-1-我國數據處理芯片（DPU）行業分析1、DPU是以數據為中心構造的專用處理器DPU是強化數據面性能的專用處理器，2020年NVIDIA公司發布的DPU產品戰略中將其定位為數據中心繼CPU和GPU之后的“第三顆主力芯片”，其也許是體系結構朝著專用化路線發展的又一個里程碑。應用層面，DPU要解決的核心問題是基礎設施的“降本增效”，即將“CPU處理效率低下、GPU處理不了”的負載卸載到專用DPU，提升整個計算系統的效率、降低整體系統的總體擁有成本（TCO）。場景層面，數據中心是DPU的組主要應用場景，DPU的出現，逐步推動計算平臺從“計算為中心”轉向“數據為中心”。2、全球DPU行業規模大，增速快，中國市場呈現跳躍式增長近年來，隨著物聯網、大數據、AI、算力、大模型等新興產業快速發展，帶動DPU行業規模持續擴大，市場增速較快。根據數據顯示，2020年全球DPU市場規模僅31億美金，2025年將達到245億美金，CAGR達51%；國內市場來看，2020年我國DPU市場規模僅為4億美金，2021年市場規模迅速增長至75億美金，2025年將達到566億美金，2021-2025年CAGR達50%，呈現跳躍式增長。近年來，隨著物聯網、大數據、AI、算力、大模型等新興產業快速發展，帶動DPU行業規模持續擴大，市場增速較快。根據數據顯示，2020年全球DPU市場規模僅31億美金，2025年將達到245億美金，CAGR達51%；國內市場來看，2020年我國DPU市場規模僅為4億美金，2021年市場規模迅速增長至75億美金，2025年將達到566億美金，2021-2025年CAGR達50%，呈現跳躍式增長。3、DPU行業應用正在走向多場景化DPU通過將控制平面下放，實現主機業務與控制平面的完全隔離，進而提升虛擬環境的安全性。隨著存儲行業革新算法和實現，可以在DPU架構中，獨立于服務器操作系統進行部署。例如，在網絡與安全方面，隨著數據泄露和隱私泄露的事件頻發，數據安全和隱私保護備受社會關注。DPU可以利用可編程硬件卸載和加速內聯安全服務，提供強大的零信任保護，有效隔離主機業務和控制平面，確保數據安全性。因此，數據中心成為DPU主要的應用領域之一。不過，隨著技術升級，DPU可提供超高帶寬、無損網絡和高速存儲訪問能力，DPU也逐漸在多個領域得到應用。例如，在風起云涌的邊緣計算領域，隨著業務增多，邊緣算力和帶寬需求大幅增加，但規模和能力受限，所以引入DPU不僅能大幅度降低DPU對CPU的消耗，同時使用專用硬件提升處理性能，進而提升邊緣計算的處理能力。在智算領域，DPU通過高性能網絡及領域功能硬件卸載，為智算中心提供大帶寬、高吞吐、低時延的基礎設施能力，進而消除數據IO瓶頸，釋放了算力，這使得DPU成為智算中心基礎設施的必選項，大幅提升計算集群的算效比。在智能汽車領域，智能汽車或將成為DPU另一主要的需求場景，L2級別的智能汽車中回來可能至少會搭配一顆DPU芯片，而L3級別以上的智能汽車中未來至少會搭載2顆以上的DPU芯片。根據資料顯示，2023年L2級別的車輛滲透率將達到26%，L3級別的滲透率將達到3%，以此測算，2023年車輛DPU的市場空間上限約613億元。2021-2025年我國DPU空間測算——智能駕駛需求類別2021年2022年2023年E2024年E2025年E汽車銷量（萬輛）26252684273827922848YoY（%）4%2%2%2%2%L2滲透率（%）18%22%26%29%33%L2汽車數量（萬輛）473590712810940單車對應DPU數（個）11111L3滲透率（%）/1%3%4%6%L3汽車數量（萬輛）/2782112171單車對應DPU數（個）22222對應DPU需求（萬個）47364487610331282DPU單價（元）70007000700070007000對應市場空間上限（億元）331451613723897除上述應用場景外，數據通信、網絡安全等也成為DPU行業下游應用領域。