*本文援引于报告：《2022年中国DPU行业白皮书》，即将发布于头豹科技创新网。
01
CPU算力释放遇瓶颈，DPU将成为算力释放的关键芯片
随着摩尔定律日益趋近极限，CPU的性能增长速度也开始减慢，但是在5G、智能驾驶、元宇宙等领域高速发展之下，计算需求大幅度增长，与此同时，网络带宽也在不断提升，从而导致了算力供需的错配以及数据处理需求提升。为了解决供需错配的问题与满足数据处理的需求，DPU（Data Process Unit，专用数据处理器）应运而生。
DPU能够卸载 CPU 的基础层应用（如网络协议处理、加密解密、数据压缩等），从而释放CPU低效应用端的算力，将CPU算力集中在上层应用。区别于GPU，DPU主要用于对数据解析与处理，提高数据接发的效率，而GPU则是专注于数据的加速计算。因此，DPU将有望成为释放CPU算力新的关键芯片，并与CPU、GPU形成优势互补，提高算力天花板。此外，基于芯片自身的属性，除了卸载CPU负载以外，DPU还能应用于数据网关、储存的入口、算法加速的沙盒。
02
资本与客户加持，未来中国DPU行业市场规模将达千亿级
资本对赛道看好、客户开始进入测试阶段，中国DPU行业进入高速发展期。放眼全球，DPU已在数据中心、通信及网络安全等领域加速渗透，客户已开始进行产品适配验证，准备投入应用。国际芯片巨头也纷纷开始布局DPU芯片业务，2020年NVIDIA收购Mellanox、2021年Intel推出IPU以及2022年AMD收购Pensando，DPU行业的崛起趋势已经明确。在此阶段，国内公司也面临着巨大的行业机遇与挑战：机遇在于国内公司将有望参与到新技术新应用的定义；挑战则在于大规模商业化方向仍待探索与验证、试错成本大。
目前部分国内公司已与国内大客户签订合同，进行产品、方案测试和引入，而客户是公司积累DPU推动商业化的经验的关键；DPU稳定性要求高、导入周期长，若验证成功，公司将与客户深度绑定，形成客户壁垒，进一步提升国内公司的影响力。整体上，国内DPU公司已具备把握机遇的能力，中国DPU市场进入高速发展期。
中国市场巨大DPU需求潜力即将释放，未来市场规模可达千亿级。中国DPU市场规模主要受两大核心增长动力所驱动：东数西算工程与数字化趋势。一方面，东数西算工程核心在于数据中心的算力资源配置优化，而DPU则能通过对网络、储存、算力等资源的有效调度，从而提升计算效率，能够较好地满足算力资源优化的需求。数据中心领域的主要客户云厂商与运营商的需求已确定，未来1-2年内市场将逐步放量。
另一方面，DPU所能触及的行业广泛，在全产业数字化转型趋势之下，DPU覆盖领域将从数据中心逐步向智能驾驶、网络安全、网络储存等领域渗透，而中国则是需求量最大的市场，市场规模潜力巨大。仅在中国数据中心领域，DPU市场规模将于2025年突破200亿元人民币，而综合多个领域的需求，预计未来中国DPU市场规模将达千亿级。
03
DPU 应用于数据中心、通信及网络安全，未来或将进一步拓展至自动驾驶、人工智能和元宇宙等领域
目前DPU主要应用于数据中心、通信及网络安全等领域。网络、存储与安全是DPU的三大功能应用，以互联网公司为首的云厂商，其存储在数据中心的庞大数据量对于DPU的网络虚拟化、存储虚拟化及安全加速能力有着显著的需求；5G建设的推进、千兆网的普及，通信运营商采用的CPU解决方案已无法负载现有的业务量；金融机构及大型央企则对防火墙、路由器以及负载均衡等网络安全的应用有需求…技术的演进、功能的迭代，上述应用领域的计算需求随数据量的爆炸式增长而显著提升，传统 CPU 已不堪重负。DPU能通过从服务器 CPU 中卸载基础设施任务，让尽可能多的CPU算力集中进行必要的工作。同时 DPU 芯片更优的硬件加速功能，相较于 CPU 能够以更快的速度运行基础设施。并且，DPU将传统分散运行在操作系统内和用户态的安全策略统一整合到底层的硬件中执行，将网络数据和应用数据收缩到智能网卡进行统一防护和管理，并提供灵活的数据路径监控和可视化的流量服务，配合加密算法，在CPU 数据受到破坏时，实现从数据传输到用户数据的立体化防护。
