英偉達在數(shù)據(jù)中心的“帶貨能力”不是一般的強。

　　2020年4月，英偉達宣布完成對以色列網(wǎng)絡芯片商Mellanox高達69億美元的收購交易，將DPU芯片推至半導體領域的焦點。半年后，英偉達就推出這筆收購所帶來的最新成果——新一代DPU。

　　DPU，全名Data Processing Units（數(shù)據(jù)處理單元），被英偉達創(chuàng)始人黃仁勛稱作與CPU、GPU共同組成“未來計算三大支柱”。這個新型計算單元宛如數(shù)據(jù)中心的一匹黑馬，一時間變得炙手可熱，并在國內(nèi)外均掀起新一波投資熱潮。

　　僅在今年，國內(nèi)DPU創(chuàng)企中科馭數(shù)、星云智聯(lián)、大禹智芯、芯啟源、云豹智能等均宣布完成新融資，其中有多筆融資金額達數(shù)億元人民幣。

　　在國外，明星DPU創(chuàng)企Pensando、Fungible已經(jīng)是“吸金”能力超強的數(shù)據(jù)中心新寵，Marvell創(chuàng)始人戴偉立、周秀文夫婦亦在2019年創(chuàng)立DPU新公司Dream Big Semiconductor。英特爾、Marvell、博通等芯片巨頭更是早早押寶。

　　這個日漸走紅的新賽道，真有能與CPU、GPU分食數(shù)據(jù)中心計算市場的潛力嗎？

　　▲2021年公布新融資的國內(nèi)DPU初創(chuàng)公司

　　01.

　　做CPU做不好、GPU做不了的計算任務

　　“每臺服務器可能沒有GPU，但絕對有DPU，好比每臺服務器都必須配網(wǎng)卡一樣。”中科馭數(shù)創(chuàng)始人兼CEO鄢貴海非?？春肈PU的未來，并認為DPU的出現(xiàn)是異構計算的一個階段性標志。

　　近年來隨著海量數(shù)據(jù)爆發(fā)，計算任務愈發(fā)密集，傳統(tǒng)以CPU為中心的數(shù)據(jù)中心架構日漸面臨性能提升的瓶頸，由CPU大包大攬各種計算和管控任務，逐漸演變?yōu)槎囝惍悩嬎懔Y源各司其職。

　　英偉達創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛曾解釋說，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心由軟件定義，運行數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)基礎設施需消耗20-30%的CPU核心資源，而DPU即是專為CPU“減負”的一種新型專用處理器。

　　▲CPU主頻算力相對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率升級的差距（來源：頭豹研究院）

　　DPU主要承擔起網(wǎng)絡、存儲和安全的加速處理任務，旨在滿足網(wǎng)絡側專用計算需求，尤其適用于服務器量多、對數(shù)據(jù)傳輸速率要求嚴苛的場景。

　　它將CPU所不擅長的網(wǎng)絡協(xié)議處理、數(shù)據(jù)加解密、數(shù)據(jù)壓縮等數(shù)據(jù)處理任務通通接手，通過處理器和網(wǎng)卡的組合，兼顧傳輸和計算的需求。DPU也被看作是智能網(wǎng)卡（SmartNIC）技術的演化增強版本。

　　如今數(shù)據(jù)中心倡導以資源池的形式來做，各類資源分別管理、擴容，而DPU宛如一個連接樞紐，可以起到中心調(diào)度管理的作用，一端連接各種CPU、GPU、SSD、FPGA加速卡等本地資源，一端連接交換機/路由器等網(wǎng)絡資源。

　　“大家認為，可能在未來的數(shù)據(jù)中心云端架構上，DPU取代了CPU，成為一個最關鍵的、最核心的芯片地位?！卑雽w行業(yè)知名投資人、華登國際合伙人王林說，如果將整個數(shù)據(jù)中心看成一整個大的服務，DPU就相當于這個大服務器里的CPU。

　　總體而言，DPU不僅能提高網(wǎng)絡傳輸效率，而且釋放了CPU算力資源，從而帶動整體數(shù)據(jù)中心的降本增效。

　　02.

