为算力“装好”第三颗芯：DPU如何重新定义？

为算力“装好”第三颗芯：DPU如何重新定义？ 通信产业网|2024-06-21 10:04:03作者：胡媛来源：通信产业网

【通信产业网讯】（记者 胡媛）赛迪顾问数据显示，2020年中国DPU产业市场规模为3.9亿元，预计到2025年中国DPU产业市场规模将超过565.9亿元，年复合增长率高达170.6%，全球DPU产业市场规模将超过245.3亿美元，年复合增长率为51.73%。

DPU,即Data Processing Unit，是以数据为核心的专用处理器，被称为是数据中心中CPU、GPU之后的第三颗主力芯片。

那么，在AI催生下算力与数据爆发的新阶段，DPU对更强劲的算力意味着什么？在AI时代该如何重新定义？

“抢滩”DPU

当前，DPU的产业价值已成共识。2023年10月，工信部等六部门联合印发的《算力基础设施高质量发展行动计划》强调，DPU在提升算力效率、优化算力质量、促进绿色低碳算力发展等方面的关键作用。这一政策的出台，标志着DPU在国家战略中的地位得到了正式确认。

清华大学教授、中国工程院院士郑纬民在中科驭数2024产品发布会致辞中表示，芯片是算力的核心，是算力提升的关键所在。DPU芯片被称为数据中心中继CPU、GPU之后第三颗主力芯片，它作为数据处理器承担着数据网络传输、存储、计算、安全等任务，是重要的新型算力基础设施。

中科驭数CEO鄢贵海表示，如果把CPU比做大脑、那么GPU就好比是肌肉、而DPU就是神经中枢。CPU承载了应用生态，决定了计算系统是否可以通用；GPU提供了高密度各类精度的算力，决定了系统是否有足够的“力量”；DPU负责数据在各种CPU和GPU之间高效流通，决定了系统是否能协同工作。“三U一体”（CPU、GPU、DPU）成为主流算力节点发展趋势。

在国际上，英伟达、英特尔、AMD、微软等厂商都已经积极布局DPU。NVIDIA收购Mellanox后，凭借原有的ConnectX系列高速网卡技术，推出其BlueFicld系列DPU，成为DPU赛道的标杆。AMD相继收购算法加速芯片头部厂商的Xilinx和Pensando的目的更明显。继Intel收购Xilinx的竞争对手Altera后，在通用处理器的基础上，进一步完善硬件加速能力，Intel 2021年6月新发布的IPU产品（可以被视为Intel版本的DPU），将FPGA与Xeon D系列处理器集成，成为了DPU赛道有力的竞争者。几乎同一时间，Marvell发布了OCTEON10 DPU产品，不仅具备强大的转发能力，还具有突出的AI处理能力。

国内GPU厂商在加速攻坚之际，国内DPU赛道也站满了各路玩家，如移动云、天翼云、华为等通信企业，阿里云、腾讯、百度、字节跳动等互联网巨头，以及一些DPU创业公司中科驭数、星云智联、云脉芯联、云豹、大禹智芯、益思芯、芯启源等均在各展神通。

毋庸置疑，DPU产业已经成为国内外竞争的新焦点，在未来数据中心、智算中心等高带宽、低延迟、高吞吐率产品都将发挥重要作用，为“东数西算”、算力网络等重要新型算力基础设施建设提供核心组件。

重新定义DPU

DPU是当下算力基础设施的核心创新之一，被寄予了数据中心三大支柱芯片之一的定位，戴上了“PU”的王冠。好比数据网络的高铁时代，已经不仅仅是连通城市问题，而是彻底重构了地理位置的逻辑距离。

从国内来看，中科驭数是率先完成三代DPU芯片研发迭代，并成功实现规模化商用的DPU厂商。中科驭数的目标是为算力基础设施提供一流的DPU产品，解决算力资源的弹性扩展、高效互连、加速计算、统一运维等关键问题，打通数据中心算力的“堰塞湖”。

其中，6月19日，正式发布的国内首颗量产全功能DPU算力芯片——中科驭数第三代DPU芯片K2-Pro DPU芯片，是专为破解大规模数据中心性能瓶颈而生的高效能数据处理芯片，采用自主研发的KPU架构，集网络、存储、安全及计算等多业务卸载功能于一体，包处理速率翻倍至80Mpps，最高支持200G网络带宽，具备高度可编程性，确保了系统的灵活扩展性，为数据中心的业务增长和算力扩容提供坚实基础。在处理复杂任务时，K2-Pro相比上一代芯片能耗降低30%。作为一款纯国产的高性能解决方案，K2-Pro适用于云计算、智能计算、及高性能计算等领域，助力数据中心应对日益增长的规模和性能需求。

