互聯網、物聯網、云原生等新興數據處理場景的蓬勃發展給處理器行業帶來了更高的要求。“CPU做不好，GPU做不了”的數據處理場景，要求企業推出更適用于特定行業的數據處理器。DPU(Data Processing Unit)便在這樣的市場背景下應運而生。以英偉達、英特爾、微軟、阿里 Smart NIC為代表的國內外先驅者入局，初步構建起DPU的市場格局。

　　數據中心、網絡安全，DPU應用場景廣泛

　　DPU當前仍處于百家爭鳴的早期發展階段，各家廠商定義略有不同。目前市場主要接受的是NVIDIA對DPU的定義，即集數據中心基礎架構于芯片的通用處理器。從當前的行業應用來看，DPU與Arm架構及其它的SoC組件密切配合;結合了符合行業標準的、高性能及軟件可編程的多核CPU;結合了高性能網絡接口，能以線速或網絡中的可用速度解析、處理數據，并高效地將數據傳輸到GPU和CPU;搭載了靈活、可編程的加速引擎，可以卸載AI、安全、電信、存儲和機器學習等應用，并提升其性能。

　　DPU具有諸多不同于CPU和GPU的顯著優勢，其中，開放性集成功能尤為顯著。基于DPU的結構優勢，英偉達計劃在Bluefield-4產品實現將GPU集成至DPU中，進而實現數據中心的架構整合。英偉達DPU的軟件開發包DOCA，提供了統一的面向各種應用的編程接口，讓幫助用戶在無需關注DPU的底層硬件接口的情況下直接對硬件進行編程。

　　DPU的出現也實現了以數據為中心的業務和基礎設施操作的分離，大幅降低了業務的長尾延時，對實現安全的、裸性能的、云原生的下一代大規模計算起到了至關重要的作用。由此，數據中心和云計算、網絡安全、高性能計算及AI、通信及邊緣計算、數據存儲、流媒體等成為DPU的主要應用場景。

　　首先，在數據中心和云計算領域，DPU可廣泛應用于物理機、虛擬化、容器化、私有云、公共云、混合云等各個方面。例如，DPU可為SDN和虛擬化應用提供硬件加速;在大規模數據中心中，將CPU上運行的通信和虛擬化操作卸載到DPU上，亦可為用戶提供應用加速附加價值;OVS等Hypervisor、各種容器框架在DPU上運行，可實現控制平面和業務的分離，保障業務安全性。

　　其次，在網絡安全領域，DPU可應用在分布式安全、下一代防火墻技術(NGFW，Next generation firewall)、微分段技術(Micro-segmentation)等方面。例如，DPU可以將數據加密/解密(如IPSec、TLS等)操作、深度包檢測(DPI)等安全相關業務操作從CPU卸載到網卡，可大幅提升應用的性能，降低CPU負載，支持靈活的網絡可編程性。

　　再次，在高性能計算及AI領域，DPU可應用于云原生超級計算，深度學習推薦系統加速等方面。例如，配合NIVDIA Merlin處理深度學習推薦系統加速任務，DPU可極大提升產品數據處理與運行效率，幫助用戶實現更快的產品開發和迭代。

　　除上述場景外，DPU還可應用于超融合架構(HCI，Hyper Converged Infrustructure)、彈性塊存儲、實例存儲等數據存儲場景，視覺高品質、8K視頻、內容分發網絡(CDN，Content Delivery Network)等流媒體場景。

　　頭部芯片企業、云服務商入局，構建DPU藍海市場

　　DPU出現時間不長，英偉達、英特爾等服務器芯片頭部企業與AWS、阿里巴巴、華為在內的各大云服務商是DPU這一賽道的主要參與者。各個企業分別推出自己的DPU產品與解決方案，構建起當前的DPU產業格局。提定義、提方案，是當前進入DPU賽道的廠商們做的主要工作，起步期的DPU仍呈現藍海市場。

　　全球DPU市場競爭格局

　　由于當前正處于DPU發展早期，各大廠商強調落地和生態打造。在智能網卡方案的逐步成熟、全球通用服務器出貨量的穩定增長、L3級別智能駕駛汽車的技術落地等諸多行業趨勢的推動下，全球DPU產業市場規模呈現逐年增長的趨勢。Intel、NVIDIA等廠商的DPU大規模量產將促使DPU市場在2023-2024年迎來爆發式增長。據統計，2020年全球DPU產業市場規模達30.5億美元，預計到2025年，這一數據將超過245.3億美元。

　　中國擁有全球規模最大的網民數量和線上生態。數據的大爆發推動了互聯網產業對算力的需求，這使得DPU在中國市場有著巨大的發展潛能。首先，在確保網絡安全方面，由于DPU具有得天獨厚的優勢，可實現數據安全到數據中心安全全覆蓋，這與中國逐漸重視網絡安全的產業趨勢相契合，拓展出巨大的市場發展空間。其次，DPU可解決“CPU做不好，GPU做不了”的問題，例如網絡協議處理、數據安全、算法加速等，與之相對應的數據中心和云計算恰恰在中國具有具有相當大的市場規模。

　　得益于數據中心升級和邊緣計算、新能源汽車、IoT、工業物聯網等產業的發展所帶來的需求增長，預計中國DPU市場亦將在2023~2024年迎來爆發式增長。據統計，2020年中國DPU產業市場規模僅3.9億元人民幣，而到2025年，這一數值將超過565.9億元。

　　結構更通用、編程更易用

　　多功能集成、更便利的數據中心架構整合是DPU的獨特優勢。在未來的一定時期內，DPU還將繼續發揮其優勢，具有三方面發展趨勢。

　　第一，結構通用化，功能多樣化。DPU芯片的體系結構將向通用、專用兩方面并舉發展。一方面，結構更加通用，DPU通過定義軟件生態和系統的可用性，可使其承載更復雜的業務生態。另一方面，DPU有望成為智能網卡的下一代核心引擎，將擁有執行協議處理、數據安全、算法加速等多樣化的專用任務。

　　第二，應用廣泛化，場景豐富化。未來，DPU將承載更加豐富的應用場景，例如作為主機CPU的卸載引擎，釋放其算力至應用;成為新的數據網關，將安全隱私提升到一個新的高度;成為存儲的入口，將分布式的存儲和遠程訪問本地化;成為算法加速的沙盒，成為靈活的加速器載體。因此相比傳統的智能網卡有著更加豐富的應用方向，云計算、網絡安全、高性能計算及AI、通信及邊緣計算、數據存儲及流媒體等。

　　第三，編程易用化，生態成熟化。DPU將在未來的開發中擁有通用且易用可編程平臺，更方便的通過中間件和接口實現快速開發，更加強調通用、無縫銜接、可遷移、可直接調用，其生態也將愈加成熟。

　　來源：中國電子報、電子信息產業網   作者：孫卓異