2024年6月19日，重新定義DPU——中科馭數2024產品發布會順利舉辦，這對中科馭數來說是個大日子。故事還要從6年前說起，據中科馭數CEO鄢貴海分享，“從創立之處中科馭數團隊就帶著對科技創新無比堅定的信念、對發展自主可控核心技術的不懈追求，對變幻莫測的市場的深深敬畏，和對未來智能計算技術趨勢的研判，從實驗室勇敢地邁出了科技創業的穩健步伐。不僅要把DPU做成一個產品，更要把“馭數”做成一個品牌，做成一個在數字時代助力數字中國的品牌，成為這個時代趁勢而上的企業。”。

在復雜大型芯片每代產品普遍3～5年的研發周期中，中科馭數用6年的時間，完成了三代芯片的迭代，平均每代芯片迭代僅有不到2年的時間。同時在成本控制上，也遠小于行業的平均值。其秘訣——就是全棧技術自主研發，重硅前驗證，快速迭代。用理論來指導實踐，而非盲目地訴諸于通過工程試錯來優化設計。

何為“重新定義DPU”

DPU是當下算力基礎設施的核心創新之一，被寄予了數據中心三大支柱芯片之一的定位，戴上了“PU”的王冠。好比數據網絡的——高鐵時代，已經不僅僅是連通城市問題，而是徹底重構了地理位置的邏輯距離。

如果把CPU比做大腦、那么GPU就好比是肌肉、而DPU就是神經中樞。CPU承載了應用生態，決定了計算系統是否可以通用；GPU提供了高密度各類精度的算力，決定了系統是否有足夠的“力量”；DPU負責數據在各種CPU和GPU之間高效流通，決定了系統是否能協同工作。

關于DPU的重新定義，鄢貴海表示可以從兩個維度來深入理解。首先，DPU已超越單純的芯片范疇，它涵蓋了更廣泛的架構和軟件生態。同時我們也強調了軟件護城的概念，這意味著基礎軟件和平臺在云端的深度集成與應用是DPU技術落地的關鍵。因此，要真正發揮DPU的潛力，需要在架構、軟件以及應用這三個層次上共同發力。

第二個維度涉及DPU的目標應用。傳統的DPU理解往往局限于卸載CPU上的某些任務，但這種觀念已經過時且具有誤導性。如今的DPU應用遠不止于此，它處理的任務類型更為廣泛和復雜。例如，在處理安全業務或構建分布式安全機制時，DPU能夠輕松應對CPU難以有效處理的負載。DPU已成為算網融合的關鍵組件，特別是在網絡中進行計算的任務，這是CPU無法替代的。

綜上所述，DPU的定義需要分層次理解，不能僅局限于芯片本身。同時，也應該摒棄狹義的DPU功能認知，而是將其置于更廣泛的分布式和集群性系統背景下考慮。這樣才能更準確地把握DPU在計算機系統中所承載的負載類型，從而更好地利用這一關鍵組件提升系統的整體性能。

不同技術路線的DPU

       全球DPU芯片市場正在經歷一場由多家科技巨頭引領的變革。NVIDIA之外，Intel在2015年收購Altera后，于2021年6月推出了IPU類DPU產品，而Marvell自2018年起通過收購Cavium、Avera Semiconductor和Innovium等公司增強實力。Xilinx在2019年收購Solarflare后，于2020年發布Alveo系列加速卡，隨后于2022年被AMD收購，進一步擴大了AMD在DPU領域的布局，完成了從CPU、GPU、FPGA到DPU的全云端覆蓋。

國內市場上，除了阿里巴巴、華為和騰訊等領軍企業外，新興廠商如中科馭數、云豹智能、云脈芯聯等也紛紛崛起。

在技術層面，DPU的不同技術路徑各有優劣。ASIC以其高性能、低功耗和低成本著稱，但可編程性較低；FPGA提供了高靈活性和可編程性，但成本高昂、功耗較大；而基于SoC的技術路線，如NVIDIA的Blue Field DPU，以其可編程性和高靈活性成為DPU發展的主流方向，為更復雜、更廣泛的應用場景提供了更優的實施選項。

中科馭數CTO盧文巖指出，FPGA在過去兩年中因其開發效率而受到廣泛青睞，但其局限性也愈發明顯：功耗偏高、頻率難以大幅提升，且資源受限。因此，FPGA更適合作為DPU產品早期驗證階段的產品路線。

中科馭數所走的技術路線與AMD相近，強調可編程處理核心與輕量級控制的結合，這種技術策略近期表現出強勁的生命力。業界普遍認可的重數據通路加輕量級控制的趨勢，正是中科馭數與AMD所采納的發展方向，并經過數年探索，這一路線已得到業界的廣泛認同。

打造獨立自主的DPU生態

國內首顆量產全功能DPU芯片K2-Pro，由中科馭數研發，是專為突破大規模數據中心性能瓶頸而設計的高效數據處理芯片。它采用自主研發的KPU架構，集成了網絡、存儲、安全及計算等多功能，實現包處理速率翻倍至80Mpps，并支持高達200G的網絡帶寬。

K2-Pro憑借高度可編程性，為數據中心提供了靈活擴展性，并在處理復雜任務時能耗降低30%。作為純國產高性能解決方案，K2-Pro適用于云計算、智能計算及高性能計算等領域。其背后的KPU架構基于“軟件定義硬件”技術，通過定制化的功能核實現高效處理，而KISA指令集則是業界首個面向DPU的專用指令系統，支持敏捷異構。

