DPU蓝海现“百家争鸣”：中国企业如何突围破局？

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报道，近年来，在摩尔定律逐渐逼近极限情况下，CPU的性能增长瓶颈已经较为显著。但随着大数据、云计算和人工智能等产业方兴未艾，算力需求却出现爆炸式增长，进而导致出现严峻的算力供需错配局面。在这样的背景下，DPU横空出世，并逐步将数据处理逻辑改变为“以数据为中心”，从而有望成为继CPU、GPU之后的“第三块主力芯片”。

虽然仅仅正式“诞生”约一年半时间，但DPU已俨然成为“兵家必争之地”。在这一赛道，英伟达、英特尔、Marvell、博通、AMD等国际巨头争相布局，芯启源、中科驭数、Fungible和Pensando等国内外新贵也在摩拳擦掌、冲劲十足。与此同时，为了缩减数据中心运营成本，虎视眈眈的亚马逊、微软、阿里巴巴、腾讯等云供应商也纷纷下场自研DPU。

目前，凭借技术经验、人才梯队等优势，海外巨头在DPU的各技术路线上构筑了较高的行业壁垒，并在获得规模客户方面占据先机。但中国DPU厂商与其处于基本一致的发力节点，同样在各技术路线取得不少突破，因而也拥有显著的发展机遇。那么，在“百家争鸣”的DPU赛道，面对实力强劲的海外巨头竞争，中国企业未来要如何才能实现破局和突围？

DPU将成数据中心核心支柱

随着大数据、云计算及人工智能时代号角奏响，一路飙升的算力逐渐成为计算浪潮的核心，并推动数据中心等建设如火如荼。据调研机构IDC的数据显示，全球数据量在过去10年的年均复合增长率接近50%，每四个月对于算力的需求就会翻一倍。而由此带来的几何级数据联网端口增长速度，远超摩尔定律和Dennard缩放比例定律的计算周期速度。

对此，经过多项探索实验，DPU已成为减轻网络开销的最佳方式，进而正在取代CPU作为数据中心服务器的中央控制点，逐步建立以数据为中心的计算架构。而作为具有高度灵活可编程性的芯片，DPU最直接的效果就是为CPU减负，承担了大量网络、存储、安全和虚拟化等占用CPU算力但并非直接用于计算的基础设施功能，从而将CPU的算力释放给核心应用程序。

在DPU技术路线方面，据国内相关产业研究报告介绍，一是以通用众核处理器为基础，以多核Arm为核心，以众取胜，可编程灵活性较好，但是应用针对性不够；二是以专用核为基础的异构核阵列，针对性较强、性能较好，但是牺牲了部分灵活性；第三种路线结合了前二者优势，即将通用处理器的可编程灵活性与专用的加速引擎相结合，正在成为最新的产品趋势。

基于高度灵活可编程等特性，除了能够提高数据处理性能，DPU还可以通过不同的软硬件定义，延伸至企业网络、电信系统、存储、网络安全、5G通信和云端等领域，从而满足不同应用场景的具体需求，可实现的增长价值巨大。据统计，未来用于数据中心的DPU量级将达到和数据中心服务器等量的级别。如果考虑到部署到众多其它领域，这将是不可估量的增量市场。

对于未来行业发展，在芯启源方面看来，DPU将致力于解决“网络协议处理、数据安全、算法加速”等问题，而这些问题有着“CPU做不好，GPU做不了”的特点。另外，英伟达首席执行官黄仁勋则曾表示：“DPU将成为未来计算的三大支柱之一，未来的数据中心标配是‘CPU+DPU+GPU’，CPU用于通用计算、GPU用于加速计算、DPU则进行数据处理。”

行业呈现“百家争鸣”竞争格局

一个颠覆性的核心器件，必然是兵家必争之地。目前，传统的老牌芯片巨头英伟达、英特尔、Marvell、博通等先后下场，国内的创业型公司芯启源、中科驭数、云豹智能、大禹智芯等也在力争上游。此外，下游云计算龙头AWS、阿里云等厂商也均已有布局。由于DPU概念和技术标准尚未统一，各家从自身优势出发输出相应解决方案，形成了“百家争鸣”的竞争格局。

目前，在海外企业方面，博通是以通用众核为基础的同构众核DPU，并运用了通用SoC和ASIC；英特尔基于FGPA做DPU（命名为IPU），属于以专用核为基础的异构核阵列；英伟达则是基于ASIC做DPU，属于将通用处理器的可编程灵活性与专用的加速引擎相结合。以英伟达的BlueField-3系列DPU来看，就包括16个ARM核及多个专用加速引擎。

整体上，在DPU软硬件研发等方面，英伟达无疑都相对占住了市场先机。其产品目前开发到了BlueField-3，网速高达400Gbps，并且有通用的工具包DOCA，能够使整体的扩展和研发都保持兼容的状态。而作为英伟达的有力竞争者，为了释放CPU算力，英特尔的IPU承担了原本由CPU处理的存储、网络虚拟化等基础设施层功能，并辅以为开发者提供的ONE API软件框架。

