本文作者： 米樂 

本文來源：半導體產(chǎn)業(yè)縱橫

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日前，華為輪值董事長胡厚崑說道，科技革命經(jīng)過了數(shù)次浪潮，從互聯(lián)網(wǎng)到移動化到云計算、到人工智能，每一輪的變革都給社會帶來了深遠的影響。毫無疑問，今天通用人工智能（AI）正給我們無窮的想象空間，也正帶領我們走進下一個黃金十年。

　　當前，人工智能、大數(shù)據(jù)應用進入快速發(fā)展階段，自動駕駛、機器人、AR/VR、元宇宙等應用加速落地，傳統(tǒng)數(shù)字基礎設施難以滿足大模型、多模態(tài)等新型技術發(fā)展，擁有強大集群算力的新型數(shù)據(jù)中心成為突破人工智能發(fā)展瓶頸的重要基礎。

　　DPU作為突破數(shù)據(jù)流量指數(shù)級增長帶來的性能瓶頸的關鍵技術，通過算力卸載、算力釋放和算力拓展，釋放CPU的計算資源，實現(xiàn)任務加速處理，提升整體計算效率，達到降本增效，產(chǎn)業(yè)賦能價值凸顯。因此，也成為構建新型算力基礎設施的重要基礎部件和下一代芯片技術競爭的高地。

　　DPU也被預測為2023年的十大科技趨勢之一，這份“洪荒之力”發(fā)展的如何呢？

　　01

　　“新貴”是怎樣練成的

　　有人說，DPU 將成為未來計算的三大支柱之一，未來的數(shù)據(jù)中心標配是：CPU + DPU + GPU 。

　　DPU 最直接的作用是作為 CPU 的卸載（offload）引擎，其效果是給 CPU“減負”。《DPU技術白皮書》主編、中國科學院計算所研究員鄢貴海作了一個形象比喻，說DPU 提供了數(shù)據(jù)中心一把“殺雞”的工具，節(jié)省的是 CPU 這把“牛刀”，以釋放 CPU 算力，留給更需要它的業(yè)務負載。這個比喻也形象地說明了DPU這個新貴的定位。

　　DPU 通過執(zhí)行以下主要功能為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心帶來許多好處：

　　一、提高處理能力：  DPU 減輕 CPU 的網(wǎng)絡和通信工作負載，從而釋放資源用于應用程序處理。

　　二、提高效率和性能： 通過將處理核心與硬件加速器塊相結合來大規(guī)模處理以數(shù)據(jù)為中心的工作負載，DPU 可以提高性能并減少延遲。

　　三、處理復雜任務的能力：  DPU 旨在處理大型數(shù)據(jù)中心中的數(shù)據(jù)密集型工作負載，支持云環(huán)境或驅(qū)動人工智能、深度學習算法和其他數(shù)據(jù)密集型應用的超級計算機。

　　四、能夠滿足數(shù)據(jù)中心不斷增長的需求： 隨著數(shù)據(jù)中心需求的增長和變得更加密集，DPU     可以進行擴展，以適應數(shù)量和復雜性不斷增加的工作負載。此外，DPU 可以添加到現(xiàn)有的硬件基礎設施中，從而實現(xiàn)靈活且適應性強的數(shù)據(jù)中心架構。

　　五、提高可靠性和可用性：  DPU 可以通過冗余和高可用性等功能提供更高的可靠性，確保在發(fā)生硬件故障時關鍵數(shù)據(jù)處理任務的連續(xù)性。

　　六、降低成本：  DPU 可以通過從 CPU 卸載處理任務并處理復雜任務來降低與管理數(shù)據(jù)中心相關的總體硬件成本，從而需要更少的硬件組件。

　　DPU、CPU 和 GPU 之間有什么區(qū)別呢？

　　首先在功能上， DPU（數(shù)據(jù)處理單元）、CPU（中央處理單元）和GPU（圖形處理單元）都是計算處理器，各自執(zhí)行不同的功能。CPU是負責計算機系統(tǒng)整體運行的主處理器，是計算機的“大腦”。GPU 是用于圖形計算任務（例如渲染3D 圖像或視頻）的專用處理器。DPU 是最新的處理器，專門用于以數(shù)據(jù)為中心的工作負載，例如數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡、存儲和安全操作。

　　其次是架構，CPU 由幾個強大的處理核心組成，這些核心針對串行或順序處理進行了優(yōu)化，這意味著一項又一項任務。GPU 具有大量針對并行處理（即同時執(zhí)行任務）進行優(yōu)化的更簡單的內(nèi)核。DPU 結合了處理核心、硬件加速器塊和高性能網(wǎng)絡接口，可大規(guī)模處理以數(shù)據(jù)為中心的任務。

　　另外，CPU 幾乎用于所有計算機設備，從智能手機到計算機再到服務器。GPU 經(jīng)常用于游戲電腦。DPU 主要用于數(shù)據(jù)中心。

　　基于明顯的優(yōu)勢，國外大廠已經(jīng)早早地開始發(fā)展DPU了。

　　2019年，英偉達以69億美元的價格收購以色列網(wǎng)絡芯片公司Mellanox，并于同年推出BlueField-2 DPU，自此拉開DPU高速發(fā)展的序幕。

　　在 2020 年 GPU 技術大會上，英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛推出了名為 BlueField-2 數(shù)據(jù)處理單元 (DPU) 的全新處理器系列。開發(fā)人員可以通過軟件平臺 DOCA SDK 訪問 DPU。DPU和DOCA SDK可與英偉達GPU硬件和CUDA軟件的強大組合相媲美。

