芯觀點(diǎn)──聚焦國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)大事件，匯聚中外名人專家觀點(diǎn)，剖析行業(yè)發(fā)展動態(tài)，帶你讀懂未來趨勢！

報(bào)道，近年來，在摩爾定律逐漸逼近極限情況下，CPU的性能增長瓶頸已經(jīng)較為顯著。但隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等產(chǎn)業(yè)方興未艾，算力需求卻出現(xiàn)爆炸式增長，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)峻的算力供需錯(cuò)配局面。在這樣的背景下，DPU橫空出世，并逐步將數(shù)據(jù)處理邏輯改變?yōu)椤耙詳?shù)據(jù)為中心”，從而有望成為繼CPU、GPU之后的“第三塊主力芯片”。

雖然僅僅正式“誕生”約一年半時(shí)間，但DPU已儼然成為“兵家必爭之地”。在這一賽道，英偉達(dá)、英特爾、Marvell、博通、AMD等國際巨頭爭相布局，芯啟源、中科馭數(shù)、Fungible和Pensando等國內(nèi)外新貴也在摩拳擦掌、沖勁十足。與此同時(shí)，為了縮減數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本，虎視眈眈的亞馬遜、微軟、阿里巴巴、騰訊等云供應(yīng)商也紛紛下場自研DPU。

目前，憑借技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、人才梯隊(duì)等優(yōu)勢，海外巨頭在DPU的各技術(shù)路線上構(gòu)筑了較高的行業(yè)壁壘，并在獲得規(guī)模客戶方面占據(jù)先機(jī)。但中國DPU廠商與其處于基本一致的發(fā)力節(jié)點(diǎn)，同樣在各技術(shù)路線取得不少突破，因而也擁有顯著的發(fā)展機(jī)遇。那么，在“百家爭鳴”的DPU賽道，面對實(shí)力強(qiáng)勁的海外巨頭競爭，中國企業(yè)未來要如何才能實(shí)現(xiàn)破局和突圍？

DPU將成數(shù)據(jù)中心核心支柱

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及人工智能時(shí)代號角奏響，一路飆升的算力逐漸成為計(jì)算浪潮的核心，并推動數(shù)據(jù)中心等建設(shè)如火如荼。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)IDC的數(shù)據(jù)顯示，全球數(shù)據(jù)量在過去10年的年均復(fù)合增長率接近50%，每四個(gè)月對于算力的需求就會翻一倍。而由此帶來的幾何級數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)端口增長速度，遠(yuǎn)超摩爾定律和Dennard縮放比例定律的計(jì)算周期速度。

對此，經(jīng)過多項(xiàng)探索實(shí)驗(yàn)，DPU已成為減輕網(wǎng)絡(luò)開銷的最佳方式，進(jìn)而正在取代CPU作為數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的中央控制點(diǎn)，逐步建立以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算架構(gòu)。而作為具有高度靈活可編程性的芯片，DPU最直接的效果就是為CPU減負(fù)，承擔(dān)了大量網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全和虛擬化等占用CPU算力但并非直接用于計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施功能，從而將CPU的算力釋放給核心應(yīng)用程序。

在DPU技術(shù)路線方面，據(jù)國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告介紹，一是以通用眾核處理器為基礎(chǔ)，以多核Arm為核心，以眾取勝，可編程靈活性較好，但是應(yīng)用針對性不夠；二是以專用核為基礎(chǔ)的異構(gòu)核陣列，針對性較強(qiáng)、性能較好，但是犧牲了部分靈活性；第三種路線結(jié)合了前二者優(yōu)勢，即將通用處理器的可編程靈活性與專用的加速引擎相結(jié)合，正在成為最新的產(chǎn)品趨勢。

基于高度靈活可編程等特性，除了能夠提高數(shù)據(jù)處理性能，DPU還可以通過不同的軟硬件定義，延伸至企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、電信系統(tǒng)、存儲、網(wǎng)絡(luò)安全、5G通信和云端等領(lǐng)域，從而滿足不同應(yīng)用場景的具體需求，可實(shí)現(xiàn)的增長價(jià)值巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來用于數(shù)據(jù)中心的DPU量級將達(dá)到和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等量的級別。如果考慮到部署到眾多其它領(lǐng)域，這將是不可估量的增量市場。

對于未來行業(yè)發(fā)展，在芯啟源方面看來，DPU將致力于解決“網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理、數(shù)據(jù)安全、算法加速”等問題，而這些問題有著“CPU做不好，GPU做不了”的特點(diǎn)。另外，英偉達(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛則曾表示：“DPU將成為未來計(jì)算的三大支柱之一，未來的數(shù)據(jù)中心標(biāo)配是‘CPU+DPU+GPU’，CPU用于通用計(jì)算、GPU用于加速計(jì)算、DPU則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。”