此外，在2025年，中科驭数将完成K3芯片的发布，采用最新KPU架构以及KISA 2.0指令集，集成RISC-V轻量级控制核，处理带宽将是K2-Pro的四倍，达到800G，延迟低于1微秒，功耗比K2-Pro下降40%。中科驭数还将在算力基础设施领域布局“芯云计划”。

基于此，中科驭数已经不单单将DPU视为单一芯片，而是从三个维度重新定义其价值。第一，架构决胜，用最先进的芯片架构来重新定义DPU芯片架构。第二，软件护城，用最高兼容性来重新定义DPU的软件系统。第三，平台上门，用最低的成本让客户接入DPU规模化部署与业务验证。

历时六年，立志成为有信念、有追求、有敬畏、有技术的“四有新人”的中科驭数清晰地知道，趋势并不能确保中科驭数的成功，时代只会给真正创新的企业以回报，只会给效率至上的企业生存空间。驭数人有一个执念，就是不仅要把DPU做成一个产品，更要把“驭数”做成一个品牌，做成一个在数字时代助力数字中国的品牌，成为这个时代趁势而上的企业。

“革命性的产品，绝不仅仅是指标升级，而是深度契合了技术趋势的发展。”鄢贵海表示，希望人们以后像记住Intel=CPU，NVIDIA=GPU一样，记得驭数=DPU。

DPU产业应用落地开花

目前，DPU系列产品高效赋能各行各业，已成功为金融、通信、交通、数据中心等众多领域提供算力底座支持，DPU产业已经到了应用落地开花的关键阶段。

首先，在云计算方面。头部云厂商纷纷启动自研芯片计划，而且研发重点都是面向数据处理器的高性能专用处理器芯片，希望以此改善云端的服务器成本结构，提高单位能耗的性能水平。数据研究预测，DPU在云计算市场的应用需求最大，且市场规模随着云计算数据中心的迭代而增长，到2025年，仅中国的市场容量都将达到40亿美元的规模。

其次，在智算中心领域。以AIGC应用来看，DPU在智算中心中的关键作用与价值主要有支持超大规模组网算力互连、支持100G+超高带宽、通过使用RDMA来提供模型训练所需超低时延和抖动、其NVMe- oF技术可提供更高效的存储读取和处理能力等四方面。

再次，在5G通信领域。在5G通信网络快速发展的过程中，算力和网络融合发展需要更加绿色高效的数据处理硬件加速技术，亟待DPU提升系统性能。DPU将在高性能数据处理、低延迟数据传输、网络管理、存储，以及安全等基础设施底层建设发挥关键作用。DPU通过接手CPU不擅长的网络协议处理、数据加解密等数据处理任务，不仅可以提高网络传输效率，而且释放了CPU算力资源。在新型算力DPU的加持下，能够提供灵活高效的硬件加速服务，支持云基础设施层功能卸载，云边协同、云网一体都将逐步实现。

最后，在金融行业。金融信创已步入深水区，由“边缘替代”迈向“核心替代”。核心交易系统对网络时延的需求从毫秒级提升到微秒甚至纳秒，低时延网络领域的核心设备长期被国外厂商Solarflare与Mellanox垄断，时延和安全问题成了制约银行、证券、期货等行业发展的难点之一。而自主研发的低时延网络DPU卡构建超低时延网络，可支撑金融交易核心链路从底层硬件到上层应用系统具备超低时延、低抖动、完全自主可控等特性，在超低时延网络领域真正打破垄断，实现国产升级替代。

值得一提的是，DPU的潜在市场非常巨大。虽然国内厂商在芯片产品化的环节还相比国外一线厂商还有差距，但是在DPU架构的理解上还是有独到见解的，而且我国目前在数据中心领域，无论是市场规模还是增速，特别是用户数量，相较于国外都有巨大的优势。国内厂商有望充分利用这一“应用势能”，加快发展步伐，在DPU这个赛道与国外厂商逐鹿中原。

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责任编辑：胡媛