芯片巨头热捧、英伟达老黄狂吹，国内掀起DPU融资热
英伟达在数据中心的“带货能力”不是一般的强。
2020年4月，英伟达宣布完成对以色列网络芯片商Mellanox高达69亿美元的收购交易，将DPU芯片推至半导体领域的焦点。半年后，英伟达就推出这笔收购所带来的最新成果——新一代DPU。
DPU，全名Data Processing Units（数据处理单元），被英伟达创始人黄仁勋称作与CPU、GPU共同组成“未来计算三大支柱”。这个新型计算单元宛如数据中心的一匹黑马，一时间变得炙手可热，并在国内外均掀起新一波投资热潮。
仅在今年，国内DPU创企中科驭数、星云智联、大禹智芯、芯启源、云豹智能等均宣布完成新融资，其中有多笔融资金额达数亿元人民币。
在国外，明星DPU创企Pensando、Fungible已经是“吸金”能力超强的数据中心新宠，Marvell创始人戴伟立、周秀文夫妇亦在2019年创立DPU新公司Dream Big Semiconductor。英特尔、Marvell、博通等芯片巨头更是早早押宝。
这个日渐走红的新赛道，真有能与CPU、GPU分食数据中心计算市场的潜力吗？
▲2021年公布新融资的国内DPU初创公司
01 做CPU做不好、GPU做不了的计算任务
“每台服务器可能没有GPU，但绝对有DPU，好比每台服务器都必须配网卡一样。”中科驭数创始人兼CEO鄢贵海非常看好DPU的未来，并认为DPU的出现是异构计算的一个阶段性标志。
近年来随着海量数据爆发，计算任务愈发密集，传统以CPU为中心的数据中心架构日渐面临性能提升的瓶颈，由CPU大包大揽各种计算和管控任务，逐渐演变为多类异构算力资源各司其职。
英伟达创始人兼CEO黄仁勋曾解释说，现代数据中心由软件定义，运行数据中心的传统基础设施需消耗20-30%的CPU核心资源，而DPU即是专为CPU“减负”的一种新型专用处理器。
▲CPU主频算力相对网络数据传输速率升级的差距（来源：头豹研究院）
DPU主要承担起网络、存储和安全的加速处理任务，旨在满足网络侧专用计算需求，尤其适用于服务器量多、对数据传输速率要求严苛的场景。
它将CPU所不擅长的网络协议处理、数据加解密、数据压缩等数据处理任务通通接手，通过处理器和网卡的组合，兼顾传输和计算的需求。DPU也被看作是智能网卡（SmartNIC）技术的演化增强版本。
如今数据中心倡导以资源池的形式来做，各类资源分别管理、扩容，而DPU宛如一个连接枢纽，可以起到中心调度管理的作用，一端连接各种CPU、GPU、SSD、FPGA加速卡等本地资源，一端连接交换机/路由器等网络资源。
“大家认为，可能在未来的数据中心云端架构上，DPU取代了CPU，成为一个最关键的、最核心的芯片地位。”半导体行业知名投资人、华登国际合伙人王林说，如果将整个数据中心看成一整个大的服务，DPU就相当于这个大服务器里的CPU。
总体而言，DPU不仅能提高网络传输效率，而且释放了CPU算力资源，从而带动整体数据中心的降本增效。
02 云计算刚需，巨头齐上阵
对于云计算厂商及大型互联网企业，采购DPU产品已是必然走向。往前追溯，国内外头部云计算厂商均已率先尝试类似的思路。
早在2013年，亚马逊云科技（AWS）就开始研究如何将网络、存储等之前由CPU处理的任务卸载到NIC卡上，随后收购以色列芯片商Annapurna Labs，并在2017年发布典型产品AWS Nitro。
AWS的这一尝试，不仅释放CPU的算力资源，也降低了数据中心成本。国内阿里云亦在其神龙服务器核心组件MOC卡中应用了专用X-Dragon芯片，统一支持网络、I/O、存储和外设的虚拟化。
过去数年间，博通、Mellanox、赛灵思、英特尔等芯片公司均推出自家DPU产品，除了加强其对于网络协议和网络安全的处理能力外，也陆续在网络、存储和计算方面均分别展现出许多优势。