行業(yè)呈現(xiàn)“百家爭鳴”競爭格局

一個(gè)顛覆性的核心器件，必然是兵家必爭之地。目前，傳統(tǒng)的老牌芯片巨頭英偉達(dá)、英特爾、Marvell、博通等先后下場，國內(nèi)的創(chuàng)業(yè)型公司芯啟源、中科馭數(shù)、云豹智能、大禹智芯等也在力爭上游。此外，下游云計(jì)算龍頭AWS、阿里云等廠商也均已有布局。由于DPU概念和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，各家從自身優(yōu)勢出發(fā)輸出相應(yīng)解決方案，形成了“百家爭鳴”的競爭格局。

目前，在海外企業(yè)方面，博通是以通用眾核為基礎(chǔ)的同構(gòu)眾核DPU，并運(yùn)用了通用SoC和ASIC；英特爾基于FGPA做DPU（命名為IPU），屬于以專用核為基礎(chǔ)的異構(gòu)核陣列；英偉達(dá)則是基于ASIC做DPU，屬于將通用處理器的可編程靈活性與專用的加速引擎相結(jié)合。以英偉達(dá)的BlueField-3系列DPU來看，就包括16個(gè)ARM核及多個(gè)專用加速引擎。

整體上，在DPU軟硬件研發(fā)等方面，英偉達(dá)無疑都相對占住了市場先機(jī)。其產(chǎn)品目前開發(fā)到了BlueField-3，網(wǎng)速高達(dá)400Gbps，并且有通用的工具包DOCA，能夠使整體的擴(kuò)展和研發(fā)都保持兼容的狀態(tài)。而作為英偉達(dá)的有力競爭者，為了釋放CPU算力，英特爾的IPU承擔(dān)了原本由CPU處理的存儲、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等基礎(chǔ)設(shè)施層功能，并輔以為開發(fā)者提供的ONE API軟件框架。

芯啟源第四代DPU智能網(wǎng)卡 圖：芯啟源

另外，國內(nèi)DPU廠商也是多條技術(shù)路線并行。其中，芯啟源基于獨(dú)特可擴(kuò)展的多核芯片SoC架構(gòu)；中科馭數(shù)基于自主研發(fā)的KPU架構(gòu)；云豹智能主要基于FPGA方案；專注PCIe技術(shù)棧的邊緣智芯則提供另一種視角，數(shù)據(jù)從網(wǎng)卡進(jìn)入其設(shè)計(jì)的XPU后，分發(fā)給CPU、GPU、SSD；星云智聯(lián)正在研發(fā)的DPU將在IAAS和PAAS之間形成獨(dú)立的CAAS(通信服務(wù)層)。

由于通過使用DPU所需的服務(wù)器數(shù)量更少，云服務(wù)商不僅可以降低前期硬件投入成本，還能減少數(shù)據(jù)中心用電規(guī)模、機(jī)房空間需求和CO2 排放量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。亞馬遜和微軟等云服務(wù)商很早就意識到了其中的巨大益處，于是紛紛選擇卸載掉服務(wù)器的聯(lián)網(wǎng)功能，并將這部分工作轉(zhuǎn)移到DPU上運(yùn)行，以便釋放出更多CPU核，優(yōu)化服務(wù)器利用率及降低聯(lián)網(wǎng)成本。

例如亞馬遜收購了Annapurna，專門開發(fā)類似器件和DPU芯片；微軟通過將FPGA集成到DPU上卸載服務(wù)器的聯(lián)網(wǎng)功能，并實(shí)現(xiàn)數(shù)以百萬計(jì)規(guī)模的部署；而阿里云的做法是在神龍服務(wù)器核心組件MOC卡中使用專用的X-Dragon芯片，以實(shí)現(xiàn)DPU的多種相關(guān)功能。此外，云廠商也在通過投資等方式尋找合適的解決方案，如騰訊投資云豹智能，字節(jié)跳動投資云脈芯聯(lián)等。

國內(nèi)DPU企業(yè)如何突圍破局？

當(dāng)前，大多數(shù)DPU方案都是從基本的網(wǎng)絡(luò)控制器開始擴(kuò)展至SoC。其中，英偉達(dá)、英特爾分別采用處理器配合ASIC和FPGA，外加加速引擎的方式；Marvell、博通則使用最新通用處理器內(nèi)核配合加速引擎的方式。這三種方式基本代表著DPU產(chǎn)業(yè)的未來主流發(fā)展方向。而面對兵強(qiáng)馬壯的海外巨頭構(gòu)筑的較高行業(yè)壁壘，國內(nèi)DPU企業(yè)要如何實(shí)現(xiàn)突圍破局？

