從雲端運算發展看資訊硬體產業之綠色節能效益及趨勢

資策會MIC ITIS計畫 童啟晟、王兆武產業分析師

前瞻2010年台灣電腦系統產業，經濟低迷氣壓依舊籠罩，加上與三股強烈氣流相遇，匯合形成的強大風暴；其一為摩爾定律、其二為虛擬化應用、其三為雲端運算，對資訊硬體產業未來2-5年的衝擊及影響可以預見。而雲端運算之運算集中化效應浮現，使得綠色節能之資料中心成兵家必爭之地。而資訊硬體產業亦將在虛擬化、綠色節能、雲端運算等風潮的引領，衍生出更多整合的徵兆。本文將針對未來雲端運算對資訊硬體產業綠色節能的效益及發展趨勢進行剖析。

雲端運算對資訊硬體產業之影響及趨勢
Server端運算集中化
運算集中化將創造「資料中心」(Data Center)的新價值，環保、節能、穩定、安全、高密度、模組化為新一代「資料中心」發展的主流。而也因為環保綠化議題的持續發燒，再加上雲端運算對資料中心在運算集中化的需求，使得伺服器延續小型、精簡、集中、節能、模組化的發展趨勢，造就伺服器大廠，紛紛推出仿效Sun Microsystems之前名為Project Blackbox的貨櫃式伺服器(Container-based Solution)。將網路設施、伺服器運算、儲存備份以及不斷電系統(Uninterruptible Power Supply，UPS)等涉及資料中心機房建設的相關設備，全部整合到一個類似貨櫃形狀的黑盒子內，提供給用戶一個完整的資料中心的解決方案。

Client端需求精簡化
應用端裝置不需追著規格跑，製造業者就使用者實際需求，提供簡單且成本低的平台。於是透過各式各樣的「雲端智慧裝置」(Cloud Device包括Cloud PC、Thin Device、Smart Tablet、eBook、Netbook、Smartbook、Smart Phone、Net TV等)，訊息、軟體及服務便隨處可及並無所不在(Ubiquitous)。
由於個人運算的經驗是複雜且具挑戰性的，當個人擁有多台「雲端智慧裝置」以及為了管理日益增加的多元資訊及線上服務，相信「雲端智慧裝置」與服務將因為個人私有雲(Private Cloud)的概念結合，對於組織、保存、分享及協調個人資訊及媒體。

如何將個人私有雲從「裝置導向」轉成「資訊導向」會有莫大的助益。但現有技術對網路資訊一致性、網路應用軟體、終端虛擬化並非足夠，特別是頻寬普及化勢必將引領雲端運算的實踐，所以未來雲端運算是否能開花結果，就端看傳輸標準的3G/3.5G/4G，亦或是Wimax、LTE、Femtocell，誰能「倚天既出，誰與爭鋒」。

雲端運算對Server端的節能省電效益
如果以一般商業應用軟體(Enterprise Application)平均使用20%的CPU運算能力(Computing Power)，為了將運算力的成本效益發揮到極致，一般會將軟體伺服器利用虛擬化技術(Virtualization)進行整併(Consolidation)，也就是五合一(一台伺服器抵用五台伺服器的效能)。換句話說，意即可以省下80%的用電量，然而一般企業會採用較為安全保險的作法，多採用較為保守的四合一整併方式，那就會省下75%的用電量。另一方面，使用虛擬化技術，是硬體運算力使用率提升的眾多解決方案之一，即便使用最保守的二合一整併方式，亦可節省 50%的電力使用。
應用系統之間若沒有相互衝突的情況，可以直接安裝在同一台實體伺服器，就能滿足當下的運算需求，是最簡易的伺服器整併方式。此外企業採用共用標準的基礎設備存取「應用程式介面」(Application Programming Interface，API)，剩下的東西就由平台處理。像Google的Pizza形貌之Data Center也是透過公用處理平台來進行分散式作業，如此一來除了平時能減少系統耗能外，在需要高運算力或需要擴增運算需求時，也可以很簡便的平行擴增。
假設虛擬化技術/雲端運算，可以把兩台應用伺服器整併為一台，每台伺服器的平均耗能為350W，也就是說可以節省175W之電力為計算標準。另外以目前全球伺服器的累積裝置量為7,300萬台衡量，全球一年約可節省電力耗損1,119,090億瓦，即節省2,350億新台幣的電費支出。

雲端運算對Client端的節能省電效益
而另一種情境即未來雲端運算的環境成熟後，前述之「Server端運算集中化、Client端精簡夠用就好」的需求，就會被擠壓出來，於是類Netbook、ULPC等級的「雲端智慧裝置」的CPU就能切入市場縫隙，對產業價值鏈的解構可想而知。未來將可節省購買高運算力的Client端成本，甚至於硬碟都能省，能開機上網即能滿足某一部分的需求，是以Windows XP因Netbook的興起而延長銷售，各式各樣以Lunix為基礎的MID及Google的 Chrome OS才能趁勢而起。

