DPU市場(chǎng)分析

DPU（數據處理器，Data Processing Unit），是繼CPU和GPU之后的，數據中心第三顆主力芯片。

DPU首次由美國公司Fungible 提出，DPU行業(yè)（數據處理單元）是指用于數據處理的各種芯片和處理器。其主要目標是優(yōu)化和提升數據中心效能。DPU是由基礎網(wǎng)卡進(jìn)化而來(lái)，是智能網(wǎng)卡發(fā)展的下一形態(tài)，DPU上游涉及如EDA設計軟件、IP 核、封裝測試、代工等環(huán)節，下游則主要對應數據中心/ 云計算、智能駕駛、數據通信、網(wǎng)絡(luò )安全等領(lǐng)域需求。

由于算力提升與數據增幅呈現剪刀差，DPU可有效減少算力損耗。在當前數據增幅大幅提升的大背景下，CPU性能的增速減緩，成本大幅增加，CPU性能提升的難題有待解決，以 DPU為代表的異構計算具備將部分通用功能場(chǎng)景化、平臺化的特點(diǎn)，實(shí)現算法加速并減少 CPU功耗，有助于運營(yíng)商、云計算廠(chǎng)商和互聯(lián)網(wǎng)廠(chǎng)商對數據中心的升級改造，減少高達30% 的數據中心算力稅。

隨著(zhù)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數據等技術(shù)的發(fā)展，系統的中央處理器（CPU）已經(jīng)慢慢無(wú)法滿(mǎn)足處理大量數據和實(shí)時(shí)決策等方面的需求。而數據處理單元（DPU）具有并行處理、低功耗等優(yōu)勢，能夠更好地支持人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數據等領(lǐng)域的應用。因此，DPU 一直是各大廠(chǎng)商爭相研發(fā)和投入的領(lǐng)域。DPU 行業(yè)也迎來(lái)了增長(cháng)期。

DPU 其實(shí)在行業(yè)內已經(jīng)孕育已久，從早期的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議處理卸載，到后續的網(wǎng)絡(luò )、存儲、虛擬化卸載。根據摩天輪數據，Amazon 的AWS 早在2013 年研發(fā)了Nitro產(chǎn)品，將數據中心開(kāi)銷(xiāo)( 為虛機提供遠程資源、加密解密、故障跟蹤、安全策略等服務(wù)程序) 全部放到專(zhuān)用加速器上執行。Nitro 架構采用輕量化Hypervisor 配合定制化的硬件，將虛擬機的計算( 主要是CPU 和內存) 和I/O( 主要是網(wǎng)絡(luò )和存儲) 子系統分離開(kāi)來(lái)，通過(guò)PCle總線(xiàn)連接，節省了30% 的CPU 資源。

2019 年，美國公司Fungible 推出產(chǎn)品F1DPU，第一次提出了DPU的概念。2020 年10 月，英偉達將基于Mellanox 方案的SmartNIC 命名為DPU，重新定義了DPU的概念。2020 年，英偉達公司發(fā)布的DPU 產(chǎn)品戰略中將其定位為繼CPU 和GPU 之后數據中心的“第三顆主力芯片”，掀起了行業(yè)熱潮。

根據市場(chǎng)調研機構 MarketsandMarkets 的數據，全球數字信號處理器（DSP）和DPU 市場(chǎng)規模預計在2025 年將超過(guò)680 億美元，復合年增長(cháng)率（CAGR）為9.4%。而在智能手機、家用電器、汽車(chē)、航空航天、通信和醫療等領(lǐng)域，DPU 的應用也將保持不斷增長(cháng)。隨著(zhù)人工智能的快速發(fā)展，DPU 在人工智能領(lǐng)域的應用需求不斷增加。人工智能需求推動(dòng)了DPU 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng )新，同時(shí)也將進(jìn)一步激發(fā)DPU 行業(yè)的增長(cháng)。而5G不僅可以加快數據傳輸速度，還可以更好地支持物聯(lián)網(wǎng)和大數據等應用。這進(jìn)一步增加了DPU 市場(chǎng)的需求，DPU 將被廣泛應用于5G 網(wǎng)絡(luò )的終端設備中。隨著(zhù)汽車(chē)智能化、自動(dòng)化和電動(dòng)化的快速發(fā)展，DPU 作為車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，將為增強駕駛體驗和提高車(chē)輛性能提供支持。據 MarketsandMarkets 的市場(chǎng)報告預測，2023 年全球汽車(chē)智能駕駛市場(chǎng)總值將達到1,400億美元。