　　云計算剛需，巨頭齊上陣

　　對于云計算廠商及大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，采購DPU產(chǎn)品已是必然走向。往前追溯，國內(nèi)外頭部云計算廠商均已率先嘗試類似的思路。

　　早在2013年，亞馬遜云科技（AWS）就開始研究如何將網(wǎng)絡、存儲等之前由CPU處理的任務卸載到NIC卡上，隨后收購以色列芯片商Annapurna Labs，并在2017年發(fā)布典型產(chǎn)品AWS Nitro。

　　AWS的這一嘗試，不僅釋放CPU的算力資源，也降低了數(shù)據(jù)中心成本。國內(nèi)阿里云亦在其神龍服務器核心組件MOC卡中應用了專用X-Dragon芯片，統(tǒng)一支持網(wǎng)絡、I/O、存儲和外設的虛擬化。

　　過去數(shù)年間，博通、Mellanox、賽靈思、英特爾等芯片公司均推出自家DPU產(chǎn)品，除了加強其對于網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡安全的處理能力外，也陸續(xù)在網(wǎng)絡、存儲和計算方面均分別展現(xiàn)出許多優(yōu)勢。

　　與GPU不同的是，DPU面向的應用更加底層，類型更多樣，沖在DPU前排的各家廠商在具體功能側重上也各不相同，大體差別如下：

　　▲國外DPU主要廠商對比

　　在收購Mellanox后，英偉達進一步增強其DPU與GPU能力的組合，并在去年亮出新路線圖，號稱要將DPU性能三年提升1000倍。明年英偉達將發(fā)布加持AI能力的BlueField-3X DPU。

　　▲英偉達BlueField DPU三年路線圖

　　今年英特爾、Marvell等芯片巨頭繼續(xù)加碼DPU。

　　6月，英特爾發(fā)布了可編程網(wǎng)絡設備IPU（Infrastructure Processing Unit，基礎設施處理器），用于擴展智能網(wǎng)卡功能，加速存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化和安全等功能，并釋放CPU核心。其首個基于FPGA的IPU平臺已為多個云服務提供商完成部署，首款ASIC IPU也正在測試中。

　　7月，Marvell推出采用臺積電5nm制程工藝的OCTEON 10系列DPU，首用Arm Neoverse N2 CPU核心，并集成了機器學習推理引擎。首批OCTEON 10產(chǎn)品預計將于今年年底前出樣，據(jù)稱相比前一代標量處理引擎，它能將數(shù)據(jù)包的處理吞吐量大幅提升至5倍。

　　▲Marvell OCTEON 10架構

　　由于DPU處于發(fā)展初期，業(yè)界尚未形成統(tǒng)一標準，也還沒有形成足夠的規(guī)模部署，這為國內(nèi)DPU創(chuàng)企帶來了發(fā)展良機。

　　03.

　　市場規(guī)模將達百億量級

　　國內(nèi)DPU創(chuàng)企成資本寵兒

　　在今年南京世界半導體大會期間的SoC設計技術論壇上，半導體行業(yè)知名投資人、華登國際合伙人王林提到DPU是今年SoC創(chuàng)業(yè)最火的概念，從去年開始苗頭慢慢起來。

　　根據(jù)Canalys Cloud Channels Analysis預測，到2023年，中國DPU市場規(guī)模將達190億人民幣。另據(jù)頭豹研究院預測，中國DPU市場規(guī)模預計將在2025年超過37億美元（約合240億人民幣）。

　　▲到2025年，中國DPU市場規(guī)模預測（來源：頭豹研究院）

　　目前中國DPU產(chǎn)品主要由英偉達、英特爾、博通等國際芯片巨頭供應，同時中科馭數(shù)、大禹智芯、芯啟源、益思芯、星云智聯(lián)、云豹智能等國內(nèi)DPU創(chuàng)企正組成推動DPU國產(chǎn)替代的生力軍。