然強調完整功能(Full Function)的PC依舊會有市場需求，畢竟消費者對於滿漢全席亦或青菜豆腐將各有所好。未來Back office可以改用精簡版，專業人士還是有用高級PC的需要，這樣不是可以省下 Back Office的人買高級PC的錢。
如果以一台多用途PC的購入成本是新台幣25,000元，精簡的客戶端購入成本是新台幣10,000元，對於客戶端的採購成本也會大為降低，而採用精簡型PC所代表的低耗能運算裝置，相對於全功能PC，也可以減少許多運算時的電力需求，對整體節能減碳亦是另一種貢獻。。

雲端運算下之綠色資料中心為兵家必爭之地
以目前市場伺服器的運算力利用率來看，約有80%的運算力是閒置未用的；而由伺服器所集中組成的資料中心，其運算力的平均利用率更是僅在20%至30%之間。但是就更多傳統的伺服器而言，即便在空置的狀態下，功耗也有峰值的60%，空閒設備的電力消耗，加上資料中心冷卻設備的能耗，資料中心會增加50%至100%的能源消耗。
如何解決此類現象，進行伺服器虛擬化改造，將資料中心的伺服器由原先各種規格轉變為相對統一制式標準(即按照資料中心的需求客製化不同類型的伺服器)，能有效降低資料中心的能耗，提高利用率。在這方面的應用，Google的資料中心的成功已經成為一個很好的案例。而以Google、Microsoft、Yahoo等網路公司便是以其資料中心的不同的應用需求，將伺服器主機板的訂單委由台廠製造，而直接影響台灣伺服器暨主機板產業在出貨量及產值的變化。
對於企業用戶而言，建置資料中心不再僅是從考慮土地的取得及建築物的營造著手，全部的工作將只是一個個模組的連結，因此具有很大的靈活性以及移動的便利性。所以為了因應伺服器產業發展趨勢，包括IBM、HP都紛紛宣佈了新一代資料中心的解決方案(或稱之為「綠色資料中心」或是「下一代資料中心」)，並籌組專門的事業群提供專業化的服務。而包括新興的大廠如Rackable Systems、Verari、聯想(Lenovo)、浪潮(Inspur)和寶德(PowerLeader)，亦不願在這塊市場缺席，而推出了類似的解決方案；微軟甚至在美國的芝加哥推出了「資料中心貨櫃灣」的應用(將1,800至2,500台伺服器集中)，可見風行草偃的市場效應已然顯現，而由大廠爭相推出這類Data Center的相關解決方案的氛圍，更是對市場的擴展形成正向驅動力。

雲端運算解構全球資訊硬體產業價值鏈
回顧2009年資訊產業的發展，從網路巨擘Cisco進軍伺服器市場、軟體龍頭Oracle購併Sun Microsystems、Fujitsu收購富士通西門子(FSC，Fujitsu Siemens Computers)、Rackable Systems收購破產重組的SGI等重要事件，觀察到原本相對穩定的全球資訊硬體產業已重起波瀾，呈現出重新洗牌的趨勢，錯綜複雜之競合關係更讓泛PC市場進入一個合縱連橫的時代。
展望2010年的台灣資訊硬體產業，經濟低迷氣壓依舊籠罩，加上與三股強烈氣流相遇，匯合形成的強大風暴；其一為摩爾定律、其二為虛擬化應用、其三為雲端運算，而這三股氣旋對伺服器產業未來2-5年的衝擊將是從量變產生質變。特別是雲端運算將驅使運算資源(Computing Power)集中至伺服器端，帶動伺服器相關產業成長，除了驅動伺服器與資料中心的產值，更將刺激運算(如多核Multi-core CPU)、儲存、網路的需求，包括記憶體及儲存設備等IC應用。而伺服器產業亦將在虛擬化、綠色節能、雲端運算等風潮的引領，衍生出更多整合的徵兆。
然而台灣伺服器產業在面向經濟逆境的同時，虛擬化技術及雲端運算就像是產業升級至下一個階段所必須面對的兩個試煉，因此無論是資訊硬體品牌大廠亦或是我國資訊硬體代工設計的業者，除了提升製造核心能耐與軟硬整合能力之外，提供更多加值服務的解決方案，包括提供儲存、軟體及服務的整體解決方案的搭售模式，才能在經濟蕭條的環境中突圍勝出，進而歷練虛擬化技術及雲端運算這兩個景氣低迷氛圍下的颶風，迎接伺服器產業再造的新契機。

提供單位：ITIS智網