隨著人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)分析、深度學(xué)習(xí)等新興領(lǐng)域的不斷探索與演進，全球各行各業(yè)對大規(guī)模算力的需求也急速攀升，帶動了科技產(chǎn)業(yè)不斷地尋求新的大規(guī)模算力來源。被英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛喻為未來計算的三大支柱之一的DPU(數(shù)據(jù)處理器)，正在這個時空背景下成為新的芯片門類，包括英特爾、英偉達等多家芯片公司，以及亞馬遜、微軟等公有云提供商，紛紛前仆后繼涌入DPU的設(shè)計與應(yīng)用，為云計算與數(shù)據(jù)中心提供新的加速計算模型。

　　DPU通過卸載、加速和隔離基礎(chǔ)設(shè)施工作負載來提高數(shù)據(jù)中心的性能、效率與安全性，有效幫助釋放CPU核心去運行業(yè)務(wù)應(yīng)用程序。由于DPU連接主機系統(tǒng)，支持專用工作負載加速器和數(shù)據(jù)包處理等功能，DPU中的處理器能否提供出色的每瓦性能至關(guān)重要。據(jù)記者了解，基于對性能、功耗、面積以及成本等方面的綜合考量，目前市場中DPU的設(shè)計廠商大部分都選用Arm核心進行開發(fā)，為云計算算力頂起一片天。

　　市場駛?cè)肟燔嚨?Arm占領(lǐng)新機

　　2019年，英偉達以69億美元的價格收購以色列網(wǎng)絡(luò)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。據(jù)賽迪顧問《中國DPU行業(yè)發(fā)展白皮書》對全球市場統(tǒng)計，預(yù)計2025年全球DPU產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將超過245.3億美元，復(fù)合增速達51.73%，全球市場的爆發(fā)式增長階段將出現(xiàn)在2023-2024年。市場報告顯示DPU已進入快車道，產(chǎn)業(yè)鏈上下游也正在該領(lǐng)域積極布局。

　　當前市場上主要的DPU技術(shù)路線分為基于FPGA的DPU產(chǎn)品，以及采用Arm架構(gòu)的DPU SoC產(chǎn)品。不同技術(shù)實現(xiàn)在成本、編程簡易性和靈活性等方面各有利弊。具體而言，基于FPGA的技術(shù)路線具有較高的靈活性和可編程性，但所需的成本和功耗較高，芯片面積也更大;而DPU SoC的產(chǎn)品在顧及可編程、高靈活性等特性之余，還同時具備高性能、低功耗、低成本等優(yōu)勢，必然成為未來 DPU 發(fā)展的主流方向。目前，市場上DPU SoC的主流方案也開始以 Arm Neoverse 平臺為設(shè)計基礎(chǔ)。

　　Arm業(yè)務(wù)拓展副總裁鄒挺對《中國電子報》記者表示：“一般來說，基于Arm架構(gòu)的DPU SoC的板卡功耗只有基于FPGA架構(gòu)DPU卡的三分之一。” 據(jù)悉，F(xiàn)PGA芯片的功耗本來就高，基于FPGA設(shè)計的DPU需要在電路板上集成CPU和FPGA兩顆不同的芯片，對比于DPU SoC所集成的高性能、低功耗Arm CPU核心以及使用先進制程工藝生產(chǎn)，益加突出DPU SoC設(shè)計的板卡在功耗上的優(yōu)勢。此外，在這兩種技術(shù)實現(xiàn)方式中對比，基于DPU SoC設(shè)計的板卡在成本方面也極具競爭力。

　　鄒挺進一步表示，隨著全球數(shù)字經(jīng)濟的高速發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)需要被處理，近期大熱的 ChatGPT，也離不開背后龐大的基礎(chǔ)算力支持，同時對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出更高要求，推動帶寬從200Gbps邁進400Gbps。

　　“基于Arm Neoverse 平臺所設(shè)計的DPU SoC，可在一顆芯片內(nèi)部集成高性能CPU核心，同時集成了網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全加速等功能。高性能CPU核心能夠快速處理慢速路徑的數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)，完成大規(guī)模存儲報文的處理，同時還負責(zé) Hypervisor及主機管控的卸載。網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全功能通過ASIC化，可以支持400Gbps甚至更高的帶寬。在DPU SoC內(nèi)部，CPU核心和網(wǎng)絡(luò)、存儲功能的相互配合，能夠達到下一代數(shù)據(jù)中心DPU 100Mpps網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)和10Miops存儲的性能指標。”鄒挺說。

　　始于云計算 應(yīng)用于多樣化市場

　　數(shù)據(jù)中心作為DPU目前最主要的應(yīng)用場景之一，正在全球范圍內(nèi)加速落地。在鄒挺看來，隨著技術(shù)路線的日漸成熟，DPU已經(jīng)被全球數(shù)據(jù)中心接納。他表示，預(yù)計在未來三年內(nèi)，數(shù)據(jù)中心的虛擬化、容器和裸金屬服務(wù)器將全部部署DPU卡。DPU卡的大規(guī)模部署，再加上基于Arm架構(gòu)的DPU SoC具備高性能、低功耗和低成本優(yōu)勢，能夠給數(shù)據(jù)中心客戶帶來更高的TCO(總體持有成本)收益。

