工业和信息化部主管 中国电子报社主办
收藏本站投稿

半导体

DPU蓝海市场,即将迎来产业大爆发

互联网、物联网、云原生等新兴数据处理场景的蓬勃发展给处理器行业带来了更高的要求。“CPU做不好,GPU做不了”的数据处理场景,要求企业推出更适用于特定行业的数据处理器。DPU(Data Processing Unit)便在这样的市场背景下应运而生。以英伟达、英特尔、微软、阿里 Smart NIC为代表的国内外先驱者入局,初步构建起DPU的市场格局。

数据中心、网络安全,DPU应用场景广泛

image001.png

图片来源:英伟达官网

DPU当前仍处于百家争鸣的早期发展阶段,各家厂商定义略有不同。目前市场主要接受的是NVIDIA对DPU的定义,即集数据中心基础架构于芯片的通用处理器。从当前的行业应用来看,DPU与Arm架构及其它的SoC组件密切配合;结合了符合行业标准的、高性能及软件可编程的多核CPU;结合了高性能网络接口,能以线速或网络中的可用速度解析、处理数据,并高效地将数据传输到GPU和CPU;搭载了灵活、可编程的加速引擎,可以卸载AI、安全、电信、存储和机器学习等应用,并提升其性能。

DPU具有诸多不同于CPU和GPU的显著优势,其中,开放性集成功能尤为显著。基于DPU的结构优势,英伟达计划在Bluefield-4产品实现将GPU集成至DPU中,进而实现数据中心的架构整合。英伟达DPU的软件开发包DOCA,提供了统一的面向各种应用的编程接口,让帮助用户在无需关注DPU的底层硬件接口的情况下直接对硬件进行编程。

DPU的出现也实现了以数据为中心的业务和基础设施操作的分离,大幅降低了业务的长尾延时,对实现安全的、裸性能的、云原生的下一代大规模计算起到了至关重要的作用。由此,数据中心和云计算、网络安全、高性能计算及AI、通信及边缘计算、数据存储、流媒体等成为DPU的主要应用场景。

首先,在数据中心和云计算领域,DPU可广泛应用于物理机、虚拟化、容器化、私有云、公共云、混合云等各个方面。例如,DPU可为SDN和虚拟化应用提供硬件加速;在大规模数据中心中,将CPU上运行的通信和虚拟化操作卸载到DPU上,亦可为用户提供应用加速附加价值;OVS等Hypervisor、各种容器框架在DPU上运行,可实现控制平面和业务的分离,保障业务安全性。

其次,在网络安全领域,DPU可应用在分布式安全、下一代防火墙技术(NGFW,Next generation firewall)、微分段技术(Micro-segmentation)等方面。例如,DPU可以将数据加密/解密(如IPSec、TLS等)操作、深度包检测(DPI)等安全相关业务操作从CPU卸载到网卡,可大幅提升应用的性能,降低CPU负载,支持灵活的网络可编程性。

再次,在高性能计算及AI领域,DPU可应用于云原生超级计算,深度学习推荐系统加速等方面。例如,配合NIVDIA Merlin处理深度学习推荐系统加速任务,DPU可极大提升产品数据处理与运行效率,帮助用户实现更快的产品开发和迭代。

除上述场景外,DPU还可应用于超融合架构(HCI,Hyper Converged Infrustructure)、弹性块存储、实例存储等数据存储场景,视觉高品质、8K视频、内容分发网络(CDN,Content Delivery Network)等流媒体场景。

头部芯片企业、云服务商入局,构建DPU蓝海市场

DPU出现时间不长,英伟达、英特尔等服务器芯片头部企业与AWS、阿里巴巴、华为在内的各大云服务商是DPU这一赛道的主要参与者。各个企业分别推出自己的DPU产品与解决方案,构建起当前的DPU产业格局。提定义、提方案,是当前进入DPU赛道的厂商们做的主要工作,起步期的DPU仍呈现蓝海市场。

全球DPU市场竞争格局

image003.png

本表格的各厂家核心处理器及技术路线详见《2021中国DPU行业发展白皮书》

数据来源:赛迪顾问,2021.11

由于当前正处于DPU发展早期,各大厂商强调落地和生态打造。在智能网卡方案的逐步成熟、全球通用服务器出货量的稳定增长、L3级别智能驾驶汽车的技术落地等诸多行业趋势的推动下,全球DPU产业市场规模呈现逐年增长的趋势。Intel、NVIDIA等厂商的DPU大规模量产将促使DPU市场在2023-2024年迎来爆发式增长。据统计,2020年全球DPU产业市场规模达30.5亿美元,预计到2025年,这一数据将超过245.3亿美元。

image005.png

数据来源:赛迪顾问,2021.11

中国拥有全球规模最大的网民数量和线上生态。数据的大爆发推动了互联网产业对算力的需求,这使得DPU在中国市场有着巨大的发展潜能。首先,在确保网络安全方面,由于DPU具有得天独厚的优势,可实现数据安全到数据中心安全全覆盖,这与中国逐渐重视网络安全的产业趋势相契合,拓展出巨大的市场发展空间。其次,DPU可解决“CPU做不好,GPU做不了”的问题,例如网络协议处理、数据安全、算法加速等,与之相对应的数据中心和云计算恰恰在中国具有具有相当大的市场规模。

