AIoT之?dāng)?shù)據(jù)中心芯片的詳細(xì)分析

智慧城市的基石是數(shù)據(jù)中心，是AIoT的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，所涉及硬件、軟件、技術(shù)、數(shù)據(jù)和場景十分復(fù)雜。智慧城市最明顯的特征是需求碎片化，數(shù)據(jù)中心對(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理能力至關(guān)重要，現(xiàn)有的CPU（通用處理器）從架構(gòu)層面就受限，已經(jīng)難以有效應(yīng)對(duì)新需求。

前段時(shí)間阿里云發(fā)布了一款云數(shù)據(jù)中心專用處理器CIPU（Cloud infrastructure Processing Units）后，騰訊積極應(yīng)對(duì)，除了自研的玄靈芯片，還投資了DPU公司云豹智能（新聞源：晚點(diǎn)LatePost），兩條腿走路繼續(xù)加注數(shù)據(jù)中心大芯片。DPU （Data Processing Unit，數(shù)據(jù)處理器），成了每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)&云服務(wù)巨頭的必爭之技，除了自研軍團(tuán)的的亞馬遜、谷歌、阿里巴巴、騰訊，也有投資軍團(tuán)的美團(tuán)、字節(jié)跳動(dòng)和百度。

圖1、阿里云發(fā)布CIPU（圖源：阿里云）

無論是CPU、GPU、CIPU還是DPU，其本質(zhì)都是處理器，DPU針對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的技術(shù)架構(gòu)和性能有調(diào)優(yōu)，是針對(duì)當(dāng)前ICT基礎(chǔ)設(shè)施中傳統(tǒng)芯片技術(shù)架構(gòu)無法滿足的底層數(shù)據(jù)、邊緣數(shù)據(jù)處理任務(wù)（包括網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全等）發(fā)展需求而孕育并經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案，彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)性能與計(jì)算性能的老牛拉新車式的巨大差距，DPU也被稱為是繼CPU、GPU之后的第三引擎。搭載DPU的數(shù)據(jù)中心，從網(wǎng)絡(luò)端向主機(jī)內(nèi)部延伸，從而實(shí)現(xiàn)了流量調(diào)度、I/O路由、加速，并成為真正的Fabric端點(diǎn)。

圖2、網(wǎng)絡(luò)性能和計(jì)算性能的差距一直在擴(kuò)大

DPU的功能特性總結(jié)如下：

1、通過一個(gè)或多個(gè)25GE、100GE到200GE接口的高速連接；

2、高速數(shù)據(jù)包處理；

3、基于ARM或MIPS的CPU多核處理處理器（例如8個(gè)64位Arm CPU內(nèi)核）；

4、支持DDR4、HBM和DDR5 RAM的內(nèi)存控制器；

5、靈活、可編程的加速引擎（存算一體、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等）；

6、高速PCI Express Gen 4支持；

7、安全功能；

8、自定義操作系統(tǒng)與主機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)分離。

圖3、DPU功能特性（圖源：智能計(jì)算芯世界）

“邊”是相對(duì)于“中心”的概念，指的是貼近數(shù)據(jù)源頭的區(qū)域。邊緣智能指的是將智能處理能力下沉至更貼近數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，就近提供智能化服務(wù)，從而滿足當(dāng)前市場對(duì)實(shí)時(shí)性、隱私性、節(jié)省帶寬等方面的需求，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，未來3~5年國內(nèi)邊緣計(jì)算市場有望比肩大數(shù)據(jù)市場，到2025年我國超50%的企業(yè)生成數(shù)據(jù)將在邊緣數(shù)據(jù)中心處理，至少50%新建物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在邊緣使用容器進(jìn)行應(yīng)用程序生命周期管理，市場規(guī)模將達(dá)到萬億元級(jí)別，DPU的應(yīng)用前景廣闊。

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圖4、中國邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)量與市場規(guī)模

（圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）

另據(jù)頭豹研究院預(yù)測，中國DPU市場規(guī)模預(yù)計(jì)將在2025年達(dá)到37.4億美元。全球DPU市場規(guī)模2025年預(yù)計(jì)將達(dá)到135.7億美元，增長率和增速都很高。

圖5、中國DPU市場規(guī)模2020-2025年預(yù)測

（圖源：頭豹研究院）

DPU芯片原廠，可分為傳統(tǒng)芯片巨頭、初創(chuàng)公司、自研DPU的頭部云服務(wù)商。

國外的有英特爾、博通、英偉達(dá)、賽靈思、Marvell、Netronome、Pensando、Fungible、Dream Big Semiconductor；云服務(wù)商自研芯片：亞馬遜、谷歌、微軟/Azure。

國內(nèi)的DPU芯片原廠又可劃分為：

第一梯隊(duì)：中科馭數(shù)、星云智聯(lián)、芯啟源、云豹智能；

第二梯隊(duì)：大禹智芯、益思芯、云脈芯聯(lián)、北中網(wǎng)芯、邊緣智芯；

云服務(wù)商：華為云、新華三、阿里云、京東云、騰訊云等。

另外百度，字節(jié)，美團(tuán)都有投資DPU原廠。

（注：DPU行業(yè)現(xiàn)狀可移步本期轉(zhuǎn)載的另兩篇專業(yè)研究報(bào)告，在此不展開。）

圖6、DPU原廠（圖源：特大號(hào)）

智能物聯(lián)AIoT萬億規(guī)模級(jí)的龐大市場，數(shù)據(jù)中心是不可忽視的市場之一，芯片和方案的國產(chǎn)替代未來可期。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺(tái)，過去數(shù)年已積累了物聯(lián)網(wǎng)芯片的優(yōu)勢(shì)貨源。我們聚焦服務(wù)元器件長尾客戶群，讓每一家芯片原廠或分銷商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，幫助工程師的方案選型、試樣及采購，為電子產(chǎn)業(yè)供需略盡綿薄之力。

審核編輯：符乾江