与GPU不同的是，DPU面向的应用更加底层，类型更多样，冲在DPU前排的各家厂商在具体功能侧重上也各不相同，大体差别如下：
▲国外DPU主要厂商对比
在收购Mellanox后，英伟达进一步增强其DPU与GPU能力的组合，并在去年亮出新路线图，号称要将DPU性能三年提升1000倍。明年英伟达将发布加持AI能力的BlueField-3X DPU。
▲英伟达BlueField DPU三年路线图
今年英特尔、Marvell等芯片巨头继续加码DPU。
6月，英特尔发布了可编程网络设备IPU（Infrastructure Processing Unit，基础设施处理器），用于扩展智能网卡功能，加速存储虚拟化、网络虚拟化和安全等功能，并释放CPU核心。其首个基于FPGA的IPU平台已为多个云服务提供商完成部署，首款ASIC IPU也正在测试中。
7月，Marvell推出采用台积电5nm制程工艺的OCTEON 10系列DPU，首用Arm Neoverse N2 CPU核心，并集成了机器学习推理引擎。首批OCTEON 10产品预计将于今年年底前出样，据称相比前一代标量处理引擎，它能将数据包的处理吞吐量大幅提升至5倍。
▲Marvell OCTEON 10架构
由于DPU处于发展初期，业界尚未形成统一标准，也还没有形成足够的规模部署，这为国内DPU创企带来了发展良机。
03 市场规模将达百亿量级，国内DPU创企成资本宠儿
在今年南京世界半导体大会期间的SoC设计技术论坛上，半导体行业知名投资人、华登国际合伙人王林提到DPU是今年SoC创业最火的概念，从去年开始苗头慢慢起来。
根据Canalys Cloud Channels Analysis预测，到2023年，中国DPU市场规模将达190亿人民币。另据头豹研究院预测，中国DPU市场规模预计将在2025年超过37亿美元（约合240亿人民币）。
▲到2025年，中国DPU市场规模预测（来源：头豹研究院）
目前中国DPU产品主要由英伟达、英特尔、博通等国际芯片巨头供应，同时中科驭数、大禹智芯、芯启源、益思芯、星云智联、云豹智能等国内DPU创企正组成推动DPU国产替代的生力军。
▲国内主要DPU初创公司
从创立时间来看，国内DPU代表创企集中创办于过去六年间，成立时间最早的是芯启源。大禹智芯、益思芯、云豹智能集中在2020年6-8月创立，星云智联则是今年3月刚成立。
中科驭数从中科院孵化而出，成立于2018年4月。基于其自研KPU（Kernel Processing Unit）芯片架构，中科驭数在2019年10月实现业界首颗数据库与时序数据处理融合加速芯片的成功流片，并于2020年5月发布基于KPU架构的领域专用加速卡产品。
目前，中科驭数已与中泰证券、华泰证券、中信建投、金证股份、上交所技术等多家金融机构达成合作。除了金融计算领域，其DPU产品未来还可以广泛应用于数据中心、电信、物联网、互联网、混合云等其他领域。
▲中科驭数DPU芯片产品路线
同样总部位于北京的大禹智芯，成立于2020年6月，在成立之初就获得天使轮融资，由中科创星和惟一资本联合投资；今年7月宣布完成数千万元Pre-A轮融资，由华义创投和奇绩创坛投资。
大禹智芯创始人、CEO李爽曾任美团云总经理、阿里巴巴网络技术总监、百度系统技术委员会主席，曾主导参与云计算战略和互联网巨头技术平台搭建，并曾领导开发中国第一代高性能网关，为中国云计算时代奠定硬件基础，有多年网络设备、服务器、处理器定制及异构平台研发经验。
据悉，大禹智芯团队成员来自阿里云、谷歌云，曾亲自领导实现过云平台和DPU，具有完整的DPU经验。其第一代智能网卡大禹DPU系列产品Paratus 1.0号称是是国内首款处理能力达25G的商用化DPU产品，已进入生产阶段，预计今年第三季度出货。该公司已开始研发100G的产品。
