芯片行業(yè)專題報告：DPU第三顆主力芯片崛起的新物種

芯片行業(yè)專題報告：DPU，第三顆主力芯片，崛起的新物種1、大數(shù)據(jù)時代，DPU成為第三顆主力芯片大數(shù)據(jù)催生多元算力新計算架構(gòu)，DPU逢時而生。隨著數(shù)字經(jīng)濟不斷發(fā)展，全球新一輪科技革命正加速演進。政策層面，我國正自上而下推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，“新基建”、“東數(shù)西算”、“雙碳減排”等規(guī)劃陸續(xù)推出；技術(shù)層面，云計算、智能駕駛、元宇宙等產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，下游應(yīng)用場景多樣化帶來數(shù)據(jù)激增，不斷催生多元算力需求，DPU逢時而生。1.1、突破大算力瓶頸，DPU逢時而生DPU（數(shù)據(jù)處理器，DataProcessingUnit），是數(shù)據(jù)中心第三顆主力芯片。2016年，DPU首次由美國公司Fungible提出，其主要目標是優(yōu)化和提升數(shù)據(jù)中心效能。根據(jù)IDC統(tǒng)計，全球算力需求平均每3.5個月翻一倍，而作為支撐算力的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)以CPU為中心的

“CPU+xPU”多元化異構(gòu)計算架構(gòu)在性能提升上越發(fā)乏力。從CPU性能與網(wǎng)絡(luò)帶寬的過往發(fā)展趨勢來看：網(wǎng)絡(luò)帶寬CAGR從2010年前的30%，提升至當前的45%；與之相對應(yīng)的CPU性能CAGR從2010年前的23%，下降至當前的3.5%；RBP指標從1附近，上升到10以上，CPU應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)帶寬增長帶來的計算需求壓力不斷增大。因此，具備網(wǎng)絡(luò)能力，并同時融入通用計算能力，可進行安全與存儲卸載功能的下一代智能網(wǎng)卡DPU逢時而生，成為繼CPU、GPU之后的第三顆主力芯片，助力數(shù)據(jù)中心更高效的應(yīng)對多元化的算力需求。從DPU的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程來看，NVIDIA是全球先行者。2020年上半年，NVIDIA以69億美元的對價收購以色列網(wǎng)絡(luò)芯片公司MellanoxTechnologies，并于同年推出BlueField-2DPU，將其定義為繼CPU和GPU之后“第三顆主力芯片”，正式拉開DPU大發(fā)展的序幕。1.2、從網(wǎng)卡到DPU，新物種不斷進化非單一芯片，DPU是智能網(wǎng)卡進化的下一形態(tài)。DPU是由基礎(chǔ)網(wǎng)卡進化而來，是智能網(wǎng)卡發(fā)展的下一形態(tài)。其進化史可分為三個主要階段：階段一：普通網(wǎng)卡，提供網(wǎng)絡(luò)吞吐能力普通網(wǎng)卡（基礎(chǔ)功能網(wǎng)卡）提供2x10G或2x25G帶寬吞吐能力，具有較少硬件卸載能力，主要是Checksum、LRO/LSO等，支持SR-IOV，以及有限多隊列能力。在云平臺虛擬化網(wǎng)絡(luò)中，普通網(wǎng)卡向虛擬機（VM）提供的網(wǎng)絡(luò)接入方式主要有三種：1）由操作系統(tǒng)內(nèi)核驅(qū)動接管網(wǎng)卡并向虛擬機（VM）分發(fā)網(wǎng)絡(luò)流量；2）由OVS-DPDK接管網(wǎng)卡并向虛擬機（VM）分發(fā)網(wǎng)絡(luò)流量；3）高性能場景下通過SRIOV的方式向虛擬機（VM）提供網(wǎng)絡(luò)接入能力。階段二：硬件卸載，協(xié)助CPU進行網(wǎng)絡(luò)負載隨著云計算不斷發(fā)展，普通網(wǎng)卡已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)中心對虛擬化的要求，因此，第一代具備硬件加速能力的智能網(wǎng)卡SmartNIC演進而來。