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Dominik Maier

18.04.2021 13:35

ARK Invest Report – Big Ideas 2/15

In dieser Ausgabe der Big Ideas 2021 Reihe geht es um die Neuerfindung der Datencenter. ARK ist der Ansicht, dass billigere, schnellere und energieeffizientere Prozessoren Intel verdrängen werden, die bisher über 90 % aller Prozessoreinnahmen erzielt hatten. Doch was genau sind Datencenter? Wie groß ist der Markt und wer profitiert oder verliert bei diesem Trend?¹  

Was sind Datencenter/Rechencenter? 

Ein Datencenter ist einfach gesagt ein physischer Standort, in dem kritische Daten und Anwendungen im großen Stil gespeichert werden. Dieser besteht aus einem Netzwerk von Rechen- und Speicherressourcen wie Routern und Servern, die die Bereitstellung dieser Daten und Anwendungen ermöglichen. Fast alle Unternehmen müssen Daten speichern, sei es für Webseiten, Online-Transaktionen, Daten in CRM-Tools oder Produktivitätsanwendungen. 

Ist das Unternehmen klein genug, kann es sich für interne Server entscheiden. Wächst das Unternehmen jedoch, generiert es mehr und mehr Daten, was mit zusätzlichen Kosten durch höhere Ausgaben der Hardware und der Verwaltung verbunden ist. ²  

Hier kommen Cloud-Anbieter wie Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure oder Google Cloud ins Spiel, welche die gesamte IT-Infrastruktur und Datenverarbeitung durch riesige Datencenter effizient bereitstellen.² Laut dem Online-Portal Statista werden ab 2025 jährlich 175 Zettabyte³ (10²¹Byte) an digitalen Daten generiert⁴, eine unvorstellbar große Menge. Um solch große Mengen an Daten zu speichern und zu verarbeiten, werden leistungsstarke Prozessoren benötigt.

Neue Architekturen erfinden das Rechencenter alle paar Jahrzehnte neu 

Die letzte große Migration der Rechencenter war von RISC-Prozessoren in den 90er Jahren auf die kostengünstige, vom PC abgeleitete x86-Architektur von Intel. Intel nutzte die damalige Größe des PC-Marktes aus und disruptierte die etablierten High-End-Unternehmen der Rechencenter.¹

Heute befindet sich in fast jedem Smartphone oder Tablet ein Prozessor⁵, dessen Grundlage die Architektur von ARM aufweist. Diese Größe wird in der Zukunft ausgenutzt, um Intel, in Verbindung mit RISC-V (einer Open-Source Befehlsarchitektur, in der eine große Community gemeinsam neue Prozessorkerne entwickelt⁶) zu disruptieren.

¹

ARK ist der Ansicht, dass sich die Kombination von ARM und RISC-V bis 2030 von 0 % Marktanteil im Jahr 2020, auf 71 % des Servermarktes verschieben wird.¹

Intel hat den Sprung nicht geschafft 

Intel war einst ein Weltmarktführer in der Halbleiterfertigung, welcher jedoch den Sprung bei der Weiterentwicklung des Fertigungsprozesses von 14nm auf 10nm um 4 – 5 Jahre verzögern muss. Als Ursache nannte der ehemalige CEO von Intel, Bob Swan, dass man das Mooresche Gesetz immer übertreffen wollte und nun den Preis dafür bezahlt.⁷ (Artikel über das Mooresche Gesetz: https://www.goldesel.trade/ark-invest-report-2/)

Durch diese Verzögerung haben Konkurrenten wie TSMC und AMD die Marktführung übernommen. Intel hat bis 2020 noch immer keinen 10-nm-Serverchip ausgeliefert, während TSMC mit der Massenproduktion von 5-nm-Prozessoren eine volle Generation vor Intel ist.¹  

¹

Spekulationen über die Zukunft von ARM und RISC-V 

Eine der Prognosen von ARK ist es, dass die Mehrheit der Entwickler-PC’s mit ARM-Prozessorenlaufen werden. Derzeit schreiben fast alle Softwareentwickler Code’s auf Intel’s x86-PC’s, ob mit dem Windows-, Mac- oder Linux-Betriebssystem. ¹  

Apple plant z.B. Mac’s, welche von jedem dritten Entwickler verwendet werden, in den nächsten 2 Jahren von x86 auf ARM-basierte Zentraleinheiten (CPU) umzustellen. Gleichzeitig verdoppelt Microsoft z.B. seine Bemühungen, Windows auf ARM-Prozessoren zu unterstützen. ¹  

Laut ARK’s Forschungen können dadurch die meisten Entwickler-PC’s bis 2030 mit ARM-CPU betrieben werden, was das Ende der Intel x86-Ära markiert. ¹  

