作者 | ZeR0   編輯 |  漠影英偉達在數據中心的“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（數據處理單元），被英偉達創始人黃仁勛稱作與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據中心的一匹黑馬，一時間變得炙手可熱，并在國內外均掀起新一波投資熱潮。僅在今年，國內DPU創企中科馭數、星云智聯、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億元人民幣。在國外，明星DPU創企Pensando、Fungible已經是“吸金”能力超強的數據中心新寵，Marvell創始人戴偉立、周秀文夫婦亦在2019年創立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分食數據中心計算市場的潛力嗎？

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卡一樣。”中科馭數創始人兼CEO鄢貴海非常看好DPU的未來，并認為DPU的出現是異構計算的一個階段性標志。近年來隨著海量數據爆發，計算任務愈發密集，傳統以CPU為中心的數據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，逐漸演變為多類異構算力資源各司其職。英偉達創始人兼CEO黃仁勛曾解釋說，現代數據中心由軟件定義，運行數據中心的傳統基礎設施需消耗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。
DPU主要承擔起網絡、存儲和安全的加速處理任務，旨在滿足網絡側專用計算需求，尤其適用于服務器量多、對數據傳輸速率要求嚴苛的場景。
它將CPU所不擅長的網絡協議處理、數據加解密、數據壓縮等數據處理任務通通接手，通過處理器和網卡的組合，兼顧傳輸和計算的需求。DPU也被看作是智能網卡（SmartNIC）技術的演化增強版本。如今數據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/路由器等網絡資源。“大家認為，可能在未來的數據中心云端架構上，DPU取代了CPU，成為一個最關鍵的、最核心的芯片地位。”半導體行業知名投資人、華登國際合伙人王林說，如果將整個數據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不僅能提高網絡傳輸效率，而且釋放了CPU算力資源，從而帶動整體數據中心的降本增效。
云計算剛需，巨頭齊上陣

對于云計算廠商及大型互聯網企業，采購DPU產品已是必然走向。往前追溯，國內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年發布典型產品AWS Nitro。AWS的這一嘗試，不僅釋放CPU的算力資源，也降低了數據中心成本。國內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，統一支持網絡、I/O、存儲和外設的虛擬化。過去數年間，博通、Mellanox、賽靈思、英特爾等芯片公司均推出自家DPU產品，除了加強其對于網絡協議和網絡安全的處理能力外，也陸續在網絡、存儲和計算方面均分別展現出許多優勢。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：

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。明年英偉達將發布加持AI能力的BlueField-3X DPU。

今年英特爾、Marvell等芯片巨頭繼續加碼DPU。6月，英特爾發布了可編程網絡設備IPU（Infrastructure Processing Unit，基礎設施處理器），用于擴展智能網卡功能，加速存儲虛擬化、網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產品預計將于今年年底前出樣，據稱相比前一代標量處理引擎，它能將數據包的處理吞吐量大幅提升至5倍。

由于DPU處于發展初期，業界尚未形成統一標準，也還沒有形成足夠的規模部署，這為國內DPU創企帶來了發展良機。
市場規模將達百億量級國內DPU創企成資本寵兒

在今年南京世界半導體大會期間的SoC設計技術論壇上，半導體行業知名投資人、華登國際合伙人王林提到DPU是今年SoC創業最火的概念，從去年開始苗頭慢慢起來。根據Canalys Cloud Channels Analysis預測，到2023年，中國DPU市場規模將達190億人民幣。另據頭豹研究院預測，中國DPU市場規模預計將在2025年超過37億美元（約合240億人民幣）。
目前中國DPU產品主要由英偉達、英特爾、博通等國際芯片巨頭供應，同時中科馭數、大禹智芯、芯啟源、益思芯、星云智聯、云豹智能等國內DPU創企正組成推動DPU國產替代的生力軍。

從創立時間來看，國內DPU代表創企集中創辦于過去六年間，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月創立，星云智聯則是今年3月剛成立。中科馭數從中科院孵化而出，成立于2018年4月。基于其自研KPU（Kernel Processing Unit）芯片架構，中科馭數在2019年10月實現業界首顆數據庫與時序數據處理融合加速芯片的成功流片，并于2020年5月發布基于KPU架構的領域專用加速卡產品。目前，中科馭數已與中泰證券、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產品未來還可以廣泛應用于數據中心、電信、物聯網、互聯網、混合云等其他領域。