SmartNIC核心是通過FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）協(xié)助CPU處理網(wǎng)絡(luò)負載，并編程網(wǎng)絡(luò)接口功能。此階段的智能網(wǎng)卡延續(xù)了TOE卸載CPU負載邏輯，使用“網(wǎng)卡+FPGA”方法擴展網(wǎng)卡算力，實現(xiàn)用戶自定義計算，以及硬件卸載能力。SmartNIC硬件卸載能力中，典型有OVSFastpath硬件卸載、基于RoCEv1和RoCEv2的RDMA網(wǎng)絡(luò)硬件卸載、融合網(wǎng)絡(luò)中無損網(wǎng)絡(luò)能力（PFC、ECN、ETS等）硬件卸載、存儲領(lǐng)域NVMe-oF硬件卸載，以及安全傳輸數(shù)據(jù)面卸載等。在云計算虛擬化平臺中，SmartNIC能夠提升應(yīng)用程序和虛擬化性能，實現(xiàn)軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）多種優(yōu)勢，將網(wǎng)絡(luò)虛擬化、負載均衡和其他低級功能從數(shù)據(jù)中心CPU中卸載，為應(yīng)用提供最大處理能力。此SmartNIC還能夠提供分布式計算資源，使用戶開發(fā)軟件或提供接入服務(wù)，進而加速特定應(yīng)用程序。在產(chǎn)業(yè)案例上：2013年，Amazon的云計算平臺AWS即研發(fā)了Nitro產(chǎn)品，將數(shù)據(jù)中心部分開銷，即為虛機提供遠程資源、加密解密、安全策略等服務(wù)程序，全部放到專用加速器上執(zhí)行。Nitro架構(gòu)采用輕量化Hypervisor配合定制化硬件，將虛擬機計算（CPU和內(nèi)存）和I/O（網(wǎng)絡(luò)和存儲）子系統(tǒng)分離開來，通過PCI總線連接，節(jié)省30%CPU資源。階段三：智能進化，融入通用算力芯片在數(shù)字經(jīng)濟加速滲透的背景下，數(shù)據(jù)中心越來越成為“業(yè)務(wù)和流量復(fù)雜性的聚集地”，為數(shù)據(jù)中心減負成為催化智能網(wǎng)卡再度進化的主要因素。新一代產(chǎn)品繼承并發(fā)展了SmartNIC，通過在其基礎(chǔ)上加入CPU，提供更豐富和靈活的算力卸載、主機側(cè)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)通信傳輸功能、虛擬網(wǎng)絡(luò)控制面隔離、測量和檢測等功能，來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、存儲與安全卸載等能力。當前，DPU的特點首先是支持PCIeRootComplex模式和Endpoint模式，在配置為PCIeRootComplex模式時，實現(xiàn)NVMe存儲控制器與NVMeSSD磁盤一起構(gòu)建存儲服務(wù)器。在產(chǎn)業(yè)案例上：2020年，NVIDIA推出Bluefield-2DPU產(chǎn)品；2021年，Intel根據(jù)數(shù)據(jù)吞吐類應(yīng)用快速增長趨勢，推出類DPU產(chǎn)品IPU（InfrastructureProcessingUnits）；2022年，阿里云在峰會上，提出云計算全新架構(gòu)“飛天操作系統(tǒng)+CIPU”，實現(xiàn)百萬臺服務(wù)器整體納管、整體編排、整體調(diào)度，進而演進為一臺超級計算機。1.3、獨立計算單元，多技術(shù)路線并進DPU具有獨立計算單元，可通過ASIC/FPGA/SoC等技術(shù)實現(xiàn)。具備獨立計算單元是DPU相較于普通網(wǎng)卡的主要特征。DPU能夠完成特定基礎(chǔ)設(shè)施功能操作，如重組加速、安全加速等，帶來顯著性能提升。