露云計算營收，當年阿里云收入為12.71億元；到2020財年，這一數字在6年間增長31倍，目前，阿里云已經成長為全球排名第三、中國排名第一的云服務商。7月份高盛在最新評估中上調阿里云估值至930億美金。根據Canalys數據，2020年一季度全球云計算基礎設施支出同比增長34.5%，達到310億美元，其中AWS和微軟分別排名第一和第二，谷歌云和阿里云并列第三。

接下來我們分析對3A在超級數據中心上展開的“具備競賽”進行詳解，解密各家正在進行的相關布局。

微軟

幾天前微軟宣布已成功測試了氫燃料電池（250千瓦），用氫燃料電池給數據中心的一排服務器連續供電48小時，效果良好。目前微軟正在考慮將氫燃料電池作為柴油發電機的替代品用于數據中心電網供電中斷時的備用電。如果水制氫技術能夠成熟實現規模化，未來就有可能成為名副其實的“終極能源”，因為氫來源廣泛，氫燃料將取之不盡，用之不竭。微軟計劃到2030年實現零排放，并消除對柴油的依賴。為了這個宏大的目標，其布局在全球各地的超級數據中心能耗能否降下來，當然是大頭。

能源一直是超級數據中心的“成本巨頭”，數據顯示全球數據中心去年的耗電量占總用電的1.5%，約為400億萬瓦，相當于法國一年總用電量。為了降低成本，微軟將其在美國的數據中心大多建在了電力成本便宜的地區。如位于美國西雅圖東150英里昆西的微軟“哥倫比亞數據中心”，這個占地超過40個足球場大小的數據中心，之所以選擇昆西，就是因為這里位于美國最大的水電站大古力水壩附近，有最充沛的水電網絡供電。

為了提升效率降低能耗，微軟除了自研氫燃料電池，微軟另一個大的舉動是將數據中心布局到海底。2016年，微軟在加利福尼亞海岸測試其原型水下數據中心，而這一探索的意義在于，海底有更多的可用土地、大量的潮汐能、更好的冷卻效果以及與大量的海底光纜。微軟CEO薩提亞去年年底表示，目前全球有50%的人口靠近水體，所以水下數據中心將在微軟全球云計算平臺擴展方面發揮重要作用。

不僅僅是在選址、能源方面有大量的探索，微軟在數據中心技術架構上進行了大量的創新，包括2010年率先基于FPGA進行底層技術的深度研發，開啟了FPGA在互聯網/軟件公司的大型數據中心實質性應用的先河，拉開了全球云計算巨頭數據中心采用FPGA進行深度優化的序幕，現在微軟是英特爾FPGA的最大用戶。

目前圍繞超級數據中心、圍繞2030年實現零排放，微軟還在路上。不久前微軟中國CTO韋青在接受記者采訪時透露，微軟不僅僅是自身在聯合諸多跨學科領域進行跨界研究，而且正在協同上線下游產業鏈一起前行。

阿里云

7月31日，阿里云宣布其南通、杭州、烏蘭察布三座超級數據中心落成，截至目前，阿里云在全球22個地域部署了上百個云數據中心，其中規劃建設了5座超級數據中心，分別位于張北、河源、杭州、南通和烏蘭察布，而這樣的布局，有的是滿足“清潔能源訴求”，有的是遵循“資源近客原則”，這樣的布局邏輯，能夠使得在中國從南到北的從東到西的客戶都能夠充分享受到更優、質量更高的云服務。未來阿里還將在全國再建10座超級數據中心，阿里加入云巨頭全球超級數據中心大競賽。

據阿里巴巴IDC研發事業部總經理高山淵透露，阿里的超級數據中心應用了達摩院、平頭哥等最新研究成果，在規模、算力、節能、智能化方面都是一次全面升級。阿里云五大超級數據中心均部署了自研架構的神龍云服務器，突破了困擾云計算行業的虛擬化損耗，性能達到全球最高水平。同時，阿里巴巴自研的AI芯片含光800也在上述超級數據中心大規模部署，在AI推理場景下,含光800的性能和能效比均為全球第一。

