DPU：第三颗主力芯片 为CPU“减负”

2020年，半导体行业圈有了新的热点——DPU（Data Processing Unit，数据处理器）。自被英伟达CEO黄仁勋称为“数据中心第三颗主力芯片”后，DPU就以惊人的速度崛起，成为整个行业甚至整个社会的关注重点。

到2023年，经过三年的发展，DPU呈现出新的格局：自研、初创DPU芯片发展突飞猛进，DPU应用开始逐渐落地，ChatGPT等AIGC应用对高算力的需求，进一步推动了DPU发展。

世界排名前五的芯片公司都在DPU赛道占位，DPU成了“兵家必争之地”。据赛迪顾问发布的数据，预计到2025年全球DPU产业市场规模将超过245.3亿美元（约1771亿人民币），DPU市场有望实现跳跃式增长，迎来黄金发展期。

2023年的DPU格局如何?未来如何发展？8月4日，北京将举行“第三届DPU峰会”，将有来自中国工程院、电信运营商、传统芯片厂商、初创公司等在内的30多位资深行业代表，分享国内外DPU最新进展与实践。

DPU：为CPU“减负”

人类发展经历了三次大分工，群居生活中，为了使群体更能生存下去需要加快工作效率，因而产生了分工。马克思主义认为，社会分工是生产力发展的结果，促进着生产力的发展。

而缩小到计算机这一相对微观的视角，在冯诺依曼架构这一以计算和存储为核心、CPU居于中心地位的传统架构下，CPU作为“大管家”，统一调度所有基础资源：网络数据包收发过程中需要CPU参与协议栈的处理，GPU所处理的数据也需要CPU来协调。虚拟化、存储、网络、加解密、压缩解压…都要经过CPU处理。

（冯诺依曼架构）

但这并不总是效率最高的方式。CPU的定位是通用计算，在一些特定领域，CPU的效率远不及一些专用芯片，比如在I/O密集的应用场景中，智能网卡的数据传输效率更高。

随着生成式人工智能、数据科学、自动驾驶、元宇宙等新兴应用的加速落地，全球各行各业对大规模算力的需求急速攀升，算力正逐步成为新时代的核心生产力，CPU越来越难以负担一些复杂的计算，需要进行任务分工。

举个栗子。

从前有个冯诺依曼餐馆，刚开业时顾客少，只需要CPU一个员工即可，作为一个通用的CPU，他身兼数职，顾客点菜沟通——收银——做菜——传菜——收拾——备菜都是CPU完成，CPU一条龙处理贼顺畅！

随着店铺口碑建立顾客增多，CPU越来越忙。CPU的薪资是1.5万一个月，作为本店的大厨，其实他更擅长做菜，让他分时分力做小二的活计太浪费。并且有些顾客有特殊需求，需要有更多服务技巧的小二去接待，擅长做菜的CPU并没有用武之地。于是，冯诺依曼餐馆招了1名收银员DPU（3000元/月），专门负责点菜沟通和收银；招了1名店小二GPU（3500元/月），负责传菜、收拾和备菜。CPU发挥自己的特长，专注于菜品研制和做菜。这样一重新分工，餐馆的工作效率和服务质量蹭蹭提高，生意越来越好了！

（CPU-DPU-GPU分工协作）

正如开餐馆一样，重新分工后，CPU负责整个IT生态的定义及处理通用计算任务，GPU负责数据并行的任务如图形图像、深度学习、矩阵运算等加速计算任务，DPU则承担起安全、网络、存储和AI等其它专用业务的加速处理。DPU与CPU、GPU地位平等，相互交互、相互协调来完成计算任务。DPU专门负责IO的处理和数据传输（点菜收银），这些以前由CPU处理的工作被卸载，让CPU可以专注于业务的计算（做菜），从而提升系统的整体效率。

（DPU主要任务）

2023年DPU格局

2023年DPU赛道继续大热，芯片巨头、初创公司、云厂商、传统设备厂商纷纷开始发力DPU，推出新的产品或解决方案。

在DPU技术路线上，各家选择略有不同。DPU有ASIC、FPGA和SoC三种实现路径，在成本、编程简易性和灵活性方面各有利弊。业内人士透露，目前DPU主流的市场方案包括以Arm核为主的架构、FPGA+CPU架构，以及SoC架构，前两者已经在云计算厂商得到批量部署，整体看SoC方案则是今后的趋势。

DPU的主要场景是数据中心，潜在客户主要是云厂商。目前，包括阿里、腾讯等在内的大型公有云厂商，都通过自研或投资加入DPU赛道；私有云厂商需求复杂，DPU产品需要与业务场景紧密相关，谁能吃透客户业务场景、跟用户走得更近、谁的定制能力更强，机会就越大。

除数据中心以外，智能驾驶、数据通信、网络安全等也是DPU的下游应用领域。未来，智能驾驶每个车机节点都可视为小型数据中心，并将产生大量的数据处理、转发、交换和存储需求，每辆智能驾驶汽车都有望配备DPU。

总体而言，DPU目前尚处于起步阶段，但可以确定的是，未来数年内DPU市场在全球将是一片蓝海。当前国内外DPU厂商基本处于相同的发力节点，‍任重而道远，国内DPU厂商需要加强与云厂商、产业链上下游厂商等各方的深度合作，携手打造更好、更开放的DPU生态。






审核编辑：刘清