DPU上的可編程ASIC或FPGA單元有可以運行自定義軟件的計算層，可為網(wǎng)絡(luò)流量提供服務(wù)，并執(zhí)行特定網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施功能，為外部網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器操作系統(tǒng)之間提供了額外安全層，即將安全保障由ToR交換機轉(zhuǎn)移向了DPU設(shè)備。目前，智能網(wǎng)卡（DPU）有ASIC、FPGA和SoC三種實現(xiàn)路徑。不同技術(shù)路徑在成本、編程簡易性和靈活性方面存在各自利弊。其中，ASIC具備高性能、低功耗、低成本等特性，但其在預(yù)定義范圍內(nèi)可編程性較低，靈活性一般，限制了其向新應(yīng)用場景開拓的能力；基于FPGA的技術(shù)路線具有非常高的靈活性和可編程性，在足夠時間和成本預(yù)算支持下可以相對有效地支持幾乎所有功能，但其價格昂貴、功耗較高、芯片面積較大；對于更復(fù)雜、更廣泛的現(xiàn)實用例，基于SoC（如NVIDIABlueFieldDPU）的技術(shù)路線提供了更優(yōu)實施選項，SoC技術(shù)路線具備可編程、高靈活性等特征，是未來DPU發(fā)展的一個主流方向。2、需求放量，國產(chǎn)DPU廠商迎來發(fā)展良機“3U”一體（即CPU、GPU、DPU）重塑數(shù)據(jù)中心算力架構(gòu)。數(shù)據(jù)中心作為IT基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，正快速發(fā)展，面向云計算商業(yè)化應(yīng)用，對接入帶寬、可靠性、災(zāi)備、彈性擴展等要求較高。從未來算力需求來看，異構(gòu)計算已成為重要發(fā)展趨勢，高度集成化的片上數(shù)據(jù)中心的模式（DataCenterInfrastructureOnaChip）有望成為未來數(shù)據(jù)中心主流，即CPU、GPU、DPU共存形式。以NVIDIA為例，其布局數(shù)據(jù)中心從核心到邊緣（Edge）采用了“3U”一體的統(tǒng)一計算架構(gòu)。通過CPU、GPU、DPU協(xié)同互補，可以在數(shù)據(jù)中心和邊緣端達到高性能與高安全性。2.1、“3U”一體重塑數(shù)據(jù)中心算力架構(gòu)CPU：計算生態(tài)的底座，主力芯片的基石。CPU（中央處理器）是整個計算設(shè)備的大腦，其誕生使得軟件和硬件從此解耦，可以實現(xiàn)更高IPC和更高頻率。自上世紀90年代以來，CPU整體性能提升接近5萬倍。同時，基于CPU，軟件也發(fā)展出龐大生態(tài)，無論是x86架構(gòu)服務(wù)器端還是ARM架構(gòu)移動端，都構(gòu)建起自身豐富的生態(tài)系統(tǒng)。CPU重要應(yīng)用領(lǐng)域包括PC和服務(wù)器，每臺PC通常有一顆CPU，而每臺服務(wù)器CPU數(shù)量不定，通常分為一路、雙路、四路及以上服務(wù)器；其中，以雙路服務(wù)器為主。全球市場方面，2021年全球服務(wù)器出貨量達1353.9萬臺，同比增長9.07%；PC出貨量為3.47億臺，同比增長16.27%。中國市場方面，2021年國內(nèi)服務(wù)器出貨量達375.1萬臺，同比增長9.07%；PC出貨量為5700萬臺，同比增長16.09%。GPU，從圖形處理到數(shù)據(jù)處理芯片蛻變。圖形處理器（GPU）從圖形控制功能發(fā)展而來，至今已成為架構(gòu)復(fù)雜度最高的芯片之一，在并行計算、浮點以及矩陣運算方面具有強大性能，是高性能計算最重要的輔助計算單元。2006年，NVIDIA推出并行計算架構(gòu)CUDA（ComputeUnifiedDeviceArchitecture），使GPU可以處理復(fù)雜計算問題，同時開發(fā)者可使用C語言來編寫程序，極大降低了用戶基于GPU并行編程門檻。在此基礎(chǔ)上，NVIDIA還針對不同場景構(gòu)建了功能強大的開發(fā)庫和中間件，逐步建立了“GPU+CUDA”的強大算力生態(tài)。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究，2020年GPU全球市場規(guī)模為254.1億美元，預(yù)計2027年將達到1853.1億美元；中國市場2020年市場規(guī)模為47.4億美元，預(yù)計2027年達到345.6億美元，GPU市場維持30%以上的增速。