　　7月11日業(yè)內(nèi)四名知情人士報道，歐盟監(jiān)管機構將于本周三批準博通以690億美元收購軟件制造商VMware的交易。報道稱，歐盟委員會將接受博通的讓步，即VMware的軟件將繼續(xù)與競爭對手的硬件兼容。知情人士表示，這一舉措已被證明足以解決歐盟競爭監(jiān)管機構的擔憂，而無需博通出售VMware的部分業(yè)務。

　　這次的收購如果成功，博通就可以進一步進軍數(shù)據(jù)中心市場，特別是數(shù)據(jù)處理單元（DPU）市場，也稱為智能網(wǎng)絡接口卡（smartNIC）市場。VMware也一直在尋找自己的DPU/smartNIC市場之路。自 2020 年以來，該公司一直致力于一項名為 Project Monterey 的項目，研究其虛擬化軟件如何與 DPU 配合使用。

　　2022年 3 月，高級技術營銷架構師 Dave Morera 對該項目的描述是：“根據(jù) VMware 的蒙特利項目，網(wǎng)絡流量、分布式防火墻等網(wǎng)絡進程將被卸載到SmartNIC （智能網(wǎng)絡接口卡）；這意味著不僅 x86 服務器的資源被繞過，流量本身也被繞過。蒙特利項目還將促進在 DPU 本身上安裝 ESXi 和NSX，從而將所需的 CPU 資源從 x86 卸載到 DPU，不僅釋放 x86 上的資源供虛擬機使用，而且還提供額外的安全層”。

　　除了英偉達之外，下表展示了其他國際廠商的DPU產(chǎn)品。

　　 02

　　國內(nèi)DPU起勢猛

　　雖然國內(nèi)廠商在芯片產(chǎn)品化的環(huán)節(jié)與國外一線廠商相比還有差距，但是在DPU架構的理解上還是有獨到的見解的，而且我國目前在數(shù)據(jù)中心這個領域，無論是市場規(guī)模還是增速，特別是用戶數(shù)量，相較于國外都有巨大的優(yōu)勢。國內(nèi)廠商有望充分利用這一市場優(yōu)勢，加快發(fā)展步伐，在DPU這個賽道與國外廠商逐鹿中原。

　　國內(nèi)廠商在啃的是一塊新的“硬骨頭”。DPU技術的特點是燒錢多、周期長、產(chǎn)品面向政企、很難快速上量,但是技術壁壘高、客戶黏性強。同時, DPU是全球新近發(fā)展起來的一項新技術,不像很多成熟芯片已經(jīng)形成了“西強東弱”的格局,在DPU上中國和西方國家沒有代際差。

　　也就是說DPU是全球新近發(fā)展起來的一種專用處理器。國內(nèi)廠商的一些產(chǎn)品處在從小批量到規(guī)?；瘧玫碾A段,已經(jīng)有了第一批客戶。當下的任務是,保持產(chǎn)品迭代以適應用戶需求。同時,推動產(chǎn)品從小批量到規(guī)模化落地,再要考慮如何去復制同類客戶。

　　然而DPU產(chǎn)業(yè)化的挑戰(zhàn)很大,這包括一些供應鏈緊張、人才不足的共性難題,還有需求碎片化、大量兼容適配的特殊挑戰(zhàn),目前單顆DPU成本較高。

　　與存儲器、CPU這種成熟產(chǎn)品不同,這些芯片已經(jīng)被標準化，國際大廠擁有技術的、成本的優(yōu)勢,并善于利用產(chǎn)品的周期性調(diào)整價格,以驅(qū)逐追趕者。國產(chǎn)的道路是后發(fā)追趕式的,面臨的競爭非常殘酷。

　　DPU未來也會走向標準化。中科馭數(shù)公司的創(chuàng)始人兼 CEO鄢貴海說:“我們感受到的競爭氛圍更寬松,而且創(chuàng)新的空間更大,比如我們正在研究如何將端到端的延遲從20微秒降低到2微秒,對于很多技術點,各家都有不同的實現(xiàn)方法,但若這項技術在國際上已經(jīng)相對成熟,那國產(chǎn)幾乎沒有空間去創(chuàng)新了,最緊要的任務就是趕上國際的水平,做出一個自主可控的方案?！?/p>

　　在全球格局尚未形成之前,國產(chǎn) DPU 需要利用國內(nèi)的資源稟賦和更多國產(chǎn)芯片達成生態(tài)協(xié)同,并服務于本土的信息基礎設施,在全球角逐一項新技術的關鍵窗口期,探索出一種“中國方案”。

　　其中“定制化方案”就是國產(chǎn)DPU很好的發(fā)展方向和布局思路。DPU是個新興市場，客戶需求還處于粗放階段，各種方案都有適合的應用場景。因為玩家不多，客戶需求比較分散，單個廠商無法服務眾多客戶，因此現(xiàn)階段都能夠通過為客戶進行定制化服務獲得訂單。

　　國內(nèi)未來DPU的發(fā)展和布局應采取一些差異化競爭思路，一方面，加快自主研發(fā)DPU的進程。不管是處理器架構的研發(fā)，還是網(wǎng)絡芯片的研發(fā)，都要加快產(chǎn)品的迭代速度。另一方面，在商業(yè)模式上，找一些細分的產(chǎn)品角度進行創(chuàng)新。多與國內(nèi)的云計算、數(shù)據(jù)中心的廠商合作，先進行小批量的產(chǎn)品鋪設，再進行大規(guī)模的布局。

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