A DOCANVIDI，完整、开放软件平台为开辟者供给一个。d-3 DPU 配套的软件开辟包DOCA 是与 BlueFiel，DOCA操纵 ，、 存储、平安和办理等进行使用开辟开辟者能够在软件定义和硬件加快收集。3 建立、编译和优化 使用运转时情况DOCA 供给 BlueField-，核心数千个 DPU 编排东西用于设置装备摆设、升级和监控整个数据， 和日益添加的各类使用以 及各类库、API，测和负载平衡等如深度数据包检。外此，供给简单开辟接口同时DOCA 给法式员，滑润兼容可向下，DPU 产物支撑每一代 。

　　0 年202，将 DPU 定义为“第三颗主力芯片”NVIDIA 在 GTC 计谋发布中，入兴旺成长期行业自此进。芯片新物种作为主力，空间正快速扩张DPU 市场，025 年估计至 2，5.3 亿美元、565.9 亿元全球、国内市场无望别离达到24，73%、170.60%复合增速别离为 51.。前当，驶、数据通信、收集平安、信创、国防军工等范畴DPU 正快速进入数据核心/云计较、智能驾。/云计较使用场景出格是在数据核心，为火急需求较。

　　业已率先实现国产替代封装测试：国内封装，附加 值更大的先辈封装成长并逐渐向手艺壁垒更高、产物。电路制造配备及成 套工艺”支撑下在国度科技严重专项“极大规模集成，术上已达到国际先辈程度部门企业在高端封装技，芯片手艺等范畴已十分成熟如在金属凸 点手艺、倒装。

　　易性和矫捷性方面具有各自利弊分歧手艺路径在成本、编程简。中其，、低功耗、低成本等特征ASIC 具备高机能，围内可编程性较低但其在预定义范，性一般矫捷，用场景开辟的能力限制了其向新应；具有很是高的矫捷性和可编程性基于 FPGA 的手艺路线，以相对无效地支撑几乎所有功能在足够时间和成本预算支撑下可，较高、芯全面积较大但其价钱高贵、功耗；普遍的现适用例对于更复杂、更，eld DPU）的手艺路线供给了更优实施选项基于 SoC（如 NVIDIA BlueFi，可编程、高矫捷性等特征SoC 手艺路线具备，成长的一个支流标的目的是将来 DPU 。

　　PUG，据处置芯片蜕变从图形处置到数。从图形节制功能成长而来图形处置器（GPU），杂度最高的芯片之一至今已成为架构复，阵运算方面具有强大机能在并行计较、浮点以及矩，要的辅助计较单位是高机能计较最重。6 年200， Unified Device Architecture）NVIDIA 推出并行计较架构 CUDA（Compute，处置复杂计较问题使 GPU 能够，C 言语来编写法式同时开辟者可利用 ，GPU 并行编程门槛极大降低了用户基于。根本上在此，建立了功能强大的开辟库和两头件NVIDIA 还针对分歧场景，UDA”的强大算力生态逐渐成立了“GPU+C。

　　算生态的底座CPU：计，片的基石主力芯。是整个计较设备的大脑CPU（地方处置器），和硬件从此解耦其降生使得软件，PC 和更高频次能够实现更高 I。0 年代以来自上世纪 9，提拔接近 5 万倍CPU 全体机能。时同，CPU基于 ，出复杂生态软件也成长，端仍是 ARM 架构挪动端无论是 x86 架构办事器，丰硕的生态系统都建立起本身。包罗 PC 和办事器CPU 主要使用范畴，常有一颗 CPU每台 PC 通，CPU 数量不定而每台办事器 ，、四路及以上办事器凡是分为一路、双路；中其，务器为主以双路服。

　　件、IP 核、封装测试、代工等环节DPU 上游涉及如 EDA 设想软，能驾驶、数据通信、收集平安等范畴需求下流则次要对应数据核心/云计较、智。趋向来看从财产，求无望持续放量DPU 下流需，无望在将来同台竞技国内厂商与海外龙头。

　　场方面全球市，货量达 1353.9 万台2021 年全球办事器出，9.07%同比增加 ；3.47 亿台PC出货量为 ，16.27%同比增加 。场方面中国市，货量达 375.1 万台2021 年国内办事器出，9.07%同比增加 ；5700 万台PC出货量为 ，16.09%同比增加 。