DPU，因數(shù)據(jù)中心而生的“第三顆主力芯片”。數(shù)據(jù)中心是DPU目前最主要的應(yīng)用場景，預(yù)計未來用于數(shù)據(jù)中心的DPU數(shù)量將達到和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器同等量級。隨著DPU技術(shù)方案更加成熟、數(shù)據(jù)中心在全球范圍內(nèi)加速落地，以及智能駕駛等諸多應(yīng)用場景逐漸放量，NVIDIA、Intel等廠商數(shù)據(jù)處理類芯片DPU/IPU大規(guī)模量產(chǎn)，全球DPU市場將在未來幾年迎來爆發(fā)式增長。2.2、DPU產(chǎn)業(yè)鏈：上游追趕，需求放量DPU上游涉及如EDA設(shè)計軟件、IP核、封裝測試、代工等環(huán)節(jié)，下游則主要對應(yīng)數(shù)據(jù)中心/云計算、智能駕駛、數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域需求。從產(chǎn)業(yè)趨勢來看，DPU下游需求有望持續(xù)放量，國內(nèi)廠商與海外龍頭有望在未來同臺競技。DPU產(chǎn)業(yè)鏈上游：國產(chǎn)供應(yīng)鏈正崛起DPU產(chǎn)業(yè)鏈上游主要涉及如EDA設(shè)計軟件、IP核、封裝測試、芯片代工等。目前在上述環(huán)節(jié)均呈現(xiàn)出國產(chǎn)化供應(yīng)鏈崛起的特點，未來有望和海外不斷縮小差距。EDA軟件：目前海外三巨頭Cadence、Synopsys和MentorGraphics合計占據(jù)國內(nèi)市場份額近77.7%，國產(chǎn)廠商在細分領(lǐng)域逐步突破，如在器件建模和電路仿真、集成電路等領(lǐng)域。國產(chǎn)EDA的主流供應(yīng)商中，概倫電子已登陸科創(chuàng)板，華大九天的創(chuàng)業(yè)板IPO申請也已獲得證監(jiān)會同意。IP核：目前ARM、Synopsys合計占據(jù)全球IP核約60%的市場份額，同時第三名Cadence的市場份額為6%。隨著先進工藝升級，IP核數(shù)升級帶來的收益邊際遞減，中國目前已實現(xiàn)在接口IP市場的國產(chǎn)化。封裝測試：國內(nèi)封裝業(yè)已率先實現(xiàn)國產(chǎn)替代，并逐步向技術(shù)壁壘更高、產(chǎn)品附加值更大的先進封裝發(fā)展。在國家科技重大專項“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”支持下，部分企業(yè)在高端封裝技術(shù)上已達到國際先進水平，如在金屬凸點技術(shù)、倒裝芯片技術(shù)等領(lǐng)域已十分成熟。芯片代工：2016年，中國臺灣的臺積電成功研發(fā)10nm工藝，制程節(jié)點反超IDM的三星與英特爾，并在之后幾年內(nèi)持續(xù)進行技術(shù)迭代，是國內(nèi)第一家推出7nm與5nm工藝的代工企業(yè)，穩(wěn)居行業(yè)龍頭；中國大陸的中芯國際則實現(xiàn)了14nm的技術(shù)節(jié)點突破，為國內(nèi)芯片生產(chǎn)制造提供有力保證。DPU產(chǎn)業(yè)鏈下游：需求多元化，并有望放量DPU在可預(yù)見未來，將主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心/云計算、智能駕駛、數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域，同時網(wǎng)絡(luò)安全、信創(chuàng)、國防軍工等細分市場滲透率亦有望提升。數(shù)據(jù)中心/云計算：DPU可以為物理機、虛擬化、容器化、私有云、公共云、混合云等技術(shù)提供支持。DPU可以容納OVS等Hypervisor和各種容器框架，并且為SDN和虛擬化應(yīng)用提供硬件加速，將控制平面與業(yè)務(wù)分離的同時，將通信與虛擬化操作卸載下來，實現(xiàn)應(yīng)用加速即服務(wù)，滿足云計算廠商對計算速率、可靠性和靈活性等方面的需要。