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，由中科創星和惟一資本聯合投資；今年7月宣布完成數千萬元Pre-A輪融資，由華義創投和奇績創壇投資。大禹智芯創始人、CEO李爽曾任美團云總經理、阿里巴巴網絡技術總監、百度系統技術委員會主席，曾主導參與云計算戰略和互聯網巨頭技術平臺搭建，并曾領導開發中國第一代高性能網關，為中國云計算時代奠定硬件基礎，有多年網絡設備、服務器、處理器定制及異構平臺研發經驗。據悉，大禹智芯團隊成員來自阿里云、谷歌云，曾親自領導實現過云平臺和DPU，具有完整的DPU經驗。其第一代智能網卡大禹DPU系列產品Paratus 1.0號稱是是國內首款處理能力達25G的商用化DPU產品，已進入生產階段，預計今年第三季度出貨。該公司已開始研發100G的產品。上海芯啟源創立于2015年，今年接連完成數億元Pre-A2、Pre-A3輪融資。目前芯啟源聚焦在5G云數據中心和高端EDA領域，擁有兩大板塊核心產品：智能網卡、SoC原型和仿真系統MIMIC。芯啟源創始人盧笙本科畢業于上海交通大學，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多年研發管理經驗。據悉，芯啟源智能網卡是目前國內唯一的基于SoC架構的成熟DPU完整解決方案，擁有自主知識產權，目前已成熟量產，并獲得了中國移動蘇研院的首批智能網卡訂單。

上海益思芯科技2020年7月在上海成立，其創始人、董事長兼CEO黃益人作為半導體芯片行業專家、DPU智能網卡行業帶頭人。據悉，益思芯科技的技術團隊由國內外網絡、交換、存儲領域的核心專業人員、研發人員組成，在網絡、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第一款自主研發的商用云原生智能網卡Stargate-F1000-SN，整卡功耗30W～40W。

深圳云豹智能由原RMI公司 (后被Netlogic/博通收購)聯合創始人Sunny Siu蕭啟陽博士聯合業界精英創立，其核心團隊來自博通、英特爾、Arm、海思、阿里巴巴等國內外知名公司。根據官網信息，騰訊、紅杉資本、正心谷資本、耀途資本、中芯聚源、ACE Equity Partners、華業天成、OBN CAPITAL均為云豹智能投資方。在創立云豹智能前，蕭啟陽曾任博通處理器和無線基礎設施事業部大中華區總經理、NetLogic公司亞太區總裁兼總經理（2012年被博通以37億美元收購）、RMI公司（被NetLogic公司收購）聯合創始人兼亞太區總裁。珠海星云智聯成立于今年3月，4月宣布完成數億元天使輪融資，7月完成數億元Pre-A輪融資。據悉，星云智聯的團隊曾成功實現了多領域通信與網絡芯片開發，核心成員都參與了網絡大芯片從0到1探索、發展、優化、超越的全過程，具備全系統、長周期工程開發經驗，擁有對云計算、互聯網、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品的能力。星云智聯正在研發的DPU將在IAAS和PAAS之間形成獨立的CAAS（通信服務層），實現物理資源的“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中與通信數據流相關的處理，提升應用的通信效率和性能。其他一些國內創企主研產品也可劃分至DPU范疇，但因其官網沒有明確提及與DPU的關聯，因此未記入這篇文章中，歡迎讀者在評論區補充更多正在研發DPU的國內公司。
結語：DPU創業大幕剛剛拉開

作為新型數據中心最重要的芯片之一，DPU正加速發展。在星云智聯CEO于勇看來，未來十年，全球云計算和數據中心基礎架構將迎來顛覆性變革，基于DPU的統一通信服務平臺（CAAS）是這個未來架構的核心引擎。從目前全球DPU產業格局來看，產品應用仍相對分散，盡管國際巨頭占據技術和市場優勢，但國內外的代際之差并非難以逾越。所幸國內多家企業已經在探索商業化落地的道路上。對于接下來的發展，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，二是提升流動數據的吞吐能力，以助力數據中心網絡跨入100G目標。雖然無論是實現核心技術轉化為主營收入，還是讓DPU這個新興概念被更多客戶所接受，都尚需時日，但在產業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DPU生態走向繁榮。