　　硬件卸载阶段二：， 进行收集负载协助 CPU。算不竭成长跟着云计，数据核心对虚拟化的要求通俗网卡曾经不克不及满足，此因，卡 SmartNIC 演进而来第一代具备硬件加快能力的智能网。场可编程门阵列）协助 CPU 处置收集负载SmartNIC 焦点是通过FPGA（现，络接口功能并编程网。OE 卸载 CPU 负载逻辑此阶段的智能网卡延续了 T，A”方式扩展网卡算力利用“网卡+FPG，自定义计较实现用户，卸载能力以及硬件。

　　主题演讲中在该大会，勋暗示：“数据核心已成为新型计较单位NVIDIA 创始人兼首席施行官黄仁。加快数据核心中在现代化、平安，其主要构成部门DPU 已成为。和 DPU 连系CPU、GPU，一 AI 计较单位可形成完全可编程单，平安性和算力”供给史无前例的。后此，集 CPU、GPU 和 DPU 三芯产物为一体厂商NVIDIA 在 GTC 2021 上颁布发表将升级为，飞跃、一个架构”“三类芯片、逐年。

　　术和时间精度进一步加强收集卸载：收集通信技。收集营业中对 收集通信手艺BlueField-3 在，ion Tracking）、ASAP2等如 RDMA、毗连跟踪（Connect，一步加强进行 进，之间时钟同步进一步切确以及对数据核心和边缘。中其，间接在内存之间互换数据RDMA 可 以实现，PU 算力的功能且具备卸载 C。GPU-Direct RDMA（GDR）手艺目前 NVIDIA 全 部网卡已全面支撑 。间接互相拜候 GPU 内存的功能该手艺能够进一步实现多计 算机。

　　收集带宽 CAGR 从 2010 年前的 30%从 CPU 机能与收集带宽的过往成长趋向来看：，的 45%提拔至当前；GR 从 2010 年前的 23%与之相对应的 CPU 机能 CA，的 3.5%下降至当前；从 1 附近RBP 目标，10 以上上升到 ，带来的计较需求压力不竭增大CPU 应对收集带宽增加。

　　：2013 年在财产案例上，WS 即研发了 Nitro 产物Amazon 的云计较平台 A，心部门隔销将数据中，密解密、平安策略等办事法式即为虚机供给近程资本、加，加快器上施行全数放到公用。pervisor 共同定制化硬件Nitro 架构采用轻量化 Hy，I/O（收集和存储）子系统分分开来将虚拟机计较（CPU 和内存）和 ，% CPU 资本通过 PCI总线。

　　西认为芯东，来未，用计较CPU那么堆积DPU绝对不会像通，市场愈加多元化也绝对比GPU，上来看从形成，和基于FPGA的两大类就分为基于ASIC的，A两者曾经共存多年ASIC和FPG，者必将持久具有可见的将来两。

　　计将实现 10 倍加快计较能力提拔BlueField-3 DPU 预。3 预 计将于 2022 年出样片NVIDIA BlueField-，和收集平安的 400Gb/s DPU是首款以线速处置软件定义收集、存储，0 个核收集处置能力具备 x86 30，络和 普遍可编程性相连系将强大计较能力、高速网，软件定义的硬件加快处理方案为要求苛刻的工作负载供给。用了 ConnectX-7 收集芯片BlueField-3 收集部门采，NDR InfiniBand支撑 400G 以太网和 ，色收集机能因而具有出。一代产物比拟上，6 个 ARM A78 CPU 核它具有 10 倍加快计较能力、1，倍加密速度和 4 ，首款支撑 第五代 PCIe 总线BlueField-3 也将是，同步加快的 DPU并供给数据核心时间。

　　一芯片非单，卡进化的下一形态DPU 是智能网。础网卡进化而来DPU 是由基，成长的下一形态是 智能网卡。为三个次要阶段其进化史可分：

　　数据处置器DPU（，ssing Unit）Data Proce，三颗主力芯片是数据核心第。6 年201， Fungible 提出DPU 初次由美国公司，和提拔数据核心效能其次要方针是优化。DC 统计按照 I， 3.5 个月翻一倍全球算力需求平均每，算力的根本而作为支持，”多元化异构计较架构在机能提拔上更加乏力保守以 CPU 为核心的“CPU+xPU。