在帶寬迭代上，數(shù)據(jù)中心平均2-3年迭代一次，DPU能夠很好支持用戶數(shù)據(jù)中心帶寬升級，并且將新功能靈活部署在舊有的硬件架構(gòu)上。2017-2019年，我國云計算行業(yè)規(guī)模增速均在30%以上，呈高速增長態(tài)勢，2022年，我國云計算市場規(guī)模預(yù)計為2951.5億元。目前，包括亞馬遜、阿里云、華為等云計算龍頭都在發(fā)展符合自身要求的DPU產(chǎn)品線。智能駕駛：智能駕駛將帶來高帶寬、低時延以及廣泛聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)需求。其中，輔助駕駛要求時延為20～100ms，而自動駕駛要求時延低至3ms。DPU在車載終端的部署可提升終端處理能力和傳輸速率，從而降低時延，保證車輛在高速移動場景下維持數(shù)據(jù)交換。未來，智能駕駛每個車機節(jié)點都可視為小型數(shù)據(jù)中心，并將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)、交換和存儲需求。為降低車載終端在無線側(cè)的傳輸時延，每輛智能駕駛汽車都有望配備DPU。以NVIDIA為例，其智能駕駛平臺Atlan即集成了DPU芯片，預(yù)計在2025年用于車機之上。DPU可以部署在L3及以上級別自動駕駛汽車上，未來搭載TJP、HWP等L3級別功能的智能汽車將會逐步落地，到2027年L2.5/3級別智能汽車有望成為主流。數(shù)據(jù)通信：電信是DPU最大的應(yīng)用市場，需求擴容速度快，已具備較成熟的硬件加速解決方案。電信市場存在潛在底層需求，隨著5G核心網(wǎng)以及邊緣計算云化部署，DPU在電信市場的滲透率有望持續(xù)提高。除此外，在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，DPU可以卸載、加速和隔離所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心安全服務(wù)，其中包括支持新一代防火墻、微分段、使用透明IPSec和TLS進行動態(tài)數(shù)據(jù)在線加密以及入侵保護。在信創(chuàng)和國防軍工領(lǐng)域，DPU擁有一組專用安全引擎，包含了構(gòu)建安全解決方案的所有模塊，可以助力政企、金融等行業(yè)信創(chuàng)以及國防軍工等領(lǐng)域安全防護。2.3、同臺競技，國產(chǎn)廠商迎來發(fā)展良機全球科技巨頭加速布局DPU賽道。除NVIDIA外，Intel公司在2015年收購了Altera，并于2021年6月發(fā)布IPU類DPU產(chǎn)品。Marvell從2018年起陸續(xù)收購了Cavium、AveraSemiconductor和芯片初創(chuàng)公司Innovium。Xilinx于2019年4月宣布收購Solarflare，并于2020年發(fā)布Alveo系列加速卡產(chǎn)品，后又被AMD于2022年2月收購。Fungible則專注于DPU設(shè)計，于2019年推出了F1DPU產(chǎn)品。2022年4月，AMD宣布對DPU廠商Pensando收購，通過這次并購，AMD將正式進軍DPU領(lǐng)域，完成涵蓋CPU、GPU、FPGA和DPU整個云端布局。國內(nèi)方面，云計算龍頭呈現(xiàn)追趕和超越之勢。2021年11月，騰訊在其數(shù)字生態(tài)大會上披露其自研的智能網(wǎng)卡芯片“玄靈”，定位于云主機性能加速，結(jié)合CVM/BM/容器等場景，將原來運行在主CPU上的虛擬化、網(wǎng)絡(luò)/存儲IO等功能下移到芯片，實現(xiàn)主CPU零占用。2022年6月，阿里云基于神龍架構(gòu)推出了全新云計算基礎(chǔ)設(shè)施體系CIPU，取代CPU成為新一代云計算體系架構(gòu)核心，CIPU向下云化管理數(shù)據(jù)中心硬件，加速計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源；向上接入飛天云操作系統(tǒng)，將全球上百萬臺服務(wù)器變成一臺超級計算機，目前CIPU已在阿里云內(nèi)部有較大規(guī)模應(yīng)用，為雙11、阿里集團業(yè)務(wù)等內(nèi)部客戶和最新實例提供支撐。