　　▲國內(nèi)主要DPU初創(chuàng)公司

　　從創(chuàng)立時間來看，國內(nèi)DPU代表創(chuàng)企集中創(chuàng)辦于過去六年間，成立時間最早的是芯啟源。大禹智芯、益思芯、云豹智能集中在2020年6-8月創(chuàng)立，星云智聯(lián)則是今年3月剛成立。

　　中科馭數(shù)從中科院孵化而出，成立于2018年4月。基于其自研KPU（Kernel Processing Unit）芯片架構，中科馭數(shù)在2019年10月實現(xiàn)業(yè)界首顆數(shù)據(jù)庫與時序數(shù)據(jù)處理融合加速芯片的成功流片，并于2020年5月發(fā)布基于KPU架構的領域?qū)Ｓ眉铀倏óa(chǎn)品。

　　目前，中科馭數(shù)已與中泰證券、華泰證券、中信建投、金證股份、上交所技術等多家金融機構達成合作。除了金融計算領域，其DPU產(chǎn)品未來還可以廣泛應用于數(shù)據(jù)中心、電信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、混合云等其他領域。

　　▲中科馭數(shù)DPU芯片產(chǎn)品路線

　　同樣總部位于北京的大禹智芯，成立于2020年6月，在成立之初就獲得天使輪融資，由中科創(chuàng)星和惟一資本聯(lián)合投資；今年7月宣布完成數(shù)千萬元Pre-A輪融資，由華義創(chuàng)投和奇績創(chuàng)壇投資。

　　大禹智芯創(chuàng)始人、CEO李爽曾任美團云總經(jīng)理、阿里巴巴網(wǎng)絡技術總監(jiān)、百度系統(tǒng)技術委員會主席，曾主導參與云計算戰(zhàn)略和互聯(lián)網(wǎng)巨頭技術平臺搭建，并曾領導開發(fā)中國第一代高性能網(wǎng)關，為中國云計算時代奠定硬件基礎，有多年網(wǎng)絡設備、服務器、處理器定制及異構平臺研發(fā)經(jīng)驗。

　　據(jù)悉，大禹智芯團隊成員來自阿里云、谷歌云，曾親自領導實現(xiàn)過云平臺和DPU，具有完整的DPU經(jīng)驗。其第一代智能網(wǎng)卡大禹DPU系列產(chǎn)品Paratus 1.0號稱是是國內(nèi)首款處理能力達25G的商用化DPU產(chǎn)品，已進入生產(chǎn)階段，預計今年第三季度出貨。該公司已開始研發(fā)100G的產(chǎn)品。

　　上海芯啟源創(chuàng)立于2015年，今年接連完成數(shù)億元Pre-A2、Pre-A3輪融資。目前芯啟源聚焦在5G云數(shù)據(jù)中心和高端EDA領域，擁有兩大板塊核心產(chǎn)品：智能網(wǎng)卡、SoC原型和仿真系統(tǒng)MIMIC。

　　芯啟源創(chuàng)始人盧笙本科畢業(yè)于上海交通大學，后獲美國Lamar University碩士學位，曾先后在博通、Marvell、ArtX等公司擔任重要崗位，其核心團隊已在芯片領域積累了20多年研發(fā)管理經(jīng)驗。

　　據(jù)悉，芯啟源智能網(wǎng)卡是目前國內(nèi)唯一的基于SoC架構的成熟DPU完整解決方案，擁有自主知識產(chǎn)權，目前已成熟量產(chǎn)，并獲得了中國移動蘇研院的首批智能網(wǎng)卡訂單。

　　▲芯啟源智能網(wǎng)卡

　　上海益思芯科技2020年7月在上海成立，其創(chuàng)始人、董事長兼CEO黃益人作為半導體芯片行業(yè)專家、DPU智能網(wǎng)卡行業(yè)帶頭人。據(jù)悉，益思芯科技的技術團隊由國內(nèi)外網(wǎng)絡、交換、存儲領域的核心專業(yè)人員、研發(fā)人員組成，在網(wǎng)絡、交換、存儲及高性能CPU等領域具有深厚的技術實力。