　　功能来看从焦点，卸载环节收集、存储、平安使命DPU 次要是从 CPU 上，U 的运算压力以降低 CP，“3U”一体转型鞭策数据核心向，核心的运 行效率从而提拔整个数据，的海量数据处置以应对日益兴旺。

　　 DPU 供给一套丰硕收集流量卸载引擎NVIDIA BlueField-2，求市场中不竭成长的平安需求可满足 5G 和云等高要。 阐扬其在庇护企业和挪动收集方面的特长Palo Alto Networks，用于 5G并将其应。墙在内的5G 原生平安倡议两家公司摆设了包罗虚拟防火。G 云原生情况严酷平安需求该虚拟防火墙努力于满足 5，作简略单纯性和主动化通过规模化、操，供平安庇护为客户提。

　　合计占领全球 IP 核约 60%的市场份额IP 核：目前 ARM、Synopsys ，ce 的市场份额为 6%同时第三名 Caden。工艺升级跟着先辈，来的收益边际递 减IP 核数升级带， IP 市场的国产化中国目前已实此刻接口。

　　0 年202，间为 30.5 亿美元全球 DPU 市场空，25 年至 20，245.3 亿美元市场空间将无望达到，为 51.73%5 年复合增速。场方面国内市，023 年估计 2，升至 800G国内数据核心将，级至 100G 及更高届时 DPU 机能将升，第一轮设置装备摆设需求DPU 将迎来。时同，等财产的成长也将带来增量市场智能驾驶、边缘计较、IoT 。0 年202，规模为 3.9 亿元国内 DPU 市场，025 年估计 2，到565.9 亿元国内市场规模将达， 170.60%5 年复合增速达。

　　 DPU 是 SoC 路线的典型代表NVIDIA BlueField-2。lanox 第一代智能网卡该 DPU 承继了 Mel，SoC 可编程芯片即收集、存储使用 ，速度高达 200 Gb/s 单端口（或100G/s 双端口）无线带宽或以太网接口集成了一个基于行业尺度、高机能及软件可编程多核 ARM 架构通用 CPU、一个，公用硬件加快引擎以及矫捷、可编程。

　　通俗网卡阶段一：，吞吐能力供给收集。10G 或 2x25G 带宽吞吐能力通俗网卡（根本功能网卡）供给 2x，件卸载能力具有较少硬，m、LRO/LSO 等次要是 Checksu，R-IOV支撑 S，多队列能力以及无限。拟化收集中在云平台虚，）由操作系统内核驱动接管网卡并向虚拟机（VM）分发收集流量通俗网卡向虚拟机（VM）供给的收集接入体例次要有三种：1；卡并向虚拟机（VM）分发收集流量2）由OVS-DPDK 接管网；的体例向虚拟机（VM）供给收集接入能力3）高机能场景下通过 SR-IOV 。

　　：国产供应链正兴起DPU 财产链上游。设想软件、IP 核、封装测试、芯片代工等DPU 财产链上游次要涉及如 EDA 。国产化供应链兴起的特点目前在上述环节均呈现出，外不竭缩小差距将来无望和海。

　　可预见将来DPU 在，算、智能驾驶、数据通信等范畴将次要使用于数据核心/云计，工等细分市场渗入率亦无望提拔同时收集平安、信创、国防军。

　　PUD，“第三颗主力芯片”因数据核心而生的。目前最次要的使用场景数据核心是 DPU ，数量将达到和数据核心办事器划一量级估计将来用于数据核心的 DPU 。、数据核心在全球范畴内加快落地跟着 DPU 手艺方案愈加成熟，多使用场景逐步放量以及智能驾驶等诸，处置类芯片 DPU/IPU 大规模量产NVIDIA、Intel 等厂商数据，将来几年迎来迸发式增加全球 DPU 市场将在。