除此之外，國內(nèi)DPU新興產(chǎn)業(yè)亦蓄勢待發(fā)。如北中網(wǎng)芯、芯啟源、云豹智能、星云智聯(lián)、大禹智芯、中科馭數(shù)等紛紛入局。芯啟源推出智能網(wǎng)卡SmartNIC，2021年11月完成數(shù)億元Pre-A4輪融資；云豹智能專注云原生DPUSoC芯片，投資方包括紅杉、騰訊等；星云智聯(lián)專注數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)互聯(lián)通信架構(gòu)，2021年4月成立以來獲得三輪數(shù)億融資；大禹智芯智能網(wǎng)卡Paratus1.0進入生產(chǎn)階段，2021年7月完成數(shù)千萬元Pre-A輪融資；中科馭數(shù)自主研發(fā)KPU架構(gòu)，2021年7月完成數(shù)億元A輪融資。北中網(wǎng)芯（左江科技控股66.86%）成立于2020年，并于2022年完成第二輪戰(zhàn)略融資，引入潤興銳華、三匯智芯等市場資本，主要研制目標為可編程網(wǎng)絡(luò)安全芯片，以應(yīng)對當前快速擴大的數(shù)據(jù)中心DPU市場需求，預(yù)計2022年下半年流片返回，發(fā)力國內(nèi)DPU市場。3、全球標桿，NVIDIA引燃全球DPU大市場3.1、NVIDIABlueField-XDPU持續(xù)迭代NVIDIA收購Mellanox，深度布局DPU。NVIDIA通過收購Mellanox積極布局智能網(wǎng)卡業(yè)務(wù)，并在2020年GTC秋季大會上宣布推出一款新型數(shù)據(jù)處理器，即BlueField-2DPU，目前已上市。該處理器由新型DOCA架構(gòu)，即一種全新數(shù)據(jù)中心IOC架構(gòu)（InfrastructureOnaChip，基礎(chǔ)架構(gòu)級芯片）提供支持，可從CPU上卸載關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全任務(wù)，突破性的提升相關(guān)性能。在該大會主題演講中，NVIDIA創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛表示：“數(shù)據(jù)中心已成為新型計算單元。在現(xiàn)代化、安全加速數(shù)據(jù)中心中，DPU已成為其重要組成部分。CPU、GPU和DPU結(jié)合，可構(gòu)成完全可編程單一AI計算單元，提供前所未有的安全性和算力”。此后，NVIDIA在GTC2021上宣布將升級為集CPU、GPU和DPU三芯產(chǎn)品為一體廠商，“三類芯片、逐年飛躍、一個架構(gòu)”。BlueField-3DPU預(yù)計將實現(xiàn)10倍加速計算能力提升。NVIDIABlueField-3預(yù)計將于2022年出樣片，是首款以線速處理軟件定義網(wǎng)絡(luò)、存儲和網(wǎng)絡(luò)安全的400Gb/sDPU，具備x86300個核網(wǎng)絡(luò)處理能力，將強大計算能力、高速網(wǎng)絡(luò)和廣泛可編程性相結(jié)合，為要求苛刻的工作負載提供軟件定義的硬件加速解決方案。BlueField-3網(wǎng)絡(luò)部分采用了ConnectX-7網(wǎng)絡(luò)芯片，支持400G以太網(wǎng)和NDRInfiniBand，因此具有出色網(wǎng)絡(luò)性能。相比上一代產(chǎn)品，它具有10倍加速計算能力、16個ARMA78CPU核，和4倍加密速度，BlueField-3也將是首款支持第五代PCIe總線，并提供數(shù)據(jù)中心時間同步加速的DPU。