“DPU的出現(xiàn)在技術(shù)上是不可避免的。”

隨著數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，CPU 的摩爾定律不再適用，CPU 難以滿足數(shù)據(jù)中心爆炸式的需求。DPU作為一個(gè)新概念，是繼CPU和GPU之后數(shù)據(jù)中心的“第三顆芯片”。DPU 可以很好地卸載 CPU 上的網(wǎng)絡(luò)、虛擬化、存儲(chǔ)和安全功能。它的作用本質(zhì)上可以概括為卸載、加速和隔離：將CPU的部分工作卸載給自己；使用自己的計(jì)算能力這些作業(yè)執(zhí)行加速操作；并最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算隔離。

DPU的原型最初起源于公有云廠商。AWS 從 2015 年開(kāi)始就是 DPU 開(kāi)發(fā)的早期探索者，但當(dāng)時(shí)還沒(méi)有“DPU”的概念。直到2019年，發(fā)起人創(chuàng)辦的硅谷創(chuàng)業(yè)公司提出了DPU（Data Unit，數(shù)據(jù)單元）的概念；2020 年， 收購(gòu)并將產(chǎn)品線更名為 DPU，并將 DPU 的概念更廣泛地傳播到市場(chǎng)arm架構(gòu)win激活，自此，DPU 一炮而紅。

芯啟元DPU產(chǎn)品線產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)胡侃指出，DPU的起源與業(yè)務(wù)發(fā)展有很大關(guān)系。人工智能、大數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的發(fā)展催生了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心流量的激增。DPU最直接的作用是減輕CPU的負(fù)擔(dān)，承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)虛擬化、IO虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化等占用CPU算力但不直接用于計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施功能，從而釋放CPU的算力。 CPU 到應(yīng)用程序。

DPU的“好與壞”？

“一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的DPU需要具備四個(gè)核心特性：靈活可擴(kuò)展、高度可編程、高性能低功耗、信息安全、自主可控。” 胡侃說(shuō)。

DPU的功能和性能需要能夠滿足不同場(chǎng)景的需求。一個(gè)所謂的“好”DPU至少必須具備高性能、可用??性、穩(wěn)定性和易用性。“DPU的使用門檻不能太高。另外，互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在注重快速迭代，這意味著研發(fā)周期不能太長(zhǎng)。”天翼云基礎(chǔ)設(shè)施高級(jí)專家鄒明補(bǔ)充道。 . DPU廠商對(duì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的需求有著深刻的理解。.

由于目前DPU的理念和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，各家公司根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)輸出相應(yīng)的解決方案，形成百家爭(zhēng)鳴的競(jìng)爭(zhēng)格局。

目前DPU的主流市場(chǎng)解決方案包括基于Arm內(nèi)核的架構(gòu)、FPGA+CPU架構(gòu)、SoC架構(gòu)。前兩者已經(jīng)被云計(jì)算廠商批量部署，未來(lái)可能會(huì)向SoC方向發(fā)展。目前廣泛采用FPGA+CPU架構(gòu)。與第一代Arm核心相比，接口豐富度和處理性能要好很多，但劣勢(shì)也很明顯。FPGA功耗大、價(jià)格高、研發(fā)成本高。也比較高。

“但總的來(lái)說(shuō)，DPU的基本架構(gòu)并沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)或劣勢(shì)。DPU初創(chuàng)廠商做出好的技術(shù)架構(gòu)選擇最重要的是根據(jù)各自的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行綜合判斷，”胡說(shuō)坎。

DPU是“萬(wàn)能”的嗎？

目前云計(jì)算是DPU的主要應(yīng)用場(chǎng)景，DPU針對(duì)云計(jì)算遇到的瓶頸問(wèn)題補(bǔ)充了技術(shù)能力和應(yīng)用功能。DPU還可以用于一些超低時(shí)延、超大吞吐量的應(yīng)用，比如企業(yè)級(jí)金融、高性能計(jì)算、邊緣計(jì)算、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景。

隨著“新基建”和“東數(shù)西算”項(xiàng)目的啟動(dòng)，算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)代。CPU處理網(wǎng)絡(luò)虛擬化會(huì)消耗大量計(jì)算資源，影響服務(wù)器性能。DPU的直接作用是給CPU“減負(fù)”。DPU可以加速安全、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、AI、HPC等服務(wù)。不僅如此，DPU 的價(jià)值還在于為以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算架構(gòu)提供創(chuàng)新理念，實(shí)現(xiàn)以前難以或不可能實(shí)現(xiàn)的功能。

無(wú)人駕駛、數(shù)字貨幣、VR/AR游戲，這些時(shí)髦詞無(wú)疑是對(duì)算力的新考驗(yàn)。未來(lái)，DPU將在算力網(wǎng)絡(luò)乃至元界的發(fā)展中占據(jù)一席之地。

“在一定程度上arm架構(gòu)win激活，DPU可以說(shuō)是‘萬(wàn)能’。” 鄒明說(shuō)道。

DPU“方興未艾”？

DPU的概念可以追溯到2015年。2015年，云計(jì)算巨頭AWS收購(gòu)了芯片制造商Labs，并于2017年正式推出Nitro系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和安全任務(wù)卸載到基于Arm架構(gòu)的專用設(shè)備上。同年，阿里云也正式公布了具有類似功能的神龍（X-）架構(gòu)。這可以說(shuō)是對(duì)DPU最早的探索。

