隨著人工智能、云計算、大數據分析、深度學習等新興領域的不斷探索與演進，全球各行各業對大規模算力的需求也急速攀升，帶動了科技產業不斷地尋求新的大規模算力來源。被英偉達首席執行官黃仁勛喻為未來計算的三大支柱之一的DPU(數據處理器)，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的設計與應用，為云計算與數據中心提供新的加速計算模型。

　　DPU通過卸載、加速和隔離基礎設施工作負載來提高數據中心的性能、效率與安全性，有效幫助釋放CPU核心去運行業務應用程序。由于DPU連接主機系統，支持專用工作負載加速器和數據包處理等功能，DPU中的處理器能否提供出色的每瓦性能至關重要。據記者了解，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的設計廠商大部分都選用Arm核心進行開發，為云計算算力頂起一片天。

　　市場駛入快車道 Arm占領新機

　　2019年，英偉達以69億美元的價格收購以色列網絡芯片公司Mellanox，并于同年推出BlueField-2 DPU，自此拉開DPU高速發展的序幕。據賽迪顧問《中國DPU行業發展白皮書》對全球市場統計，預計2025年全球DPU產業市場規模將超過245.3億美元，復合增速達51.73%，全球市場的爆發式增長階段將出現在2023-2024年。市場報告顯示DPU已進入快車道，產業鏈上下游也正在該領域積極布局。

　　當前市場上主要的DPU技術路線分為基于FPGA的DPU產品，以及采用Arm架構的DPU SoC產品。不同技術實現在成本、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、低成本等優勢，必然成為未來 DPU 發展的主流方向。目前，市場上DPU SoC的主流方案也開始以 Arm Neoverse 平臺為設計基礎。

　　Arm業務拓展副總裁鄒挺對《中國電子報》記者表示：“一般來說，基于Arm架構的DPU SoC的板卡功耗只有基于FPGA架構DPU卡的三分之一。” 據悉，FPGA芯片的功耗本來就高，基于FPGA設計的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，益加突出DPU SoC設計的板卡在功耗上的優勢。此外，在這兩種技術實現方式中對比，基于DPU SoC設計的板卡在成本方面也極具競爭力。

　　鄒挺進一步表示，隨著全球數字經濟的高速發展，越來越多的數據需要被處理，近期大熱的 ChatGPT，也離不開背后龐大的基礎算力支持，同時對網絡帶寬提出更高要求，推動帶寬從200Gbps邁進400Gbps。

　　“基于Arm Neoverse 平臺所設計的DPU SoC，可在一顆芯片內部集成高性能CPU核心，同時集成了網絡、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據報文轉發，完成大規模存儲報文的處理，同時還負責 Hypervisor及主機管控的卸載。網絡、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內部，CPU核心和網絡、存儲功能的相互配合，能夠達到下一代數據中心DPU 100Mpps網絡轉發和10Miops存儲的性能指標。”鄒挺說。

　　始于云計算 應用于多樣化市場

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

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

　　DPU“大市場”的迅速發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廠商研發出來的DPU架構和功能都不一樣，也沒有統一的標準。比如，有的廠商注重強化I/O能力;有的廠商關注路由轉發;有的廠商重視存儲卸載;還有的廠商更關注安全加密。基于Arm架構的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。一部分是網絡、存儲和安全加速，這部分功能主要由DPU廠商去實現，體現了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、數據中心服務器等多樣化市場，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設施市場的相關特性，包括48比特的物理地址空間、I-Cache一致性、更大的L2 Cache、與互聯總線直接相連等特性。此外，Arm還提供相關的系統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產品的同時，不少廠商也希望開發出滿足自身業務需求的定制化DPU產品。對此，鄒挺認為，DPU SoC 將會是最終DPU產品的普遍形態。他表示，由于在能耗和性能等方面具備優勢，Neoverse 平臺，特別是 N 系列平臺，將成為DPU SoC 方案的最佳選擇。

　　Arm國內生態伙伴迎來DPU黃金發展期

　　這波DPU掀起的科技浪潮，在海內外正如火如荼地推進中，其中，多數產品采用了Arm架構的DPU SoC形態面市。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產品中采用Arm Cortex-A78 內核，該產品也被 Oracle 云基礎設施選擇作為其網絡堆棧的最新部分，用于從CPU 卸載數據中心任務。

　　值得一提的是，中國作為發展最為迅速的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用場景。根據賽迪顧問發布的數據，中國DPU市場規模在2023年將超過300億元，有望實現跳躍式增長，迎來黃金發展期。

　　“中國是Arm最重要的市場之一，我們將持續地為中國市場的合作伙伴提供對應的技術支持，孵化更多創新應用。”鄒挺說，在芯片本土化浪潮中，以DPU為代表的領域涌現出了大量具有發展潛力的國內初創公司，這也為Arm與更多國內廠商進行技術交流、生態對接提供了重要機遇。

　　據悉，作為國內DPU行業獨角獸企業的云豹智能也正投入新一代DPU SoC解決方案的開發中，計劃為云計算和數據中心的服務商構建更加經濟、高效、智能的云計算平臺。通過自身在DPU領域的技術領先優勢，結合Arm Neoverse平臺所帶來的技術優勢為根基，云豹智能正與國內多家頭部云廠商及運營商開展緊密合作，為大規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質量和業務靈活性，降低整體投入，引領數據中心向算網融合持續演進。

　　作者：張依依　　來源：中國電子報、電子信息產業網