憑借BlueField-3DPU提供的強大數(shù)據(jù)處理能力，NVIDIA將網(wǎng)絡(luò)安全業(yè)務(wù)應(yīng)用從數(shù)據(jù)中心CPU基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)中卸載和隔離出來，構(gòu)建基于“零信任”環(huán)境，可對數(shù)據(jù)中心每個用戶進行身份認證，實現(xiàn)實時網(wǎng)絡(luò)可視化、網(wǎng)絡(luò)威脅的檢測與響應(yīng)、以及監(jiān)控、遙測和代理服務(wù)，保障了企業(yè)從云到核心數(shù)據(jù)中心，再到邊緣安全性，同時在效率和性能上有了更大提升。NVIDIADOCA，為開發(fā)者提供一個完整、開放軟件平臺。DOCA是與BlueField-3DPU配套的軟件開發(fā)包，利用DOCA，開發(fā)者可以在軟件定義和硬件加速網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全和管理等進行應(yīng)用開發(fā)。DOCA提供BlueField-3創(chuàng)建、編譯和優(yōu)化應(yīng)用運行時環(huán)境，用于配置、升級和監(jiān)控整個數(shù)據(jù)中心數(shù)千個DPU編排工具，以及各種庫、API和日益增加的各種應(yīng)用，如深度數(shù)據(jù)包檢測和負載均衡等。此外，DOCA給程序員提供簡單開發(fā)接口同時，可向下平滑兼容，支持每一代DPU產(chǎn)品。3.2、深度定義DPU，推動數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型從核心功能來看，DPU主要是從CPU上卸載關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全任務(wù)，以降低CPU的運算壓力，推動數(shù)據(jù)中心向“3U”一體轉(zhuǎn)型，從而提升整個數(shù)據(jù)中心的運行效率，以應(yīng)對日益旺盛的海量數(shù)據(jù)處理。網(wǎng)絡(luò)卸載：網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和時間精度進一步加強。BlueField-3在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中對網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，如RDMA、連接跟蹤（ConnectionTracking）、ASAP2等，進行進一步加強，以及對數(shù)據(jù)中心和邊緣之間時鐘同步進一步精確。其中，RDMA可以實現(xiàn)直接在內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)，且具備卸載CPU算力的功能。目前NVIDIA全部網(wǎng)卡已全面支持GPU-DirectRDMA（GDR）技術(shù)。該技術(shù)可以進一步實現(xiàn)多計算機直接互相訪問GPU內(nèi)存的功能。3.3、加強生態(tài)建設(shè)，與合作伙伴共享藍海產(chǎn)業(yè)生態(tài)是IT新技術(shù)和新產(chǎn)品致勝的關(guān)鍵因素，甚至是決定性的因素。NVIDIA除了在軟件層面提供軟件開發(fā)工具包DOCA（Data-Center-Infrastructure-OnA-ChipArchitecture），幫助開發(fā)人員在DPU加速數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施上構(gòu)建相對應(yīng)用程序之外，與其他科技巨頭不斷深化合作，共享DPU市場紅利。VMware：重新定義混合云架構(gòu)。在2020GTC大會上，VMware和NVIDIA宣布進行廣泛合作，共同提供AI-ReadyEnterprisePlatform，以及適用于數(shù)據(jù)中心、云和邊緣計算的新架構(gòu)，該架構(gòu)使用BlueFieldDPU來支持現(xiàn)有和新一代應(yīng)用程序。AI-ReadyEnterprisePlatform的關(guān)鍵組件是NVIDIAAIEnterprise軟件套件，它在VMwarevSphere上運行，并由NVIDIA優(yōu)化、認證和支持，可幫助全球大型行業(yè)的數(shù)千位VMware客戶使用AI的強大功能。