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電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）在1G/10G的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段，就已經(jīng)有了標準網(wǎng)卡NIC投入應(yīng)用，滿足基本的數(shù)據(jù)包傳輸和接收工作。但隨著云計算、虛擬化、機密計算等追求更高性能和更多功能的場景出現(xiàn)，傳統(tǒng)的網(wǎng)卡已經(jīng)無法滿足大家的需求，CPU需要進一步減輕在網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全負載，所以整個行業(yè)邁入了智能網(wǎng)卡階段。

在SmartNIC智能網(wǎng)卡階段，絕大多數(shù)產(chǎn)品都是基于FPGA打造的，但數(shù)據(jù)中心對IO性能要求越來越高，就連如今的這些網(wǎng)卡都需要參與更多的數(shù)據(jù)處理工作，也就慢慢轉(zhuǎn)向人們口中常說的DPU，在高速的NIC數(shù)據(jù)路徑上加入更多的處理器核心，靠軟件定義網(wǎng)絡(luò)。從2020年開始，DPU市場廣受資本市場追捧，不少廠商都在這個階段開啟了收購，然后紛紛將產(chǎn)品更名為xPU。

從技術(shù)路線上，DPU也被分成了三種，一種是NIC與FPGA或CPU核心依靠PCIe等技術(shù)相連的混合解決方案，另一種是NIC和處理器核心高度集成在一個SoC內(nèi)的方案，最后則是純粹的高度并行化FPGA方案。

然而到了2024年，DPU市場明顯達到了一個新的十字路口。首先DPU在超大規(guī)模云服務(wù)商的受歡迎程度越來越高，DPU也成了他們實現(xiàn)差異化最佳的方式之一。幾大DPU廠商仍在推陳出新，但由于產(chǎn)量、封閉等原因，我們還是沒能看到DPU以更大的規(guī)模在服務(wù)器上鋪開，即便是在應(yīng)用最多的超大規(guī)模云服務(wù)商的服務(wù)器上，其部署率也不過剛突破50%。

英偉達，DPU+SuperNIC

2019年3月，英偉達斥資69億美元收購了Mellanox，也因此收獲了其BlueField IP，并開始推行DPU的概念。GTC2020年上，英偉達很快就宣布了由他們打造的首個BlueField DPU卡BlueField-2，隨后又公開了將Ampere架構(gòu)的GPU集成在同一張卡上的BlueField-2X，利用GPU來提升其算力。

2021年，英偉達宣布了其最新的BlueField-3，集成了至多16個Arm A78核心，支持PCIe 5.0。但也就是從這一代開始，英偉達對于BlueField的定位出現(xiàn)了分支，也就是全新的SuperNIC。在英偉達的描述中SuperNIC又是一個用于提升網(wǎng)絡(luò)性能的設(shè)備，與SmartNIC、DPU和IPU聽起來好像也沒有什么不同。但SuperNIC專門針對AI加速網(wǎng)絡(luò)做了優(yōu)化。

BlueField DPU路線圖 / 英偉達

其中BlueField-3 DPU和過去的DPU產(chǎn)品定位保持一致，用于卸載和加速網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全和管理功能。而BlueField-3 SuperNIC則主要用于網(wǎng)絡(luò)活動更密集、需要大量并行運算的場景，也就是AI服務(wù)器/GPU服務(wù)器。

在拓展效率上，SuperNIC也要更強一些。比如在單個系統(tǒng)中，往往只能容納1到2個BlueField-3 DPU，卻可以容納至多8個BlueField SuperNIC。而且單個系統(tǒng)中，GPU與SuperNIC 1：1的比例能夠進一步提升AI服務(wù)器的效率。

今年即將推出的BlueField 4將進一步增加晶體管規(guī)模的同時，網(wǎng)絡(luò)性能將用于支持800Gbps的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。不僅如此，英偉達決心在其算力上實現(xiàn)巨大提升，從BlueField-3的1.5TOPS，直接暴漲到1000TOPS。

AMD，SmartNIC+Pensando

為了在服務(wù)器市場搶占更多的市場份額，我們可以看到AMD這幾年不斷地在CPU和GPU的設(shè)計上推陳出新，一點點地蠶食英特爾的市場份額，除此之外在SmartNIC和DPU領(lǐng)域，AMD也有所布局。

首先是SmartNIC，作為FPGA大廠，Xilinx在被AMD收購前已經(jīng)有了優(yōu)秀的Alveo系列SmartNIC產(chǎn)品陣容，尤其是在對延遲極為敏感的金融電子交易領(lǐng)域，AMD Alveo系列加速卡可謂一騎絕塵。以最新的Alveo UL3524為例，其收發(fā)延遲可以降低至3ns以下。

