AIoT之数据中心芯片的详细分析

智慧城市的基石是数据中心，是AIoT的重点领域之一，所涉及硬件、软件、技术、数据和场景十分复杂。智慧城市最明显的特征是需求碎片化，数据中心对于网络数据的处理能力至关重要，现有的CPU（通用处理器）从架构层面就受限，已经难以有效应对新需求。

前段时间阿里云发布了一款云数据中心专用处理器CIPU（Cloud infrastructure Processing Units）后，腾讯积极应对，除了自研的玄灵芯片，还投资了DPU公司云豹智能（新闻源：晚点LatePost），两条腿走路继续加注数据中心大芯片。DPU （Data Processing Unit，数据处理器），成了每个互联网&云服务巨头的必争之技，除了自研军团的的亚马逊、谷歌、阿里巴巴、腾讯，也有投资军团的美团、字节跳动和百度。

图1、阿里云发布CIPU（图源：阿里云）

无论是CPU、GPU、CIPU还是DPU，其本质都是处理器，DPU针对网络数据处理的技术架构和性能有调优，是针对当前ICT基础设施中传统芯片技术架构无法满足的底层数据、边缘数据处理任务（包括网络、存储、安全等）发展需求而孕育并经过验证的解决方案，弥补网络性能与计算性能的老牛拉新车式的巨大差距，DPU也被称为是继CPU、GPU之后的第三引擎。搭载DPU的数据中心，从网络端向主机内部延伸，从而实现了流量调度、I/O路由、加速，并成为真正的Fabric端点。

图2、网络性能和计算性能的差距一直在扩大

DPU的功能特性总结如下：

1、通过一个或多个25GE、100GE到200GE接口的高速连接；

2、高速数据包处理；

3、基于ARM或MIPS的CPU多核处理处理器（例如8个64位Arm CPU内核）；

4、支持DDR4、HBM和DDR5 RAM的内存控制器；

5、灵活、可编程的加速引擎（存算一体、人工智能、机器学习等）；

6、高速PCI Express Gen 4支持；

7、安全功能；

8、自定义操作系统与主机系统的操作系统分离。

图3、DPU功能特性（图源：智能计算芯世界）

“边”是相对于“中心”的概念，指的是贴近数据源头的区域。边缘智能指的是将智能处理能力下沉至更贴近数据源头的网络边缘侧，就近提供智能化服务，从而满足当前市场对实时性、隐私性、节省带宽等方面的需求，根据前瞻产业研究院预测，未来3~5年国内边缘计算市场有望比肩大数据市场，到2025年我国超50%的企业生成数据将在边缘数据中心处理，至少50%新建物联网项目在边缘使用容器进行应用程序生命周期管理，市场规模将达到万亿元级别，DPU的应用前景广阔。

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图4、中国边缘计算数据量与市场规模

（图源：前瞻产业研究院）

另据头豹研究院预测，中国DPU市场规模预计将在2025年达到37.4亿美元。全球DPU市场规模2025年预计将达到135.7亿美元，增长率和增速都很高。

图5、中国DPU市场规模2020-2025年预测

（图源：头豹研究院）

DPU芯片原厂，可分为传统芯片巨头、初创公司、自研DPU的头部云服务商。

国外的有英特尔、博通、英伟达、赛灵思、Marvell、Netronome、Pensando、Fungible、Dream Big Semiconductor；云服务商自研芯片：亚马逊、谷歌、微软/Azure。

国内的DPU芯片原厂又可划分为：

第一梯队：中科驭数、星云智联、芯启源、云豹智能；

第二梯队：大禹智芯、益思芯、云脉芯联、北中网芯、边缘智芯；

云服务商：华为云、新华三、阿里云、京东云、腾讯云等。

另外百度，字节，美团都有投资DPU原厂。

（注：DPU行业现状可移步本期转载的另两篇专业研究报告，在此不展开。）

图6、DPU原厂（图源：特大号）

智能物联AIoT万亿规模级的庞大市场，数据中心是不可忽视的市场之一，芯片和方案的国产替代未来可期。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台，过去数年已积累了物联网芯片的优势货源。我们聚焦服务元器件长尾客户群，让每一家芯片原厂或分销商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，帮助工程师的方案选型、试样及采购，为电子产业供需略尽绵薄之力。

审核编辑：符乾江