縱觀國(guó)外DPU的發(fā)展歷程：

2015年英特爾收購(gòu)并于2021年發(fā)布類IPU的DPU產(chǎn)品；

2018年以來(lái)，先后收購(gòu)了Avera、芯片創(chuàng)業(yè)公司；

2019年宣布收購(gòu)，2020年發(fā)布Alveo系列加速卡產(chǎn)品，2022年被AMD收購(gòu)；

2019年提出DPU的概念，然后重點(diǎn)進(jìn)行DPU設(shè)計(jì)；

2020年，英偉達(dá)以69億美元收購(gòu)以色列網(wǎng)絡(luò)芯片制造商，并將產(chǎn)品線更名為DPU，進(jìn)一步推動(dòng)了DPU的發(fā)展，隨后又以400億美元收購(gòu)芯片設(shè)計(jì)公司ARM；

AMD 收購(gòu) 是為了彌補(bǔ) FPGA 的短板。今年，它以約19億美元收購(gòu)了一家云服務(wù)商，正式進(jìn)軍DPU領(lǐng)域。

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國(guó)內(nèi)DPU的發(fā)展正處于百花齊放的狀態(tài)：

云廠商中，阿里云今年發(fā)布了自己的CIPU；

騰訊云也加入了DPU的研發(fā)arm架構(gòu)win激活，先后開(kāi)發(fā)了水杉、銀山兩代DPU；

百度自研太行DPU；

以FPGA+CPU架構(gòu)為切入點(diǎn)，天一云成功研發(fā)天一云DPU1.0產(chǎn)品；

字節(jié)跳動(dòng)還宣布將開(kāi)發(fā)自己的DPU，并計(jì)劃通過(guò)火山引擎云產(chǎn)品對(duì)外提供服務(wù)。

此外，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出芯啟元、云寶智能、中科玉樹(shù)、云脈新聯(lián)、星云智聯(lián)、大魚(yú)智聯(lián)、易思新等一大批DPU創(chuàng)業(yè)公司。DPU的熱度空前高漲，很多初創(chuàng)公司都獲得了巨額融資，背后也有很多大的云廠商。

谷歌云亞太區(qū)高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理馬紹文指出，“阿里巴巴、騰訊、天翼云等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的云廠商已經(jīng)基本規(guī)劃了自己的發(fā)展路線，這也在一定程度上推動(dòng)了DPU廠商的創(chuàng)新。國(guó)產(chǎn)DPU的發(fā)展方興未艾。”

DPU的機(jī)遇與挑戰(zhàn)？

目前，國(guó)內(nèi)DPU的發(fā)展面臨著巨大的機(jī)遇。與成熟的CPU和GPU賽道相比，國(guó)內(nèi)外DPU的發(fā)展差距其實(shí)并不大。國(guó)外DPU賽道以大廠為主。當(dāng)DPU初創(chuàng)企業(yè)難逃被收購(gòu)的命運(yùn)時(shí)，國(guó)內(nèi)DPU廠商百家爭(zhēng)鳴，對(duì)DPU芯片的需求與高端交換芯片的需求完全不同。DPU芯片對(duì)制程沒(méi)有這么高的要求，這也給了一批DPU創(chuàng)業(yè)公司一顆“定心丸”。此外，新基建的建設(shè)和“計(jì)算東西方”也將有力推動(dòng)國(guó)內(nèi)DPU行業(yè)的發(fā)展。

然而，也存在挑戰(zhàn)。

DPU 的一大應(yīng)用挑戰(zhàn)是跨平臺(tái)適配問(wèn)題。DPU需要適配當(dāng)前的CPU和各種操作系統(tǒng)，這是對(duì)DPU廠商技術(shù)實(shí)力的考驗(yàn)。此外，DPU本身的獨(dú)特挑戰(zhàn)主要是碎片化的需求和不成熟的軟件生態(tài)。當(dāng)然，DPU仍然存在一些行業(yè)共性的挑戰(zhàn)，比如芯片量產(chǎn)供應(yīng)鏈問(wèn)題、高層次研發(fā)人員短缺等問(wèn)題。

胡侃，比如DPU需要和服務(wù)器配合。服務(wù)器的CPU不僅包括x86，還包括基于ARM的鯤鵬、飛騰、海光X86，以及Linux，以及各種國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)。僅適應(yīng)不同的服務(wù)器是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。還有具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，比如公有云場(chǎng)景中的云平臺(tái)、SDN控制器等軟件適配……DPU商業(yè)化，是一座必須攻克的大山。

最后是標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)看，他們對(duì)DPU的可維護(hù)性和穩(wěn)定性有很高的要求。如果沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)廠家的產(chǎn)品種類繁多，管理成本自然會(huì)飆升。“此外，中國(guó)還需要建立自己的DPU開(kāi)源社區(qū)，打造DPU生態(tài)。” 胡侃補(bǔ)充道。

DPU：百花綻放，任重而道遠(yuǎn)

DPU仍處于發(fā)展初期，但可以肯定的是，未來(lái)幾年DPU市場(chǎng)將是全球的一片藍(lán)海。目前國(guó)內(nèi)外DPU廠商基本處于同一實(shí)力點(diǎn)，尤其是國(guó)內(nèi)DPU廠商雨后春筍般涌現(xiàn)，呈現(xiàn)出???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。

?還有很長(zhǎng)的路要走。國(guó)內(nèi)DPU廠商需加強(qiáng)與云廠商、產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商等深度合作，共同打造更好、更開(kāi)放的DPU生態(tài)，為國(guó)產(chǎn)DPU和中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量！

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