在DPU上，AMD也欲與英偉達、英特爾同臺競爭。2022年4月，AMD宣布斥資19億美元購買DPU廠商Pensando。Pensando作為市面為數(shù)不多的DPU廠商，主要優(yōu)勢在于極高的性能。從其路線圖上來看，目前AMD已經(jīng)實現(xiàn)了第一代DPU Capri（200G）和第二代Elba（400G）兩大DPU的量產(chǎn)。AMD去年也發(fā)布了基于其P4 DPU管線結(jié)合16個Arm A72核心的Giglio，在第二代的Elba DPU的基礎(chǔ)上對功耗和性能進行了進一步優(yōu)化。

Pensando DPU路線圖 / AMD

AMD預計在今年會發(fā)布第三代Pensando DPU，Salina。Salina將采用5nm工藝打造，實現(xiàn)兩倍于上一代的性能，與英偉達的BlueField 4一樣支持800G網(wǎng)絡(luò)。而且AMD在Pensando DPU上做好了前向兼容，節(jié)省了應(yīng)用程序開發(fā)所需的時間。

也正是在收購后不久，AMD就宣布其Pensando卡成為首批支持由戴爾、HPE和聯(lián)想等頭部服務(wù)器供應(yīng)商提供的VMware vSphere 8的DPU解決方案之一，在vSphere 的支持下，服務(wù)器的CPU網(wǎng)絡(luò)服務(wù)負載將進一步降低。除了服務(wù)器廠商之外，AMD Pensando也已經(jīng)收獲了Azure、IBM Cloud和Oracle Cloud等云服務(wù)客戶。

在AMD去年Q1的財報會議上，AMD提到他們的Pensando DPU正在為微軟的Azure提供加速連接服務(wù)。在支持的實例中，每個設(shè)備都部署了六個高性能的AMD Pensando DPU，所有用戶程序的虛擬機都能訪問這些DPU。微軟的加速連接作為一項vNIC租賃業(yè)務(wù)，用戶可以通過開啟該服務(wù)來改善網(wǎng)絡(luò)連接效率，相比傳統(tǒng)的SmartNIC而言，每秒連接數(shù)提升超過10倍。

大量普及卻“封閉”的DPU生態(tài)

要說市面上最為普及的DPU，那必定是亞馬遜的AWS Nitro系列產(chǎn)品，盡管亞馬遜并沒有用到DPU這個名字。2016年，亞馬遜收購了以色列公司Annapurna Labs，隨后就在內(nèi)部開啟了最早的自研服務(wù)器芯片計劃，Nitro。

截至今日，亞馬遜自研的AWS Nitro芯片已經(jīng)迭代了5個版本，AWS云服務(wù)上500多種實例都集成了AWS Nitro芯片?？紤]到AWS全球第一大云服務(wù)商的規(guī)模，AWS Nitro可謂是名副其實的第一大DPU。

然而，AWS Nitro是并不對外出售的，屬于AWS獨占的自研產(chǎn)品。很明顯，自研的DPU更能節(jié)省成本，并針對自己的服務(wù)器架構(gòu)量體裁衣，這樣一個大幅提高競爭力的產(chǎn)品，亞馬遜自然不會選擇對外出售。

采取同樣策略的基本是云服務(wù)廠商，包括阿里巴巴和微軟。阿里云的MoC卡/神龍芯片CIPU也是類似的產(chǎn)品，從2016年起，阿里巴巴就開始自研相關(guān)的虛擬化芯片了，直到2018年MoC卡的正式落地。2021年云棲大會，阿里云發(fā)布了第四代神龍架構(gòu)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)和存儲操作的完全硬件卸載，進一步增強存儲IO和網(wǎng)絡(luò)IO性能，并率先支持大規(guī)模的彈性RDMA加速。

去年年初，微軟正式宣布收購DPU開發(fā)商Fungible。這家DPU廠商一度陷入市場競爭較大，但產(chǎn)品難產(chǎn)的局面，此前被傳出售給Meta失敗后，已經(jīng)在采取裁員和縮減產(chǎn)品組合。隨著微軟收購后，其團隊都將加入微軟的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開發(fā)團隊。盡管收購至今，微軟還沒有拿出對應(yīng)的產(chǎn)品，但可以想象其DPU方案必定會廣泛用于Azure云服務(wù)器，從而拋棄第三方的方案，或是為后者統(tǒng)一接口。

寫在最后

據(jù)市場研究公司Dell'Oro Group的預測，從DPU概念興起的2020年到2028年，市場總值將維持25%的年復合增長率，其中絕大多數(shù)市場份額來自排名前四的美國云服務(wù)廠商，其次才是來自中國的前四大云服務(wù)廠商。

排除掉自研的云服務(wù)廠商們，DPU市場并不算大，在20億美元左右，但持續(xù)增長的勢頭并沒有減弱。即便是第三方DPU方案商，比如英偉達、AMD、英特爾、Marvell、Achronix和云豹智能等，也有機會憑借著更高的性能和AI服務(wù)器的熱潮，打進頭部云服務(wù)商的服務(wù)器中。但對于更小規(guī)模的組織來說，他們依然面臨著選擇受限、部署困難的問題。

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