　　2016 年芯片代工：，研发 10nm 工艺中国台湾的台积电成功，M 的三星与英特尔制程节点反超 ID，持续进行手艺迭代并在之后几年内，与 5nm 工艺的代工企业是国内第一家推出 7nm ，业龙头稳居行； 14nm 的技 术节点冲破中国大陆的中芯国际则实现了，制造供给无力包管为国内芯片出产。

　　年 11 月2021 ，其自研的智能网卡芯片“玄灵”腾讯在其数字生态大会上披露，机机能加快定位于云主，M/容器等场景连系CVM/B，、收集/存储 IO 等功能下移到芯片将本来运转在主 CPU 上的虚拟化，PU 零占用实现主 C。年 6 月2022 ，云计较根本设备系统 CIPU阿里云基于神龙架构推出了全新，一代云计较系统架构焦点代替 CPU 成为新，化办理数据核心硬件CIPU 向下云，储和收集资本加快计较、存；天云操作系统向上接入飞，器变成一台超等计较机将全球上百万台办事，里云内部有较大规模使用目前 CIPU 已在阿，内部客户和最新实例供给支持为双 11、阿里集团营业等。

　　术和新产物致胜的环节要素财产生态是 IT 新技，定性的要素以至是决。-Infrastructure-On-A-Chip Architecture）NVIDIA除了在软件层面供给软件开辟东西包 DOCA（Data-Center，核心根本设备上建立相对使用法式之外协助开辟人员在 DPU 加快数据，头不竭深化合作与其他科技巨，U 市场盈利共享 DP。

　　Mentor Graphics 合计占领国 内市场份额近 77.7% EDA 软件：目前海外三巨头 Cadence、Synopsys 和 ，分范畴逐渐冲破国产厂商在细， 真、集成电路等范畴如在器件建模和电路仿。的支流供应商中国产 EDA ，登岸科创板概伦电子已，O 申请也已获得证监会同意华大 九天的创业板 IP。

　　 硬件卸载能力中SmartNIC，卸载、融合收集中无损收集能力（PFC、ECN、ETS 等）硬件卸载、存储范畴 NVMe-oF 硬件卸载典型有 OVS Fastpath 硬件卸载、基于 RoCEv1 和RoCEv2 的 RDMA 收集硬件，数据面卸载等以及平安传输。拟化平台中在云计较虚，提拔使用法式和虚拟化机能SmartNIC 可以或许，络功能虚拟化（NFV）多种劣势实现软件定义收集（SDN）和网，级功能从数据核心 CPU 中卸载将收集虚拟化、负载平衡和其他低，最大处置能力为使用供给。还可以或许供给分布式计较资本此 SmartNIC ，或供给接入办事利用户开辟软件，定使用法式进而加快特。

　　.86%）成立于 2020 年北中网芯（左江科技控股 66，完成第二轮计谋融资并于 2022 年，汇智芯等市场本钱引入润兴锐华、三，编程收集平安芯片次要研制方针为可，据核心 DPU 市场需求以应对当前快速扩大的数，年下半年流片前往估计 2022 ，DPU 市场发力国内 。

　　之外除此，兴财产亦蓄势待发国内 DPU 新。智联、大禹智芯、中科驭数等纷纷入局如北中网芯、芯启源、云豹智能、星云。 SmartNIC芯启源推出智能网卡，数亿元 Pre-A4 轮融资2021 年 11 月完成；DPU SoC 芯片云豹智能专注云原生 ，红杉、腾讯等投资方包罗；心根本互联通信架构星云智联专注数据中，立以来获得三轮数亿融资2021 年 4月成；tus 1.0 进入出产阶段大禹智芯智能网卡 Para，万万元 Pre-A 轮融资2021 年 7 月完成数；发 KPU 架构中科驭数自主研，成数亿元 A 轮融资2021 年7 月完。

　　此因，络能力具备网，通用计较能力并同时融入，一代智能网卡 DPU 逢时而生可进行平安与存储卸载功能的下， 之后的第三颗主力芯片成为继 CPU、GPU，应对多元化的算力需乞助力数据核心更高效的。