芯启源第四代DPU智能网卡 图：芯启源

另外，国内DPU厂商也是多条技术路线并行。其中，芯启源基于独特可扩展的多核芯片SoC架构；中科驭数基于自主研发的KPU架构；云豹智能主要基于FPGA方案；专注PCIe技术栈的边缘智芯则提供另一种视角，数据从网卡进入其设计的XPU后，分发给CPU、GPU、SSD；星云智联正在研发的DPU将在IAAS和PAAS之间形成独立的CAAS(通信服务层)。

由于通过使用DPU所需的服务器数量更少，云服务商不仅可以降低前期硬件投入成本，还能减少数据中心用电规模、机房空间需求和CO2 排放量，从而实现节能减排目标。亚马逊和微软等云服务商很早就意识到了其中的巨大益处，于是纷纷选择卸载掉服务器的联网功能，并将这部分工作转移到DPU上运行，以便释放出更多CPU核，优化服务器利用率及降低联网成本。

例如亚马逊收购了Annapurna，专门开发类似器件和DPU芯片；微软通过将FPGA集成到DPU上卸载服务器的联网功能，并实现数以百万计规模的部署；而阿里云的做法是在神龙服务器核心组件MOC卡中使用专用的X-Dragon芯片，以实现DPU的多种相关功能。此外，云厂商也在通过投资等方式寻找合适的解决方案，如腾讯投资云豹智能，字节跳动投资云脉芯联等。

国内DPU企业如何突围破局？

当前，大多数DPU方案都是从基本的网络控制器开始扩展至SoC。其中，英伟达、英特尔分别采用处理器配合ASIC和FPGA，外加加速引擎的方式；Marvell、博通则使用最新通用处理器内核配合加速引擎的方式。这三种方式基本代表着DPU产业的未来主流发展方向。而面对兵强马壮的海外巨头构筑的较高行业壁垒，国内DPU企业要如何实现突围破局？

首先，区别于海外国家通常主要由个体企业进行算力布局，中国可以通过宏观政策引导，充分调动国家、社会资源，集中力量推动数字化转型的进程。基于此，新基建、“东数西算”的建设将有力推动国内DPU行业的发展。在这一前所未有的契机下，国内DPU厂商应该充分扎根本土，打造快速响应各类定制化及国产化需求的能力，以提供高效率和专业的定制化服务。

其次，抛开中国的宏观政策和诺大市场前景等因素，自主DPU企业要在“百家争鸣”中脱颖而出，势必还有赖于核心技术。因为只有掌握了最底层最经得起市场考验的核心技术，才能在行业竞争中充分掌握话语权。目前，国内DPU发展的一个重要短板就体现在基础研究上，因而需切实提升自主芯片的研发能力，夯实基础然后“由点及面”，而不是盲目追逐潮流。

另外，由于DPU尚属于新兴市场，客户需求处于相对粗放和分散的阶段，因此现阶段各企业基本都能通过为客户进行定制化服务获得订单。目前，国际巨头主要针对大型互联网和通信服务商市场，但受成本因素等限制无法为众多中小客户进行定制化服务。因此，作为DPU赛道相对较新的玩家，国内DPU厂商可通过FPGA和NP等适用性较好的方案切入市场。

再者，在DPU产业，不遗余力的构建生态也至关重要。DPU的软件生态具体表现形式为DPU软件功能覆盖的广度与适配性程度，是实现高度灵活可编程性的关键。而除了软件生态，DPU还应当具备产业垂直应用覆盖生态、横向的协同生态以充分实现其增长价值。因此，行业可建立起以DPU为中心，并联合芯片行业各方力量共建协同的立体生态。

最后，如今除了数据中心，DPU典型适配场景如企业网络、电信系统、5G通信、云端、网络安全、存储和嵌入式系统等的应用同样发展迅猛。与此同时，国内企业与巨头直接交锋难度可想而知：不仅要在DPU性能、生态上一较长短，更重要的是能否在应用端不断迭代进化。由此，国内广泛的应用市场应对国产DPU秉有信心，敢于为其提供充分成长的“黑土地”。

结语

可以确定是，未来数年内DPU市场在全球都是一片蓝海。但从芯片市场竞争格局的历史走向来看，未来DPU赛道极可能将不是各巨头与初创企业混战的市场。随着众多强势资本、技术、人才等要素不断投入，最终有实力的大企业将演变为整个市场的主导力量，同时众多中小企业通过与垂直领域结合，构建创新型、高效能、灵活适用的产品将能实现在DPU市场分一杯羹。

而在这场决胜未来的角逐中，中国与海外DPU厂商基本处于相同的发力节点，拥有显著的发展机遇。鉴于此，国内DPU企业应当站在全球化的维度，以更开放、包容的视野和心态面对应用端的广泛需求，同时加强与芯片厂商、产业链上下游厂商等各方的深度合作，建立起兼容的业界标准和协同生态，进而在推动DPU产业发展同时，带动中国芯片行业整体能力持续提升。（隐德莱希）

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