未来，DPU将向自动驾驶、元宇宙及人工智能等新兴应用领域延伸。如在智能驾驶领域， ADAS渗透率的上升使得单车日内产生的数据量多达1TB，若采用DPU解决方案，将大幅提高算力。随着DPU 厂商对应用场景的拓展，DPU 解决方案也将会对人工智能、元宇宙企业和新势力造车等领域进行渗透。总之，所有高带宽、低延时、数据密集的计算场景，DPU都将发挥巨大的作用。
04
中国DPU行业中厂商各具优势，形成百舸争流的竞争格局
面对愈加确定的需求，中国DPU行业中的企业依照自身优势和对不同场景的理解，对DPU 进行布局。中科驭数的DPU产品是以KPU为运算核心，以高速传输和存储总结为接口，弱通用化控制的数据面领域专用处理器，其产品主要针对金融领域；大禹智芯专注PCIe技术栈的边缘，其技术理念是数据从网卡进入其设计的XPU后，分发给CPU、GPU、SSD。按其架构，在XPU为中心的架构中，只需要提供基本的网络协议功能即可，适用于低成本、低延迟的应用场景；在去年12月，云豹智能发布全功能云霄DPU网卡，全面支持裸金属、虚拟机和容器服务资源一体化和性能加速，主要基于FPGA方案；星云智联专注于数据中心基础互联通信架构和DPU芯片研发，其正在研发的DPU将在IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）和PaaS（Platform as a Service，平台即服务）之间形成独立的CaaS（Communication as a Service，通信即服务）层，可以简化IaaS，提升资源利用率。在众多中国DPU 厂商中，表现最为亮眼的还属芯启源，其DPU产品采用基于网络处理器的NP-SoC架构，针对超大规模电信和企业级的智能网络提供核心芯片和系统，NP-SoC架构能够以最高的能效比完成网络报文的处理。其产品形态包括有智能网卡、标准网卡、路由器、交换机等，未来还会有裸金属形态的DPU、网络安全DPU等。同时，芯启源拥有高端自研EDA工具，DPU+EDA 双轮驱动，使得其在众多DPU企业中形成了差异化优势。
05
构建生态是国内DPU公司实现发展的关键，具备生态能力的公司将是推动行业发展的主力军
DPU公司竞争的核心在于应用场景的深刻理解。DPU市场的广度源于多种场景应用的延伸，在不同应用场景，客户都有着不同架构与功能优化的需求，而对应用场景的深刻理解则将决定DPU公司绑定客户能力，进一步影响公司竞争力。拥有生态能力的DPU公司能够通过多方合作，显著提高应用场景方案能力，从而提升竞争力。
具备生态能力的国内公司将是推动行业高速发展的主力军。高产品适配性与高方案灵活性是DPU实现发展的关键。通过构造生态，公司能够更好地满足产品适配性与方案灵活性的要求。不同客户所配置的硬件不同，且应用场景需求也存在差异，公司通过产品生态提高产品适配性，使客户能够更容易接受产品的同时，也能提高产品所能形成的性能效果；利用软件生态的优势，公司能够灵活地针对不同应用场景的客户提供解决方案。此外，公司通过构建社区生态，能够提高自身知名度与影响力。因此，生态的构造能够更好地提高公司产品能力与市场影响力，从而提高公司发展的速度与质量。而在公司实现高质量发展的同时，行业也将实现高速发展。
半导体行业的摆钟已经开启了DPU的黄金时段，DPU的出现，是时代的必然。与CPU和GPU不同，全球范围来说，DPU目前在技术标准和生态方面都处于早期阶段，并未出现绝对的领先者。中国具备相对丰富的数据资产，且本土厂商具有本地化运营的优势，在这一赛道中，业界呼吁着有中国芯片厂商脱颖而出。
为挖掘中国DPU行业价值与发展机遇，头豹研究院将于5月10日发布《2022年中国DPU行业白皮书》，敬请期待。