得益于数据中心升级和边缘计算、新能源汽车、IoT、工业物联网等产业的发展所带来的需求增长,预计中国DPU市场亦将在2023~2024年迎来爆发式增长。据统计,2020年中国DPU产业市场规模仅3.9亿元人民币,而到2025年,这一数值将超过565.9亿元。

image007.png

数据来源:赛迪顾问,2021.11

结构更通用、编程更易用

多功能集成、更便利的数据中心架构整合是DPU的独特优势。在未来的一定时期内,DPU还将继续发挥其优势,具有三方面发展趋势。

第一,结构通用化,功能多样化。DPU芯片的体系结构将向通用、专用两方面并举发展。一方面,结构更加通用,DPU通过定义软件生态和系统的可用性,可使其承载更复杂的业务生态。另一方面,DPU有望成为智能网卡的下一代核心引擎,将拥有执行协议处理、数据安全、算法加速等多样化的专用任务。

第二,应用广泛化,场景丰富化。未来,DPU将承载更加丰富的应用场景,例如作为主机CPU的卸载引擎,释放其算力至应用;成为新的数据网关,将安全隐私提升到一个新的高度;成为存储的入口,将分布式的存储和远程访问本地化;成为算法加速的沙盒,成为灵活的加速器载体。因此相比传统的智能网卡有着更加丰富的应用方向,云计算、网络安全、高性能计算及AI、通信及边缘计算、数据存储及流媒体等。

第三,编程易用化,生态成熟化。DPU将在未来的开发中拥有通用且易用可编程平台,更方便的通过中间件和接口实现快速开发,更加强调通用、无缝衔接、可迁移、可直接调用,其生态也将愈加成熟。

 

欢迎关注赛迪顾问与英伟达联合发布的《2021中国DPU行业发展白皮书》

白皮书链接:https://www.nvidia.cn/networking/resources/ccid-dpu-whitepaper/ 

责任编辑:姬晓婷


声明

1、本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2、本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3、作者投稿可能会经我们编辑修改或补充;4、如本站的文章或图片存在版权,请拨打电话010-88558835进行联系,我们将第一时间处理。

相关链接

视频

专题

2021年上半年中国家电市场报告

8月9日,中国电子信息产业发展研究院(又称赛迪研究院)发布了《2021年上半年中国家电市场报告》(以下简称《报告》)。《报告》显示,2021年上半年,我国家电市场加速回暖,零售额达4293亿元,同比增长16.3%;家电消费进一步向线上迁移,电商渠道对家电零售的贡献率达53.65%;家电产品均价普遍提升,高端家电销售热度不减,有效促进了消费升级...

新思想引领新征程·红色足迹

党的十八大以来,习近平总书记在地方考察调研时多次到访革命纪念地,强调要从中国革命历史、优良传统和精神中汲取养分。追寻红色足迹,感悟初心使命。即日起,本报推出“新思想引领新征程·红色足迹”专栏,跟随习近平总书记的红色足迹,访当事人、忆当年事,重温总书记的重要论述和重要指示精神,生动回顾红色圣地光荣的革命历史、优秀的革命传统...

聚焦2021年全国两会

3月5日,第十三届全国人民代表大会第四次会议在北京人民大会堂开幕。党和国家领导人习近平、李克强、汪洋、王沪宁、赵乐际、韩正、王岐山等出席,栗战书主持大会。初春的北京,处处生机盎然。第十三届全国人民代表大会第四次会议5日上午在人民大会堂开幕。近3000名全国人大代表肩负人民重托出席大会,认真履行宪法和法律赋予的神圣职责。

2021年全国工业和信息化工作会议

12月28-29日,全国工业和信息化工作会议在京召开。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,认真落实习近平总书记重要指示批示精神和中央经济工作会议部署,总结2020年工业和信息化工作,分析形势,部署2021年重点工作。工业和信息化部党组书记、部长肖亚庆作工作报告。

世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

会议

2021世界VR产业大会云峰会

10月19日—20日,由工业和信息化部和江西省人民政府共同主办的2021世界VR产业大会云峰会在南昌举办。国务委员王勇出席大会开幕式并发表讲话,江西省委书记易炼红,工业和信息化部副部长王志军,江西省委常委、南昌市委书记李红军出席开幕式并致辞。

2021世界显示产业大会

6月17日,由工业和信息化部、安徽省人民政府共同主办的2021世界显示产业大会在合肥市开幕。安徽省委书记李锦斌出席开幕式并宣布大会开幕,安徽省省长王清宪、上海合作组织秘书长弗拉基米尔·诺罗夫、工业和信息化部副部长王志军出席开幕式并先后致辞。

2021世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

5月8日-10日,由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办的2021世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会在广州召开。5月9日,广东省委书记李希出席开幕式,工业和信息化部部长肖亚庆、广东省省长马兴瑞、国家广播电视总局副局长孟冬、中央广播电视总台编务会议成员姜文波出席开幕式并致辞。

CITE2021第九届中国电子信息博览会开幕论坛

4月9日,第九届中国电子信息博览会(简称CITE2021)在深圳举办。深圳市人民政府市长陈如桂、广东省人民政府副秘书长陈岸明、工业和信息化部电子信息司司长乔跃山出席开幕式并先后致辞。

2020世界显示产业大会

11月20日,由工业和信息化部、安徽省人民政府共同主办的2020世界显示产业大会在合肥市举行。在开幕式上,工业和信息化部部长肖亚庆、韩国驻华大使张夏成发表视频致辞。安徽省委副书记、省长李国英,工业和信息化部副部长王志军出席开幕式并致辞。

2020世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

11月2日,由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办的2020世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会在广州市召开。广东省委书记李希出席开幕式,省长马兴瑞出席并致辞。国家广播电视总局局长聂辰席、工业和信息化部副部长王志军、中央广播电视总台副台长蒋希伟出席开幕式并致辞。

世界显示产业大会

本周排行