英偉達在資料中心的“帶貨能力”不是一般的強。

2020 年 4 月，英偉達宣佈完成對以色列網路晶片商 Mellanox 高達 69 億美元的收購交易，將 DPU 晶片推至半導體領域的焦點。半年後，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（資料處理單元），被英偉達創始人黃仁勳稱作與 CPU、GPU 共同組成“未來計算三大支柱”。這個新型計算單元宛如資料中心的一匹黑馬，一時間變得炙手可熱，並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、星雲智聯、大禹智芯、芯啟源、雲豹智慧等均宣佈完成新融資，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”能力超強的資料中心新寵，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、博通等晶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 分食資料中心計算市場的潛力嗎？

▲ 2021 年公佈新融資的國內 DPU 初創公司

做 CPU 做不好、GPU 做不了的計算任務

“每臺伺服器可能沒有 GPU，但絕對有 DPU，好比每臺伺服器都必須配網絡卡一樣。”中科馭數創始人兼 CEO 鄢貴海非常看好 DPU 的未來，並認為 DPU 的出現是異構計算的一個階段性標誌。

近年來隨著海量資料爆發，計算任務愈發密集，傳統以 CPU 為中心的資料中心架構日漸面臨效能提升的瓶頸，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 黃仁勳曾解釋說，現代資料中心由軟體定義，執行資料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。

▲ CPU 主頻算力相對網路資料傳輸速率升級的差距（來源：頭豹研究院）

DPU 主要承擔起網路、儲存和安全的加速處理任務，旨在滿足網路側專用計算需求，尤其適用於伺服器量多、對資料傳輸速率要求嚴苛的場景。

它將 CPU 所不擅長的網路協議處理、資料加解密、資料壓縮等

如今資料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 宛如一個連線樞紐，可以起到中心排程管理的作用，一端連線各種 CPU、GPU、SSD、FPGA 加速卡等本地資源，一端連線交換機/路由器等網路資源。

“大家認為，可能在未來的資料中心雲端架構上，DPU 取代了 CPU，成為一個最關鍵的、最核心的晶片地位。”半導體行業知名投資人、華登國際合夥人王林說，如果將整個資料中心看成一整個大的服務，DPU 就相當於這個大伺服器裡的 CPU。

總體而言，DPU 不僅能提高網路傳輸效率，而且釋放了 CPU 算力資源，從而帶動整體資料中心的降本增效。

雲端計算剛需，巨頭齊上陣

對於雲端計算廠商及大型網際網路企業，採購 DPU 產品已是必然走向。往前追溯，國內外頭部雲端計算廠商均已率先嚐試類似的思路。

早在 2013 年，亞馬遜雲科技（AWS）就開始研究如何將網路、儲存等之前由 CPU 處理的任務解除安裝到 NIC 卡上，隨後收購以色列晶片商 Annapurna Labs，並在 2017 年釋出典型產品 AWS Nitro。

AWS 的這一嘗試，不僅釋放 CPU 的算力資源，也降低了資料中心成本。國內阿里雲亦在其神龍伺服器核心元件 MOC 卡中應用了專用 X-Dragon 晶片，統一支援網路、I/O、儲存和外設的虛擬化。

過去數年間，博通、Mellanox、賽靈思、英特爾等晶片公司均推出自家 DPU 產品，除了加強其對於網路協議和網路安全的處理能力外，也陸續在網路、儲存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，型別更多樣，衝在 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：

▲ 國外 DPU 主要廠商對比

在收購 Mellanox 後，英偉達進一步增強其 DPU 與 GPU 能力的組合，並在去年亮出新路線圖，號稱要將 DPU 效能三年提升 1000 倍。明年英偉達將釋出加持 AI 能力的 BlueField-3X DPU。

▲ 英偉達 BlueField DPU 三年路線圖

今年英特爾、Marvell 等晶片巨頭繼續加碼 DPU。

6 月，英特爾釋出了可程式設計網路裝置 IPU（Infrastructure Processing Unit，基礎設施處理器），用於擴充套件智慧網絡卡功能，加速儲存虛擬化、網路虛擬化和安全等功能，並釋放 CPU 核心。其首個基於 FPGA 的 IPU 平臺已為多個雲服務提供商完成部署，首款 ASIC IPU 也正在測試中。

7 月，Marvell 推出採用臺積電 5nm 製程工藝的 OCTEON 10 系列 DPU，首用 Arm Neoverse N2 CPU 核心，並集成了機器學習推理引擎。首批 OCTEON 10 產品預計將於今年年底前出樣，據稱相比前一代標量處理引擎，它能將資料包的處理吞吐量大幅提升至 5 倍。

由於 DPU 處於發展初期，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、華登國際合夥人王林提到 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）。

▲ 到 2025 年，中國 DPU 市場規模預測（來源：頭豹研究院）

目前中國 DPU 產品主要由英偉達、英特爾、博通等國際晶片巨頭供應，同時中科馭數、大禹智芯、芯啟源、益思芯、星雲智聯、雲豹智慧等國內 DPU 創企正組成推動 DPU 國產替代的生力軍。

▲ 國內主要 DPU 初創公司

從創立時間來看，國內 DPU 代表創企集中創辦於過去六年間，成立時間最早的是芯啟源。大禹智芯、益思芯、雲豹智慧集中在 2020 年 6-8 月創立，星雲智聯則是今年 3 月剛成立。

結語：DPU 創業大幕剛剛拉開

作為新型資料中心最重要的晶片之一，DPU 正加速發展。在星雲智聯 CEO 於勇看來，未來十年，全球雲端計算和資料中心基礎架構將迎來顛覆性變革，基於 DPU 的統一通訊服務平臺（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，儘管國際巨頭佔據技術和市場優勢，但國內外的代際之差並非難以逾越。所幸國內多家企業已經在探索商業化落地的道路上。

對於接下來的發展，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，二是提升流動資料的吞吐能力，以助力資料中心網路跨入 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。