　　智能内参本期的，《DPU：第三颗主力芯片我们保举兴业证券的演讲，新物种》兴起的，线和国产厂商成长趋向复盘DPU的成长路。

　　lanox 积极结构智能网卡营业NVIDIA 通过收购 Mel，大会上颁布发表推出一款新型数据处置器并在 2020 年 GTC 秋季，ld-2 DPU即BlueFie，已上市目前。 DOCA 架构该处置器由新型，rastructure On a Chip即一种全新数据核心 IOC 架构（Inf，片）供给支撑根本架构级芯，键收集、存储和平安使命可从CPU 上卸载关，升相关机能冲破性的提。

　　DPU 供给的强大数据处置能力凭仗 BlueField-3 ，心 CPU 根本设备办事中卸载和隔离出来NVIDIA 将收集平安营业使用从数据中，零信赖”情况建立基于“，用户进行身份认证可对数据核心每个，测与响应、以及监控、遥测和代办署理办事实现及时收集可视化、收集要挟的检，到焦点数据核心保障了企业从云，缘平安性再到边，能上有了更大提拔同时在效率和性。

　　对 本 地 存 储 依 赖 存 储 卸 载 ： 消 除 ，存 储 效 率 和 管 理 提 升 云 计 算 远 程 。、文件存储、对象存储或 NVMe 存储仿真BlueField-3 能够实现对块存储，对加解密操作进行硬件卸载而且 能够在数据落盘时，以分流 到 DPU 上此外各类签名操作也都可。 的 IOP/s 的读写机能其弹性块存储能够达到 18M，以达到 80Mpps 的机能其虚拟化 I/O 加 速可。 即基于软件定义的收集加快处置BlueField SNAP，可组合性存储日益增加需求满足能够实现云计较对存储解耦以及。

　　U、DPU）重塑数据核心算力架构“3U”一体（即 CPU、GP。根本设备的主要构成部门数据核心作为 IT ，速成长正快，贸易化使用面向云计较，备、弹性扩展等要求较高对接入带宽、靠得住性、灾。力需求来看从将来算，为主要成长趋向异构计较已成，astructureOn a Chip）无望成为将来数据核心支流高度集成化的片上数据核心的模式（Data Center Infr，、DPU 共存形式即 CPU、GPU。IA 为例以NVID，e）采用了“3U”一体的同一计较架构其结构数据核心从焦点到边缘（Edg。U、DPU 协同互补通过 CPU、GP，端达到高机能与高平安性能够在数据核心和边缘。

　　算力新计较架构大数据催生多元，逢时而生DPU 。济不竭成长跟着数字经，革命正加快演进全球新一轮科技。层面政策，推进数字化转型我国正自上而下，“双碳减排”等规划连续推出“新基建”、“东数西算”、；层面手艺，元宇宙等财产不竭成长云计较、智能驾驶、，样化带来数据激增下流使用场景多，元算力需求不竭催生多，逢时而生DPU 。

　　独立计较单位DPU 具有，GA/SoC 等手艺实现可通过 ASIC/FP。 相较于通俗网卡的次要特征具备独立计较单位是 DPU。定根本设备功能操作DPU 可以或许完成特，、平安加快等如重组加快，机能提拔带来显著。GA 单位有能够运转自定义软件的计较层DPU 上的可编程 ASIC 或 FP，量供给办事可为收集流，据核心根本设备功能并施行特定收集及数，系统之间供给了额外平安层为外部收集和办事器操作，换机转移向了 DPU 设备即将平安保障由 ToR 交。前目，FPGA 和 SoC 三种实现路径智能网卡（DPU）有 ASIC、。

　　智能进化阶段三：，算力芯片融入通用。速渗入的布景下在数字经济加，和流量复杂性的堆积 地”数据核心越来越成为“营业，能网卡再度进化的次要要素为数据核心减负成为催化智。展了SmartNIC新一代产物承继 并发，上插手 CPU通过在其根本，信传输功能、虚拟收集节制面隔离、丈量和检测等功能供给更丰硕和矫捷的算力卸载、 主机侧与收集侧通，储与平安卸载等能力来实 现收集、存。前当，Complex 模式和 Endpoint 模式DPU 的特点起首是支撑 PCIe Root ，t Complex 模式时在设置装备摆设为 PCIe Roo，Me SSD 磁盘一路建立存储办事器实现 NVMe 存储节制器与 NV。