多元化應用場景為DPU行業帶來豐富的商業機遇，未來有望進一步拓展至自動駕駛、人工智能和元宇宙等領域。4、DPU戰場百家爭鳴因此，我國DPU行業發展前景廣闊。并且，隨著DPU技術方案更加成熟、數據中心加速落地，英偉達、英特爾等廠商數據處理類芯片DPU/IPU大規模量產，DPU市場將迎來爆發式增長。目前，DPU行業市場集中度較高，國際三大巨頭英偉達、博通、Intel占據主要份額，分別達到55%、36%、9%。同時，Xilinx、Marvell、Pensando、Fungible、Amazon、Microsoft等廠商在近2-5年內均有DPU或相似架構產品生產。目前，DPU行業市場集中度較高，國際三大巨頭英偉達、博通、Intel占據主要份額，分別達到55%、36%、9%。同時，Xilinx、Marvell、Pensando、Fungible、Amazon、Microsoft等廠商在近2-5年內均有DPU或相似架構產品生產。DPU代表性廠商、產品及應用方向和發布時間廠商代表產品應用方向發布時間NVIDIABlueField-2(DPU系列)數據安全、網絡安全、存儲卸載等2020年BlueField-3(DPU系列)數據安全、網絡安全、存儲卸載等2021年BlueField-4(DPU系列數據安全、網絡安全、存儲卸載等2023年IntelFPGAIPUC5020x(IPU系列)面向交換機、路由器芯片2020年XilinxAlveoU25面向網絡、存儲和計算加速功能2020年MarvellOCTEON10面向集成機器學習推理的引擎、內聯加密處理器、以及矢量數據包處理器等的虛擬化2021年BroadcomStingray面向交換機、路由器芯片2018年PensandoCapri面向P4的SDN-FungibleF1面向網絡、存儲、虛擬化2020年AmazonNitro為智能網卡數據提供線速加密和解密-MicrosoftCatapultV3面向深層神經網絡加速2017年阿里SmartNICX-DragonSmartNIC(MOC)面向虛擬機管理程序2017年英偉達發布了面向開發者的平臺DOCASDK，通過集成AmpereGPU和BlueField2DPU優化EGXAI平臺，向流媒體、智能駕駛、醫療等終端場景擴展。BlueField3已在2022年發布。同時，英偉達BlueField4發布，預計性能可提升600倍，達到75/400TOPS，400Gbps，吞吐量有望較BlueField2提升600倍。此外，英偉達希望憑借GPU和Mellanox智能網卡技術壁壘的協同效應，再輔以Arm處理器整合協同后的性能提升，有望進一步抗衡英特爾/AMD的x86CPU體系。英偉達BluefieldDPU情況類別BlueField1BlueField2BlueField2X內核16顆，ArmA72CPU芯片8顆，ArmA72CPU芯片8顆，ArmA72CPU芯片網絡連接ConnectX5，雙端口100GbpsEthernet或InfiniBand鏈接ConnectX6Dx智能網卡雙端口25/50/100Gps,單端口200Gps的Ethernet或InfiniBand鏈接ConnectX-6Dx智能網卡雙端口25/50/100Gps,單端口200Gps的Ethernet或InfiniBand鏈接Al加速器GPUDirectRDMAGPUDirectRDMA基于Ampere架構的GPU加速器引擎/2個VLIW加速器2個VLIW加速器PCle接口PCleGen4.0100Gbps的PCleGen4.0100Gbps的PCleGen4.0內存DDR4存儲模塊DDR4DIMM存儲模塊DDR4DIMM存儲模塊5、國內DPU廠商各展所長，蓄勢待發不過，隨著國家不斷推動數字經濟快速發展，算力基礎設施成為重要基礎。