VMware與NVIDIA合作，基于VMwareCloudFoundation和BlueField定義新一代云架構(gòu)，并提供更高性能、零信任分布式安全模型和簡化操作，即VMwareProjectMonterey，幫助客戶充分利用CPU和DPU。同時，首次將VMware基礎(chǔ)設(shè)施價值擴展到裸機應(yīng)用程序上。目前，VMware與NVIDIA正攜手為30萬余家使用VMware虛擬化平臺的機構(gòu)組織構(gòu)建更強性能、更安全、更高效的AI就緒型云平臺。PaloAltoNetworks：加速實現(xiàn)5G原生安全性。5G無線網(wǎng)絡(luò)旨在重塑數(shù)字化業(yè)務(wù)，并開啟有關(guān)現(xiàn)代安全問題規(guī)劃。在網(wǎng)絡(luò)安全前沿，PaloAltoNetworks和NVIDIA聯(lián)合創(chuàng)建了一種可擴展自適應(yīng)安全解決方案，該方案將PaloAlto新一代防火墻與NVIDIABlueField-2DPU相結(jié)合，提高了虛擬化軟件定義網(wǎng)絡(luò)高性能安全標準。NVIDIABlueField-2DPU提供一套豐富網(wǎng)絡(luò)流量卸載引擎，可滿足5G和云等高要求市場中不斷發(fā)展的安全需求。PaloAltoNetworks發(fā)揮其在保護企業(yè)和移動網(wǎng)絡(luò)方面的專長，并將其應(yīng)用于5G。兩家公司部署了包括虛擬防火墻在內(nèi)的5G原生安全倡議。該虛擬防火墻致力于滿足5G云原生環(huán)境嚴格安全需求，通過規(guī)?；?、操作簡易性和自動化，為客戶提供安全保護。除此外，其他重要合作還包括：RedHat在其開放混合云產(chǎn)品組合RHEL和OpenShift中為DPU提供支持；Canonical在Ubuntu云平臺中支持BlueField-2DPU和DOCA；CheckPoint：將BlueField-2DPU集成到產(chǎn)品技術(shù)中，加速網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品等等。4、重點公司分析4.1、左江科技

公司成立于2007年，主營業(yè)務(wù)為信息安全領(lǐng)域相關(guān)軟硬件平臺、板卡和芯片設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)與銷售，產(chǎn)品覆蓋網(wǎng)絡(luò)安全智能硬件主機，搭配以公司自研安全系列軟件和網(wǎng)絡(luò)安全芯片，下游客戶為國家單位。2021年是“十四五”開局之年，國家單位客戶新產(chǎn)品規(guī)劃持續(xù)發(fā)布，新項目研制需求不斷增加，公司積極參與新產(chǎn)品投標工作，隨著中標研制項目不斷增多及“十四五”進入2022年，公司主營業(yè)務(wù)有望迎來明顯改善。公司于2020年4月23日成立控股子公司成都北中網(wǎng)芯，著手研發(fā)包括DPU在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安全芯片。2021年，公司控股子公司北中網(wǎng)芯研制的可編程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理芯片進入關(guān)鍵研發(fā)階段，目前子公司人員在60人左右，近90%人員為研發(fā)，其產(chǎn)品自行流片ASIC。預(yù)計2022年下半年開始芯片量產(chǎn)，該芯片可應(yīng)用于多個場景，根據(jù)市場需求預(yù)測規(guī)劃了DPU領(lǐng)域多系列多款芯片，進一步設(shè)計研發(fā)工作將于2022年陸續(xù)開展。4.2、華大九天公司成立于2009年，致力于面向泛半導(dǎo)體行業(yè)提供一站式EDA軟件及相關(guān)服務(wù)。在EDA方面，可提供模擬數(shù)?；旌螴C設(shè)計全流程解決方案、數(shù)字SoCIC設(shè)計與優(yōu)化解決