　　除了數(shù)據(jù)中心之外，智能駕駛、邊緣計算、IoT等諸多應(yīng)用場景的逐漸放量，也將加速英偉達和英特爾等廠商通過基于Arm架構(gòu)DPU進行大規(guī)模應(yīng)用，全球DPU市場有望在未來幾年迎來爆發(fā)式增長。

　　DPU“大市場”的迅速發(fā)展也在推動眾多差異化市場需求日益增長。記者在采訪中了解到，面對不同的市場需求，不同DPU廠商研發(fā)出來的DPU架構(gòu)和功能都不一樣，也沒有統(tǒng)一的標準。比如，有的廠商注重強化I/O能力;有的廠商關(guān)注路由轉(zhuǎn)發(fā);有的廠商重視存儲卸載;還有的廠商更關(guān)注安全加密。基于Arm架構(gòu)的DPU SoC將更加全面，具備多樣化功能，能夠滿足用戶差異化市場需求。

　　“DPU SoC的核心分為兩大部分。一部分是網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全加速，這部分功能主要由DPU廠商去實現(xiàn)，體現(xiàn)了DPU SoC的核心競爭力。另外一部分是通用CPU核心，能為用戶提供高性能的計算能力。”鄒挺對記者表示，面向邊緣計算、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等多樣化市場，Arm Neoverse平臺N系列的高可擴展性CPU核心添加了專門針對基礎(chǔ)設(shè)施市場的相關(guān)特性，包括48比特的物理地址空間、I-Cache一致性、更大的L2 Cache、與互聯(lián)總線直接相連等特性。此外，Arm還提供相關(guān)的系統(tǒng)IP，使合作伙伴可以將Arm CPU核心和各種加速邏輯快速集成到一顆SoC中。

　　在逐步部署和適配標準化DPU產(chǎn)品的同時，不少廠商也希望開發(fā)出滿足自身業(yè)務(wù)需求的定制化DPU產(chǎn)品。對此，鄒挺認為，DPU SoC 將會是最終DPU產(chǎn)品的普遍形態(tài)。他表示，由于在能耗和性能等方面具備優(yōu)勢，Neoverse 平臺，特別是 N 系列平臺，將成為DPU SoC 方案的最佳選擇。

　　Arm國內(nèi)生態(tài)伙伴迎來DPU黃金發(fā)展期

　　這波DPU掀起的科技浪潮，在海內(nèi)外正如火如荼地推進中，其中，多數(shù)產(chǎn)品采用了Arm架構(gòu)的DPU SoC形態(tài)面市。包括英特爾推出的IPU Mount Evans采用了Arm Neoverse N1平臺，并與谷歌云合作;Marvell推出的OCTEON 10 系列 DPU，選用了Arm Neoverse N2平臺;英偉達也在其BlueField-3 DPU產(chǎn)品中采用Arm Cortex-A78 內(nèi)核，該產(chǎn)品也被 Oracle 云基礎(chǔ)設(shè)施選擇作為其網(wǎng)絡(luò)堆棧的最新部分，用于從CPU 卸載數(shù)據(jù)中心任務(wù)。

　　值得一提的是，中國作為發(fā)展最為迅速的DPU市場之一，擁有全球最強勁的算力需求和最豐富的細分應(yīng)用場景。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的數(shù)據(jù)，中國DPU市場規(guī)模在2023年將超過300億元，有望實現(xiàn)跳躍式增長，迎來黃金發(fā)展期。

　　“中國是Arm最重要的市場之一，我們將持續(xù)地為中國市場的合作伙伴提供對應(yīng)的技術(shù)支持，孵化更多創(chuàng)新應(yīng)用。”鄒挺說，在芯片本土化浪潮中，以DPU為代表的領(lǐng)域涌現(xiàn)出了大量具有發(fā)展?jié)摿Φ膰鴥?nèi)初創(chuàng)公司，這也為Arm與更多國內(nèi)廠商進行技術(shù)交流、生態(tài)對接提供了重要機遇。

　　據(jù)悉，作為國內(nèi)DPU行業(yè)獨角獸企業(yè)的云豹智能也正投入新一代DPU SoC解決方案的開發(fā)中，計劃為云計算和數(shù)據(jù)中心的服務(wù)商構(gòu)建更加經(jīng)濟、高效、智能的云計算平臺。通過自身在DPU領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，結(jié)合Arm Neoverse平臺所帶來的技術(shù)優(yōu)勢為根基，云豹智能正與國內(nèi)多家頭部云廠商及運營商開展緊密合作，為大規(guī)模算力彈性擴展提供底層支撐，并同時極大地提升客戶的服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)靈活性，降低整體投入，引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心向算網(wǎng)融合持續(xù)演進。

　　作者：張依依　　來源：中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)