上海芯启源创立于2015年，今年接连完成数亿元Pre-A2、Pre-A3轮融资。目前芯启源聚焦在5G云数据中心和高端EDA领域，拥有两大板块核心产品：智能网卡、SoC原型和仿真系统MIMIC。
芯启源创始人卢笙本科毕业于上海交通大学，后获美国Lamar University硕士学位，曾先后在博通、Marvell、ArtX等公司担任重要岗位，其核心团队已在芯片领域积累了20多年研发管理经验。
据悉，芯启源智能网卡是目前国内唯一的基于SoC架构的成熟DPU完整解决方案，拥有自主知识产权，目前已成熟量产，并获得了中国移动苏研院的首批智能网卡订单。
▲芯启源智能网卡
上海益思芯科技2020年7月在上海成立，其创始人、董事长兼CEO黄益人作为半导体芯片行业专家、DPU智能网卡行业带头人。据悉，益思芯科技的技术团队由国内外网络、交换、存储领域的核心专业人员、研发人员组成，在网络、交换、存储及高性能CPU等领域具有深厚的技术实力。
今年7月，益思芯科技宣布已交付国内第一款自主研发的商用云原生智能网卡Stargate-F1000-SN，整卡功耗30W～40W。
▲益思芯科技Stargate-F1000-SN智能网卡
深圳云豹智能由原RMI公司 (后被Netlogic/博通收购)联合创始人Sunny Siu萧启阳博士联合业界精英创立，其核心团队来自博通、英特尔、Arm、海思、阿里巴巴等国内外知名公司。
根据官网信息，腾讯、红杉资本、正心谷资本、耀途资本、中芯聚源、ACE Equity Partners、华业天成、OBN CAPITAL均为云豹智能投资方。
在创立云豹智能前，萧启阳曾任博通处理器和无线基础设施事业部大中华区总经理、NetLogic公司亚太区总裁兼总经理（2012年被博通以37亿美元收购）、RMI公司（被NetLogic公司收购）联合创始人兼亚太区总裁。
珠海星云智联成立于今年3月，4月宣布完成数亿元天使轮融资，7月完成数亿元Pre-A轮融资。
据悉，星云智联的团队曾成功实现了多领域通信与网络芯片开发，核心成员都参与了网络大芯片从0到1探索、发展、优化、超越的全过程，具备全系统、长周期工程开发经验，拥有对云计算、互联网、运营商等多场景的深度理解，以及设计满足不同市场需求产品的能力。
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），实现物理资源的“多虚一”和近乎裸金属性能的“一虚多”，简化IAAS，提升资源利用率；卸载PAAS中与通信数据流相关的处理，提升应用的通信效率和性能。
其他一些国内创企主研产品也可划分至DPU范畴，但因其官网没有明确提及与DPU的关联，因此未记入这篇文章中，欢迎读者在评论区补充更多正在研发DPU的国内公司。
04 结语：DPU创业大幕刚刚拉开
作为新型数据中心最重要的芯片之一，DPU正加速发展。在星云智联CEO于勇看来，未来十年，全球云计算和数据中心基础架构将迎来颠覆性变革，基于DPU的统一通信服务平台（CAAS）是这个未来架构的核心引擎。
从目前全球DPU产业格局来看，产品应用仍相对分散，尽管国际巨头占据技术和市场优势，但国内外的代际之差并非难以逾越。所幸国内多家企业已经在探索商业化落地的道路上。
对于接下来的发展，大禹智芯CEO李爽判断，DPU需要朝两个方向努力：一是提高虚拟化效率，二是提升流动数据的吞吐能力，以助力数据中心网络跨入100G目标。
虽然无论是实现核心技术转化为主营收入，还是让DPU这个新兴概念被更多客户所接受，都尚需时日，但在产业链上下游厂商的共同努力下，相信未来会有更多公司投入这一新兴赛道，共同推动国内DPU生态走向繁荣。
本文来自微信公众号“芯东西”（ID:aichip001），作者：ZeR0，编辑：漠影，36氪经授权发布。
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