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2023-01-31
第一批做DPU芯片的廠商發(fā)展怎樣了？
更新時間：2022-10-01 16:35:23作者：智慧百科
DPU自2020年爆火至今已有2年，從目前行業(yè)的關注度來看，DPU帶來的機遇已經(jīng)基本形成共識。世界范圍來看，DPU競爭激烈，國外大廠英偉達、AMD、英特爾、高通、博通一線廠商均開始在DPU方向發(fā)力，DPU已經(jīng)成為很重要的一個賽道。最好的時代就在當下。
DPU火熱兩年，我們對其又有了新認識
首先讓我們再來看看，DPU為何會在2020年左右火起來呢？此前的解釋：摩爾定律的放緩與全球數(shù)據(jù)量的爆發(fā)這個正在迅速激化的矛盾通常被作為處理器專用化的大背景，但是該大背景雖然有一定的合理性，但是還是過于模糊，并沒有更好的解釋出DPU“橫空出世”的原因。中科馭數(shù)發(fā)布的《專?數(shù)據(jù)處理器 (DPU)技術白皮書》中對這一原因做了另外的解釋：通過比較網(wǎng)絡帶寬的增長趨勢和通用CPU性能增長趨勢，能發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象：帶寬性能增速比（RBP，Ratio of Bandwidth and Performance growth rate）失調(diào)。
2010年前，網(wǎng)絡的帶寬年化增長大約是30%，到2015年微增到35%，然后在近年達到45%。相對應的，CPU的性能增長從10年前的23%，下降到12%，并在近年直接降低到3%。在這三個時間段內(nèi)，RBP指標從1附近，上升到3，并在近年超過了10！如果在網(wǎng)絡帶寬增速與CPU性能增速近乎持平，RGR～1，IO壓力尚未顯現(xiàn)出來，那么當目前RBP達到10倍的情形下，CPU幾乎已經(jīng)無法直接應對網(wǎng)絡帶寬的增速。因此，帶寬性能增速比的失調(diào)激化了對DPU的需求。
那么什么是DPU？關于DPU的定義很多，DPU是以數(shù)據(jù)為中心構造的專用處理器，采用軟件定義技術路線支撐基礎設施層資源虛擬化、存儲、安全、服務質(zhì)量管理等服務。DPU是下一代“算力網(wǎng)絡”的核心支撐組件。
其實DPU是什么不重要，重要的是DPU能做什么。如果從功能角度來看DPU，英偉達認為DPU的功能是，用來把數(shù)據(jù)在正確的時間放到正確的位置。什么叫正確的時間放到正確的位置？正確的時間指的是必須延遲要滿足要求，帶寬要能達到數(shù)據(jù)量，自己的數(shù)據(jù)帶寬要做到匹配；正確的位置指的是要把所有的遠程資源都本地化，所有的跨節(jié)點訪問都要做的跟訪問本地的資源是一樣的。
那么，DPU的市場價值是怎樣的呢？很多人會認為DPU是一顆專用芯片，一旦專用化，就代表你需要很多定制化，定制化以后就會非標，一旦非標價值就很低，其實這是一個認知的誤區(qū)。定制化、專用化、標準化這三者是完全不相關的概念：專用化強調(diào)的是應用場景，跟最后的價值高低沒有直接關系；定制化是技術實現(xiàn)的路徑選擇；標準化是為了降低邊際成本。那么DPU是否能標準化？中科馭數(shù)創(chuàng)始人兼CEO鄢貴海表示，我們覺得，DPU肯定是個好東西，標準化也能做成，但是有挑戰(zhàn)。
DPU特有的挑戰(zhàn)，要求芯片廠商必須軟硬兼施
任何一個新技術在做產(chǎn)業(yè)化的過程中，都會面臨一些特定的挑戰(zhàn)，DPU也不例外，而且其面臨的挑戰(zhàn)還不小。