數據中心是DPU 目前最主要的應用場(chǎng)景，預計未來(lái)用于數據中心的DPU 數量將達到和數據中心服務(wù)器同等量級。隨著(zhù)DPU 技術(shù)方案更加成熟、數據中心在全球范圍內加速落地，以及智能駕駛等諸多應用場(chǎng)景逐漸放量，NVIDIA、Intel 等廠(chǎng)商數據處理類(lèi)芯片DPU/IPU 大規模量產(chǎn)，全球DPU 市場(chǎng)將在未來(lái)幾年迎來(lái)爆發(fā)式增長(cháng)。

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DPU中國市場(chǎng)趨勢

對于中國市場(chǎng)，受新基建、數字化轉型及數字中國遠景目標等國家政策促進(jìn)及企業(yè)降本增效需求的驅動(dòng)，近年來(lái)我國數據中心業(yè)務(wù)收入持續高速增長(cháng)。據統計，2021 年，我國數據中心行業(yè)市場(chǎng)收入達到1500.2 億元，同比增長(cháng)28.5%。隨著(zhù)我國各地區、各行業(yè)數字化轉型的深入推進(jìn)，我國數據中心市場(chǎng)收入將保持持續增長(cháng)態(tài)勢。

在云計算市場(chǎng)帶寬迭代中，數據中心平均2-3 年迭代一次，DPU 能夠很好支持用戶(hù)數據中心帶寬升級，并且將新功能靈活部署在舊有的硬件架構上。2017-2019 年，我國云計算行業(yè)規模增速均在30% 以上，呈高速增長(cháng)態(tài)勢，2021 年我國云計算市場(chǎng)規模為3102 億元。目前，包括亞馬遜、阿里云、華為等云計算龍頭都在發(fā)展符合自身要求的DPU 產(chǎn)品線(xiàn)。

對于智能車(chē)市場(chǎng)，DPU 在車(chē)載終端的部署可提升終端處理能力和傳輸速率，從而降低時(shí)延，保證車(chē)輛在高速移動(dòng)場(chǎng)景下維持數據交換。未來(lái)，智能駕駛每個(gè)車(chē)機節點(diǎn)都可視為小型數據中心，并將產(chǎn)生大量的數據處理、轉發(fā)、交換和存儲需求。

為降低車(chē)載終端在無(wú)線(xiàn)側的傳輸時(shí)延，每輛智能駕駛汽車(chē)都有望配備DPU。以NVIDIA 為例，其智能駕駛平臺Atlan 即集成了DPU 芯片，預計在2025 年用于車(chē)機之上。DPU 可以部署在L3 及以上級別自動(dòng)駕駛汽車(chē)上，未來(lái)搭載TJP、HWP 等L3 級別功能的智能汽車(chē)將會(huì )逐步落地，到2027 年L2.5/3 級別智能汽車(chē)有望成為主流。

2023 年國內數據中心有望升至800 G，DPU 性能將升級至100 G 及更高，DPU 將迎來(lái)第一輪配置需求。據統計，2021 年國內DPU 市場(chǎng)規模為75.3 億元，預計2025 年，國內市場(chǎng)規模將達到565.9 億元，五年復合增速達170.60%。

國內DPU 行業(yè)市場(chǎng)集中度較高。根據頭豹研究院數據，近年來(lái)國內DPU 市場(chǎng)中，國際三大巨頭英偉達，博通，Intel 的份額分別達到 55%、36%、9%。但國內DPU 廠(chǎng)商也逐漸崛起，例如星云智聯(lián)、大禹智芯、云脈芯聯(lián)、芯啟源和中科馭數等。