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Eine weitere Prognose von ARK Invest wäre, dass ARM der nächste Standard in der Cloud wird. Die öffentlichen Cloud-Anbieter haben im Jahr 2020 einen weltweiten Umsatz von 140 Milliarden USD erzielt. Amazon Web Services (AWS), der weltweit größte öffentliche Cloud-Anbieter, brachte 2020 den Graviton 2 ARM-CPU auf den Markt, welcher billiger und schneller als die Intel-CPU’s sind und bietet außerdem eine 48 % höhere Leistung pro USD.¹  

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In Zukunft wird AWS wahrscheinlich die meisten seiner Server auf ARM-basierte Prozessoren migrieren. ¹  

ARM und RISC-V könnten laut ARK wiederum bis 2030 die neuen Prozessorstandards werden. PC’sund Server, die ARM-Prozessoren einsetzen, könnten das erste Ökosystem schaffen, dass über genügend Skalierbarkeit, Tools und Herstellerunterstützung verfügt, um Intel’s x86 herauszufordern.¹  

Dadurch könnte sich der Umsatz mit ARM-Servern um das 100-fache erhöhen, von weniger als 1 Milliarde USD im Jahr 2020 auf 100 Milliarden USD im Jahr 2030, was ein Niveau wäre, das heute über x86 liegt. RISC-V könnte hierbei gleichzeitig einen bedeutenden Beitrag leisten. Die x86-Rechenkapazität könnte weiterwachsen, aber die Umsatzbasis könnte halbiert werden.¹  

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Beschleuniger ersetzen die CPU  

Beschleuniger wie GPU’s, TPU’s und FPGA’s sollten bis 2030 laut ARK die CPU als Hauptserver-Rechenmodul ersetzen. Die drei Beschleuniger führen die anspruchsvollsten Computeraufgaben aus, darunter künstliche Intelligenz, Analytik, Wirkstoffentdeckung und Cloud-Gaming.  

Trotz des intensiven Wettbewerbs geht ARK davon aus, dass GPU’s aufgrund ihrer unübertroffenen Programmierbarkeit und ihres unvergleichlichen Software-Stacks (eine Reihe von aufeinander aufbauender Softwarekomponenten, die gemeinsam eine Plattform bilden⁸) in den nächsten 5 Jahren weiterhin den Beschleunigermarkt dominieren werden. ¹  

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Mit einer jährlichen Wachstumsrate von 21 % sollen Beschleuniger im Servermarkt von 6 Milliarden USD im Jahr 2020 auf 41 Milliarden USD im Jahr 2030 ansteigen, während CPU’s pro Jahr um 1 % sinken sollen. ¹   

Fazit

ARK glaubt, dass sich die Serverprozessoren im nächsten Jahrzehnt verändern werden. ARM und RISC-V werden wahrscheinlich Intel x86 in der Cloud verdrängen. Zusammen könnten sie um 45 % pro Jahr wachsen und bis 2030 einen CPU-Umsatz von 19 Milliarden USD und einen Server-Umsatz von 100 Milliarden USD erreichen. Außerdem glaubt ARK, dass Beschleuniger, die von GPU’sdominiert werden, der dominierende Prozessor in den Rechenzentren werden und jährlich um 21 % auf 41 Milliarden USD wachsen.¹  

¹

Profiteure von diesem Trend wären unter anderem: Amazon/Microsoft/Alphabet (Datencenter), Taiwan Semiconductor (Halbleiter), Nvidia (Chip-Designer & ARM Akquisition), AMD (Chip-Designer, Mikroprozessoren) und Applied Materials (Hersteller von Anlagen für Halbleiter)

Quellen

¹ Quelle und Foto: https://research.ark-invest.com/hubfs/1_Download_Files_ARK-Invest/White_Papers/ARK–Invest_BigIdeas_2021.pdf

² Quelle: https://www.ionos.de/digitalguide/server/knowhow/was-ist-ein-rechenzentrum/

³ Quelle: https://www.storage-insider.de/speichergroessen-verstaendlich-dargestellt-vom-bit-zum-yottabyte-a-517817/

⁴ Quelle: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/267974/umfrage/prognose-zum-weltweit-generierten-datenvolumen/

⁵ Quelle: https://www.billiger-telefonieren.de/thema/arm-prozessor/

⁶ Quelle: https://www.elektroniknet.de/halbleiter/prozessoren/fuer-wen-risc-v-eine-alternative-ist.179254.html

⁷ Quelle: https://www.pcgameshardware.de/Ice-Lake-Codename-267358/News/10-nm-Verzug-aufgrund-der-aggressiven-Herangehensweise-an-Moores-Law-1295090/

⁸ Quelle: https://www.datacenter-insider.de/was-ist-ein-software-stack-a-841053/

⁹ Quelle: https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-to-acquire-arm-for-40-billion-creating-worlds-premier-computing-company-for-the-age-of-ai/

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