在針對超級數據中心的幾大核心難題：包括大規模供電、高帶寬數據傳輸以及高效率制冷、運維等方面，阿里云自研了一系列硬核技術已經在5大超級數據中心全面應用。

在供電技術方面，傳統的數據中心通常采用高壓配送電，其中的難點是如何將10kV的AC供電轉為240V的DC供電同時控制相應損耗，阿里對磁路和電路進行聯合設計，提出最高2.5MW、一體化、模塊化、高效、高可靠直流不間斷電源，省去傳統低壓配電環節，采用第三代半導體技術大幅度優化電源內部結構，實現了高可靠和低成本的目標。阿里將自研的供電方案命名為“巴拿馬”就是希望它像連接大西洋與太平洋的巴拿馬運河一樣能夠提升效率降低配送電的損耗。

此外在節能技術方面，阿里的5大超級數據中心還廣泛使用了液冷、水冷、風能等節能技術。散熱一直是超級數據中心的耗能“頭號殺手”，而在傳統數據中心里，幾乎有一半的電能消耗在了散熱上，此次新建成的杭州數據中心就部署了全球最大的液冷服務器集群，通過將服務器“泡”在一種特殊的冷卻液里，使得全程用于散熱的能耗幾乎為零，這個方式能夠為數據中心節能70%以上。

硅光模塊是阿里超級數據中心的另外一個硬核科技，去年年底阿里推出基于硅光技術的400G DR4光模塊，其帶寬密度提高4倍，網速提升4倍，設備體積與成本基本沒有增加，目前400G光模塊同樣已在阿里的各大超級數據中心全面投入使用。

應該說，超級數據中心是新技術集大成，它的不斷突破不僅僅需要云計算企業，還需要大量的產業鏈上下游企業一起參與，目前阿里已經把大量的數據中心創新技術拿到ODCC上進行開源，這意味著更多的企業可以共享阿里的技術、阿里的實踐與積累，參與到這場超級數據中心的大創新中來。

亞馬遜

今年以來亞馬遜不斷加速其全球數據中心的布局，其位于澳大利亞昆士蘭、南非開普敦以及美國弗吉尼亞等多地數據中心相繼開張。來自Synergy Research Group的數據，亞馬遜AWS與谷歌是過去12個月以來增加超級數據中心最多的兩個企業，這與其業務今年仍實現29%增長有關。

幾天前，亞馬遜宣布將在愛爾蘭Charlemont Square地區新建一個數據中心園區。根據計劃，該數據中心園區占地約15800平方米，預計于2022年開放使用，而且亞馬遜位于愛爾蘭地區的首個風電場項目也即將上線，有可能新的數據中心將其引入風電進行供電，從而為2025年實現100%可再生能源承諾，以及2040年完成凈零碳目標邁進。該風電場也成為亞馬遜在美國以外運營的首個可再生能源項目。

為了進一步提升云的效率，亞馬遜AWS也加入了芯片設計的賽道，希望通過自研芯片獲得從芯到云的極致效率，近日，亞馬遜AWS宣布，第六代彈性計算服務AWS C6g現在開放服務，其主要是面對計算密集型工作負載，采用的是其自研的Graviton 2處理器。AWS表示，Graviton 2的性能是第一代芯片的7倍，內存的訪問速度則是此前的5倍。

在今年舉行的亞馬遜AWSre:Invent大會上，亞馬遜透露了其利用5年時間對其數據中心的生態進行了自上而下的整改，其中包括了網絡提速降成本，目前計算成本不斷下降，但網絡成本一直急速上升，為了改變目前的狀態，亞馬遜與網絡設備廠商簽訂了定制采購合用，亞馬遜希望為其數據中心定制開發，采用新的網絡協議，以減少網絡層次體系和網絡延遲。不僅如此，亞馬遜還希望縮短客戶與網絡之間的延遲，在各個地區之間鋪設專用光纖，縮短延遲希望地區之間的延遲低于2毫秒等。亞馬遜宣布將制造專有的網絡設備、服務器、芯片、機架等等。

圍繞數據中心的競爭是一場沒有完結的競賽，如果說云計算是數字經濟時代的 “水和電”，那么超級數據中心就是生產“水和電”的超級工廠。在這些超級工廠里，從芯片到系統，從硬件到軟件，從能源到散熱，從網絡傳輸到災備，從選址到自動化運維，需要大量的智慧、大量的黑科技。而到目前為止，包括微軟、亞馬遜、阿里云等每一家廠商所選取創新維度、創新路徑，都不一樣，究竟最后誰能夠真正拔得頭籌？現在下結論還為時尚早，時間會給出答案。