在專用計算領域，DPU作為一種復雜的算力芯片，其編程范式的多樣性和不統一性，很難滿足上層應用敏捷迭代的需求。KISA（Kernel-based Instruction Set Architecture）是中科馭數面向DPU強IO、強數據、弱控制、敏捷異構的需求而推出的強擴展指令集，是業界首個面向DPU領域的專用指令集。不同于傳統的CPU指令集，KISA面向數據而非控制，高計算密度型而非低計算密度型，以數據流為基本操作單元，而非字節。更重要的是，KISA首次在指令集層次支持敏捷異構，用一套統一的指令實現了多種異構處理核進行管理調度。

目前，KISA指令集涵蓋了KISA基礎架構、以及面向DPU專用處理擴展指令，包含包解析、轉發指令、以及表查詢指令等?；贙ISA已經覆蓋25大類應用場景，累計數百個用例，得到非常充分驗證。

此外，中科馭數還推出了DPU敏捷異構軟件開發平臺HADOS 3.0，該平臺集成了DPU核心軟件能力，并提供了豐富的API和模塊，已廣泛應用于金融、電信等行業，展現出與業界巨頭競爭的實力。K2-Pro芯片的成功研發，使得中科馭數能夠推出思威、福來、功夫三大產品系列，精準滿足各類業務場景需求。

潛力無限的DPU市場

隨著信息技術的持續發展，數據中心網絡帶寬從100G邁入400G，甚至將提升至800G或1.6T。然而，作為提供算力的物理載體，受限于通用CPU的結構的馮諾依曼瓶頸、摩爾定律逐漸失效等因素的影響，以CPU為網絡核心的數據處理能力難以支持大規模新型數據中心的網絡和數據的算力需求。

由此，DPU已經成為繼CPU、GPU之后未來數據中心的第三顆主力芯片。DPU提供的高吞吐、低時延、基礎設施卸載能力，幫助數據中心完美的規避了“信息孤島”問題。未來的技術發展趨勢將會是高度集成化的片上數據中心的模式（Data Center Infrastructure on a chip），即一個GPU、CPU、DPU共存的時代。

全球范圍內，英偉達、英特爾、AMD、微軟等業界巨頭紛紛在DPU領域展開積極布局。特別是英偉達，憑借其GPU與DPU的強強聯合，推出了針對高性能計算的先進算力方案，并在每年的GTC大會上持續展現其創新實力。而在國內，中科馭數更是脫穎而出，率先完成了三代DPU芯片的研發迭代，并成功實現規?；逃茫宫F了國內DPU產業的強勁實力。

從國際市場上來看，2020年，全球DPU市場空間為30.5億美元，截至2021年達到50.7億美元，預計至2025年，市場空間將有望達到245.3億美元，五年復合增速為51.73%。

近年來，受新基建、數字化轉型及數字中國等國家政策推動，以及企業降本增效的迫切需求，我國數據中心業務收入呈現出持續高速增長的態勢。據權威統計，2021年我國數據中心行業市場收入已高達1500.2億元，同比增長率高達28.5%。隨著各地區、各行業數字化轉型的深入，預計數據中心市場收入將持續保持增長。

根據2023年《中國數據中心產業發展白皮書》，預計至 2025 年“十四五”規劃期末，擬實現數據中心機架規模增長至 1400 萬架，規?？偭糠瓋杀?，總增量投資約7000 億元。

按服務器規模預計，未來幾年云與數據中心領域每年國內服務器出貨量將維持在500萬臺左右，其中DPU滲透率在10%左右，單臺服務器可以配置一塊到多塊DPU板卡，預計每年DPU需求量將在100萬片左右。

云計算行業也呈現出強勁的增長勢頭。隨著數據中心帶寬的不斷迭代（平均每2-3年一次），DPU（數據處理單元）在支持用戶數據中心帶寬升級和靈活部署新功能方面發揮著重要作用。2017-2019年，我國云計算行業規模增速均保持在30%以上，2021年市場規模更是達到了3102億元。亞馬遜、阿里云、華為等云計算巨頭紛紛發展符合自身需求的DPU產品線，以應對市場的高速增長。

在自動駕駛領域，DPU的部署將顯著提升車載終端的處理能力和傳輸速率，降低時延，確保車輛在高速移動場景下維持穩定的數據交換。未來，智能駕駛的每個車機節點都可以視為一個小型數據中心，產生大量的數據處理、轉發、交換和存儲需求。預計每輛智能駕駛汽車都將配備DPU以降低無線側傳輸時延。例如，NVIDIA的智能駕駛平臺Atlan就集成了DPU芯片，并計劃于2025年應用于車機之上。隨著L3及以上級別自動駕駛汽車的逐步落地，DPU在車載領域的應用前景廣闊。

       綜上所述，DPU技術作為數據中心繼CPU、GPU之后的第三顆主力芯片，其未來的發展勢頭強勁且前景廣闊。隨著數字化轉型的深入推進和AI技術的飛速發展，數據處理和計算需求呈現爆炸式增長，DPU以其高效的數據處理能力和低延遲特性，正逐步成為算力基礎設施中的關鍵組成部分。

我們期待在中科馭數作為國產DPU廠商能夠帶領行業扎實走好創新之路，助力大數據時代的發展，推動“3U一體”的國內認知和布局。