首先，區(qū)別于海外國家通常主要由個(gè)體企業(yè)進(jìn)行算力布局，中國可以通過宏觀政策引導(dǎo)，充分調(diào)動國家、社會資源，集中力量推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。基于此，新基建、“東數(shù)西算”的建設(shè)將有力推動國內(nèi)DPU行業(yè)的發(fā)展。在這一前所未有的契機(jī)下，國內(nèi)DPU廠商應(yīng)該充分扎根本土，打造快速響應(yīng)各類定制化及國產(chǎn)化需求的能力，以提供高效率和專業(yè)的定制化服務(wù)。

其次，拋開中國的宏觀政策和諾大市場前景等因素，自主DPU企業(yè)要在“百家爭鳴”中脫穎而出，勢必還有賴于核心技術(shù)。因?yàn)橹挥姓莆樟俗畹讓幼罱?jīng)得起市場考驗(yàn)的核心技術(shù)，才能在行業(yè)競爭中充分掌握話語權(quán)。目前，國內(nèi)DPU發(fā)展的一個(gè)重要短板就體現(xiàn)在基礎(chǔ)研究上，因而需切實(shí)提升自主芯片的研發(fā)能力，夯實(shí)基礎(chǔ)然后“由點(diǎn)及面”，而不是盲目追逐潮流。

另外，由于DPU尚屬于新興市場，客戶需求處于相對粗放和分散的階段，因此現(xiàn)階段各企業(yè)基本都能通過為客戶進(jìn)行定制化服務(wù)獲得訂單。目前，國際巨頭主要針對大型互聯(lián)網(wǎng)和通信服務(wù)商市場，但受成本因素等限制無法為眾多中小客戶進(jìn)行定制化服務(wù)。因此，作為DPU賽道相對較新的玩家，國內(nèi)DPU廠商可通過FPGA和NP等適用性較好的方案切入市場。

再者，在DPU產(chǎn)業(yè)，不遺余力的構(gòu)建生態(tài)也至關(guān)重要。DPU的軟件生態(tài)具體表現(xiàn)形式為DPU軟件功能覆蓋的廣度與適配性程度，是實(shí)現(xiàn)高度靈活可編程性的關(guān)鍵。而除了軟件生態(tài)，DPU還應(yīng)當(dāng)具備產(chǎn)業(yè)垂直應(yīng)用覆蓋生態(tài)、橫向的協(xié)同生態(tài)以充分實(shí)現(xiàn)其增長價(jià)值。因此，行業(yè)可建立起以DPU為中心，并聯(lián)合芯片行業(yè)各方力量共建協(xié)同的立體生態(tài)。

最后，如今除了數(shù)據(jù)中心，DPU典型適配場景如企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、電信系統(tǒng)、5G通信、云端、網(wǎng)絡(luò)安全、存儲和嵌入式系統(tǒng)等的應(yīng)用同樣發(fā)展迅猛。與此同時(shí)，國內(nèi)企業(yè)與巨頭直接交鋒難度可想而知：不僅要在DPU性能、生態(tài)上一較長短，更重要的是能否在應(yīng)用端不斷迭代進(jìn)化。由此，國內(nèi)廣泛的應(yīng)用市場應(yīng)對國產(chǎn)DPU秉有信心，敢于為其提供充分成長的“黑土地”。

結(jié)語

可以確定是，未來數(shù)年內(nèi)DPU市場在全球都是一片藍(lán)海。但從芯片市場競爭格局的歷史走向來看，未來DPU賽道極可能將不是各巨頭與初創(chuàng)企業(yè)混戰(zhàn)的市場。隨著眾多強(qiáng)勢資本、技術(shù)、人才等要素不斷投入，最終有實(shí)力的大企業(yè)將演變?yōu)檎麄€(gè)市場的主導(dǎo)力量，同時(shí)眾多中小企業(yè)通過與垂直領(lǐng)域結(jié)合，構(gòu)建創(chuàng)新型、高效能、靈活適用的產(chǎn)品將能實(shí)現(xiàn)在DPU市場分一杯羹。

而在這場決勝未來的角逐中，中國與海外DPU廠商基本處于相同的發(fā)力節(jié)點(diǎn)，擁有顯著的發(fā)展機(jī)遇。鑒于此，國內(nèi)DPU企業(yè)應(yīng)當(dāng)站在全球化的維度，以更開放、包容的視野和心態(tài)面對應(yīng)用端的廣泛需求，同時(shí)加強(qiáng)與芯片廠商、產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商等各方的深度合作，建立起兼容的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)同生態(tài)，進(jìn)而在推動DPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展同時(shí)，帶動中國芯片行業(yè)整體能力持續(xù)提升。（隱德萊希）

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