近年來，在人工智能和邊緣計算等需求的推動下，高性能網絡和DPU已愈發重要。工業和信息化部、中央網信辦、教育部、國家衛生健康委、中國人民銀行、國務院國資委等六部門聯合印發《算力基礎設施高質量發展行動計劃》，其中重點提出針對智能計算、超級計算和邊緣計算等場景，開展DPU等技術升級與試點應用，實現算力中心網絡高性能傳輸。這也為DPU行業未來發展指明了方向，國內也涌現出一大批DPU公司，如阿里云、百度智能云、中科馭數、芯啟源、云豹智能、大禹智芯等，均憑借技術創新與產品定義方面的優勢，沿著差異化路線搶灘市場。星云智聯：首款DPU產品NebulaXD1055AS發布，聚焦云計算的裸金屬、虛機、容器等場景，實現網絡與存儲卸載與加速，提升業務性能，節省主機CPU，簡化IaaS運維，可廣泛用于互聯網、公有云、運營商、政企與行業的云基礎設施。根據星云智聯官方數據，管控面采用通用的CPU+Linux架構，其中DPUOS上運行了OVS控制面、彈性塊存儲客戶端EBS-Client、管理監控等軟件，支持帶外管理網口，通過管理網絡對接云平臺。這個架構擁有極好的軟件生態兼容性，用戶可按需安裝部署相應的管理和應用軟件，并且簡化了DPU與用戶云管控平臺集成，加速定制化DPU新功能開發上線。星云智聯DPU產品解決方案具體方面具備業界領先全硬件高密度I/O虛擬化SR-IOV1KVF，2K硬件virtio隊列virtio-net和virtio-blk1.0和1.1版本，裸機免驅動安裝vDPA實現虛機平滑熱遷移，既保證與Hypervisor上內存臟頁狀態一致，又提升了硬件刷新“dirtypagebitmap”效率全硬件卸載高性能網絡轉發硬件高速流查找算法，實現50Mpps高性能線速包處理百萬級超大流表，減少OVS流表換入換出，保證高吞吐，低延遲轉發識別協議和QoS標簽流分類，4級層次化QoS調度和流控，實現對每租戶、每虛機/容器、每業務進行流量管理全硬件卸載靈活多樣存儲棧硬件模擬PCIeNVMe設備和Virtio-blk設備，支持HOST云盤啟動，云盤掛載支持iSCSIinitiator，NVMeoF/TCP，NVMeoF/RDMA,CephRBD等多種存儲客戶端，或客戶自行定制開發硬件加速存儲協議棧，實現最高50萬IOPS讀寫性能創新RDMA更強擴展性自研NBL-CC擁塞控制算法，不依賴網絡設備PFC/ECN實現動態擁塞控制自研NBL-SRP選擇重傳算法，在Lossy網絡環境仍可實現低延時，高有效吞吐量標準RoCEv2協議和VerbsAPI，配置簡潔，參數模板化，易運維完整管控面卸載獨立于HOST運行的DPUOS，內置網絡與存儲管控面，IPMI板級監控管理軟件按需部署OpenStackagent，K8SKubelet等IaaS/PaaS應用插件生態開放，客戶可按需安裝自有云平臺插件，運維工具等此外，大禹智芯也擁有DPU設計與研發及DPU大型商業化部署的成功經驗，其Paratus系列DPU產品采用三條產品線并行的方式逐步面向廣泛商用市場推出易用并好用的DPU產品；云脈芯聯打造自主研發多場景RDMADPU產品，如xFusion50基于硬件實現的可編程擁塞控制算法能夠有效避免網絡擁塞，充分發揮RDMA技術的低延遲和高性能，支持云計算、高性能計算、AI、存儲集群全場景部署，是國內首款實現包括支持端到端擁塞控制完整RDMA功能的DPU產品。大禹智芯Paratus系列DPU產品簡介6、我國DPU行業將進入爆發期不過，目前，我國DPU仍處于發展早期階段。長期來看，在數據中心、智能駕駛、網絡安全等應用領域加速發展的背景下，我國DPU行業仍然具有極大的市場發展潛力。尤其是，DPU與DOCA對于大模型和生成