　　今年7月，益思芯科技宣布已交付國內(nèi)第一款自主研發(fā)的商用云原生智能網(wǎng)卡Stargate-F1000-SN，整卡功耗30W～40W。

　　▲益思芯科技Stargate-F1000-SN智能網(wǎng)卡

　　深圳云豹智能由原RMI公司 （后被Netlogic/博通收購）聯(lián)合創(chuàng)始人Sunny Siu蕭啟陽博士聯(lián)合業(yè)界精英創(chuàng)立，其核心團隊來自博通、英特爾、Arm、海思、阿里巴巴等國內(nèi)外知名公司。

　　根據(jù)官網(wǎng)信息，騰訊、紅杉資本、正心谷資本、耀途資本、中芯聚源、ACE Equity Partners、華業(yè)天成、OBN CAPITAL均為云豹智能投資方。

　　在創(chuàng)立云豹智能前，蕭啟陽曾任博通處理器和無線基礎設施事業(yè)部大中華區(qū)總經(jīng)理、NetLogic公司亞太區(qū)總裁兼總經(jīng)理（2012年被博通以37億美元收購）、RMI公司（被NetLogic公司收購）聯(lián)合創(chuàng)始人兼亞太區(qū)總裁。

　　珠海星云智聯(lián)成立于今年3月，4月宣布完成數(shù)億元天使輪融資，7月完成數(shù)億元Pre-A輪融資。

　　據(jù)悉，星云智聯(lián)的團隊曾成功實現(xiàn)了多領域通信與網(wǎng)絡芯片開發(fā)，核心成員都參與了網(wǎng)絡大芯片從0到1探索、發(fā)展、優(yōu)化、超越的全過程，具備全系統(tǒng)、長周期工程開發(fā)經(jīng)驗，擁有對云計算、互聯(lián)網(wǎng)、運營商等多場景的深度理解，以及設計滿足不同市場需求產(chǎn)品的能力。

　　星云智聯(lián)正在研發(fā)的DPU將在IAAS和PAAS之間形成獨立的CAAS（通信服務層），實現(xiàn)物理資源的“多虛一”和近乎裸金屬性能的“一虛多”，簡化IAAS，提升資源利用率；卸載PAAS中與通信數(shù)據(jù)流相關的處理，提升應用的通信效率和性能。

　　其他一些國內(nèi)創(chuàng)企主研產(chǎn)品也可劃分至DPU范疇，但因其官網(wǎng)沒有明確提及與DPU的關聯(lián)，因此未記入這篇文章中，歡迎讀者在評論區(qū)補充更多正在研發(fā)DPU的國內(nèi)公司。

　　04.

　　結語：DPU創(chuàng)業(yè)大幕剛剛拉開

　　作為新型數(shù)據(jù)中心最重要的芯片之一，DPU正加速發(fā)展。在星云智聯(lián)CEO于勇看來，未來十年，全球云計算和數(shù)據(jù)中心基礎架構將迎來顛覆性變革，基于DPU的統(tǒng)一通信服務平臺（CAAS）是這個未來架構的核心引擎。

　　從目前全球DPU產(chǎn)業(yè)格局來看，產(chǎn)品應用仍相對分散，盡管國際巨頭占據(jù)技術和市場優(yōu)勢，但國內(nèi)外的代際之差并非難以逾越。所幸國內(nèi)多家企業(yè)已經(jīng)在探索商業(yè)化落地的道路上。

　　對于接下來的發(fā)展，大禹智芯CEO李爽判斷，DPU需要朝兩個方向努力：一是提高虛擬化效率，二是提升流動數(shù)據(jù)的吞吐能力，以助力數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡跨入100G目標。

　　雖然無論是實現(xiàn)核心技術轉(zhuǎn)化為主營收入，還是讓DPU這個新興概念被更多客戶所接受，都尚需時日，但在產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商的共同努力下，相信未來會有更多公司投入這一新興賽道，共同推動國內(nèi)DPU生態(tài)走向繁榮。