DPU很大的一個應用挑戰(zhàn)就是跨平臺下的“適配”問題，DPU要與當下的CPU以及各種操作系統(tǒng)進行適配，這非?？简濪PU廠商的技術實力。而且加之DPU本身特有的挑戰(zhàn)主要有需求比較碎片化、軟件生態(tài)不夠成熟。當然DPU還有一些行業(yè)共性的挑戰(zhàn)，比如芯片量產(chǎn)供應鏈的問題和高水平研發(fā)人員的短缺問題。
所以DPU必是一個軟硬兼施的產(chǎn)業(yè)，“如果不做軟件，DPU整個功能和性能都沒法得到充分的釋放，這就導致最后你要去兼容各種奇形怪狀上層的系統(tǒng)，那些系統(tǒng)比應用還碎片化?！臂迟F海指出。
正因為如此，我們可以看到，英偉達為其BlueField DPU特意打造了DOCA軟件框架，DOCA能將BlueField DPU提供的硬件能力做軟件抽象和封裝，以SDK Library的形式提供友好的可編程接口，提高應用開發(fā)的效率。
中科馭數(shù)從2018年就提出了“軟件定義加速器“的發(fā)展路徑，四年磨一劍，中科馭數(shù)自研的HADOS系統(tǒng)已經(jīng)迭代到第三代，直接對標英偉達的DOCA。在中科馭數(shù)看來，HADOS是解決DPU眾多挑戰(zhàn)的最重要的一招棋。下圖展示了DOCA、OneAPI和HADOS的比較。得益于中科馭數(shù)自研的軟件開發(fā)平臺HADOS，馭數(shù)產(chǎn)品靈活度高、穩(wěn)定性強、兼容性好，全面適配國內(nèi)外多種操作系統(tǒng)，大幅降低應用軟件開發(fā)難度。
DOCA、OneAPI與HADOS比較分析（需要指明的是，OneAPI本身并不提供DPU設備，而是構建一個軟件框架來整合業(yè)界現(xiàn)有的異構計算設備）（來源：2021《專用數(shù)據(jù)處理器（DPU）技術白皮書》）
第一批國內(nèi)做DPU的廠商發(fā)展到哪一步了？
芯片算力的發(fā)展有三個要素：第一，性能必須要高；第二是生產(chǎn)率，主要看系統(tǒng)能不能做的更好用，學習成本更低，以及兼容性做到最廣；第三是成本能不能盡量做到優(yōu)勢。
對一個初創(chuàng)公司來說，大抵都是從第一點開始做起，循序漸進。那第一批國內(nèi)創(chuàng)業(yè)做DPU的廠商發(fā)展到哪一步了？拿中科馭數(shù)來說，目前大致處在第二階段，不管是DPU的核心架構還是軟件的頻繁迭代，以及跟國產(chǎn)品牌適配等等，這些都是為了解決DPU產(chǎn)品能好用、易用的問題。
接下來就是解決第三個成本的問題，今天單顆DPU成本還比較高，主要原因是：大規(guī)?；€沒起來，AMD認為10萬顆以上才算上量，就服務端的CPU來看，確實還是一個比較不錯的量。那么DPU能達到怎樣的體量呢？鄢貴海表示：“DPU最后的量不會低于服務器的量，這就意味著我們還有很大的空間去通過規(guī)模效應降低我們產(chǎn)品的成本。這也是馭數(shù)從現(xiàn)階段基本形成商業(yè)閉環(huán)，到發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)比較重要位置的公司，要突破的最后一道屏障?！?/p>