DPU國際市場(chǎng)趨勢

國際上，Nvidia、Intel、Xilinx、Marvell、Broadcom、Pensando、Fungible、Amazon、Microsoft 等多家廠(chǎng)商在近2-5 年內均有DPU 或相似架構產(chǎn)品生產(chǎn)，較國內相對較早。國內廠(chǎng)商中，華為，阿里，百度，騰訊也在近幾年針對自身服務(wù)器進(jìn)行自研與外購DPU，針對的主要功能在于數據，存儲與安全方面。

在激烈的市場(chǎng)競爭中，企業(yè)及投資者能否做出適時(shí)有效的市場(chǎng)決策是制勝的關(guān)鍵。目前行業(yè)處于自然生長(cháng)階段，各個(gè)技術(shù)路線(xiàn)都以能夠滿(mǎn)足客戶(hù)需求先行。未來(lái)必然還會(huì )面臨標準化、制程與工藝的 提升、下游應用的多樣化支持等挑戰。而有一些投資人認為，DPU 與CPU/GPU 同量級的高投入，但市場(chǎng)規模卻不大。并且因為DPU 跟用戶(hù)的業(yè)務(wù)相關(guān)，很多用戶(hù)傾向自研，這進(jìn)一步導致公開(kāi)市場(chǎng)規模更加有限。剖析其本質(zhì)，DPU是在目前算力困境的大背景下產(chǎn)生的，預示著(zhù)一個(gè)新的算力時(shí)代的到來(lái)。行業(yè)需要更多的技術(shù)創(chuàng )新，更好的服務(wù)“東數西算”國家大戰略和數字經(jīng)濟發(fā)展。

目前DPU 的市場(chǎng)環(huán)境也面臨著(zhù)一些挑戰：成本、市場(chǎng)、技術(shù)及售后等多方面挑戰使得各大廠(chǎng)商需要不斷地推出應對的解決方案，DPU 行業(yè)發(fā)展基于高度依賴(lài)于硬件和軟件技術(shù)的學(xué)習和積累。市場(chǎng)技術(shù)門(mén)檻較高，研發(fā)團隊需要有一定的技術(shù)和經(jīng)驗積累。并且DPU 終端設備一般集成于其它產(chǎn)品，不具備單獨的市場(chǎng)，所以售后服務(wù)與解決方案難度較大。除此之外，用戶(hù)對設備處理速度的要求一直在提高，設備的質(zhì)量、性能、信賴(lài)性和穩定性均有要求，這對廠(chǎng)商的市場(chǎng)推廣和維護都提出了新的挑戰。DPU 的研發(fā)成本也非常高昂，大芯片需要足夠通用，足夠大范圍落地，才能在商業(yè)邏輯上成立。在研發(fā)方面的投入，DPU 相比CPU、GPU 還要更高：開(kāi)發(fā)DPU 芯片，不但需要高性能CPU IP、高性能總線(xiàn)IP， 還包括高速PCIe、Ethernet 以及DDR/HBM等；還需要開(kāi)發(fā)非常多的、并且難度也非常高的各類(lèi)加速引擎，如網(wǎng)絡(luò )協(xié)議處理加速引擎、高性能網(wǎng)絡(luò )加速引擎、存儲加速引擎、各類(lèi)安全加速引擎等；還需要把IaaS 等很多上層的軟件服務(wù)融入到芯片的軟硬件方案中，并且需要跟不同用戶(hù)的不同場(chǎng)景進(jìn)行對接。

總體來(lái)說(shuō)，DPU 行業(yè)市場(chǎng)前景廣闊，行業(yè)將從市場(chǎng)機遇中迎來(lái)持續增長(cháng)，同時(shí)研發(fā)團隊也正在努力的不斷創(chuàng )新提高技術(shù)工藝，為用戶(hù)和公司客戶(hù)提供更好的解決方案。

（本文來(lái)源于EEPW 2023年10月期）