中科馭數(shù)的DPU也是按照算力發(fā)展的三大要素這樣的路徑演化：其K1主要用于交易風控；K2開始進入了數(shù)據(jù)中心的一些場景，而且K2在功能和性能上都有了較大的提升，第二代DPU芯片K2預計近期回片，這也是國內(nèi)目前功能定義相對較完整的首顆DPU芯片；到明年，K2的增強版主頻提高到800MHz，功耗優(yōu)化60%，面積優(yōu)化75%等等，并進一步拓寬DPU的應用領域，完善DPU功能設置；K3設計方案已經(jīng)完成，今年第四季度將啟動研發(fā)K3有望對標甚至超越BF3、MtEvans。可以看出，中科馭數(shù)作為國內(nèi)第一批研究DPU芯片的企業(yè)，其芯片迭代的節(jié)奏正在有條不紊的進行中。
值得一提的是，中科馭數(shù)在落地場景的選擇上，首先瞄準的是超低時延的金融場景。在金融場景，對于DPU來說，超低延遲網(wǎng)卡是剛需，必須要做到1.7μs才是超低時延。而在這個場景下，處于長期被國外廠商壟斷的局面，直到去年，AMD占據(jù)90%以上的市場份額，剩下的幾乎被英偉達占據(jù)，還有思科。中科馭數(shù)做了4年，才在這個場景躋身為行業(yè)第四個玩家，打破了國際廠商的壟斷。接下來，中科馭數(shù)將發(fā)力更廣闊的數(shù)據(jù)中心和5G邊緣計算等云原生場景，預計到2022年底，中科馭數(shù)將成為國內(nèi)DPU行業(yè)在云原生應用上首個大訂單。
所以接下來的重頭戲?qū)⑹荎2芯片。據(jù)中科馭數(shù)CTO盧文巖博士的總結，中科馭數(shù)的K2-DPU主要有五大優(yōu)勢：
1）技術先進：通過架構創(chuàng)新，首創(chuàng)KPU芯片架構，可集成數(shù)百異構處理器核；
2）功能完備：K2從指標和功能覆蓋面來看，相比一線廠商相比是不弱的，K2-DPU可以覆蓋虛擬化、網(wǎng)絡、計算、存儲、安全等全功能；
3）性能高：具體到各功能來看，其中在DPU中很關鍵的一個功能網(wǎng)絡處理的引擎方面，中科馭數(shù)的K2可以直接對標業(yè)界領先的AMD方案，達到400Gbps，轉(zhuǎn)發(fā)延遲小于5μs；再者，被認為是下一代數(shù)據(jù)中心互聯(lián)核心的RDMA協(xié)議，目前能商用的RDMA的引擎只有英偉達，但是現(xiàn)在中科馭數(shù)RDMA引擎已經(jīng)做到在鏈接數(shù)和延時等多方面功能和性能直接對標英偉達。此外，K2無論是性能還是時延方面遠超F(xiàn)PGA智能網(wǎng)卡方案，
4）成熟度高：已達到量產(chǎn)標準，2023年全面量產(chǎn)；
5）生態(tài)完善：HADOS軟件已經(jīng)批量部署。
日前，中科馭數(shù)宣布完成超以往輪次融資規(guī)模的數(shù)億元B輪融資，本輪融資將進一步加速馭數(shù)DPU芯片的研發(fā)迭代和產(chǎn)業(yè)布局，加速構建DPU芯片的生態(tài)體系，為數(shù)據(jù)中心下一代算力架構變革，提供純國產(chǎn)核心級基礎設施，繼續(xù)保持DPU賽道的領跑地位。
對于DPU乃至整個半導體產(chǎn)業(yè)而言，當下我們正處于百年未有之大變局。新基建、東數(shù)西算以及運營商的算力網(wǎng)絡規(guī)劃等給國產(chǎn)DPU行業(yè)帶來了重要的機遇。在這樣的背景下，國產(chǎn)DPU廠商應當利用好國產(chǎn)信創(chuàng)行業(yè)的發(fā)展機遇，扎實推進核心功能的自主研發(fā)，把產(chǎn)品做好；走開放的系統(tǒng)，與CPU、OS、網(wǎng)絡等廠商，相互融合，共創(chuàng)繁榮。同時，構筑與國內(nèi)其他類型DPU研發(fā)團隊寫作共贏的機制，早日將DPU發(fā)展成為行業(yè)新的生產(chǎn)力。