DPU智能网卡芯片行业发展报告2024-2025

汇报人：邱伟婷2024-08-012024-2025DPU智能网卡芯片行业发展报告contents目录定义或者分类特点产业链发展历程政治环境商业模式政治环境contents目录经济环境社会环境技术环境发展驱动因素行业壁垒行业风险行业现状行业痛点问题及解决方案行业发展趋势前景机遇与挑战竞争格局代表性企业01DPU智能网卡芯片定义定义GPU芯片是显卡的大脑，DPU芯片是智能网卡的大脑，它主要承担起网络、存储和安全的加速处理任务，旨在满足网络侧专用计算需求，尤其适用于服务器量多、对数据传输速率要求严苛的场景，比如数据中心。DPU是以数据处理为中心的芯片，2020年NVIDIA战略中国将其称为CPU、GPU之后“第三颗主力芯片”，认为“它将成为未来计算的三大支柱之一”。一般是包括高性能及可编程的多核CPU、高性能网络接口和可编程的加速引擎几个主要部件。DPU智能网卡芯片定义02产业链设计/制造/封测上游中游产业链010203DPU隶属芯片半导体产业，因此产业链也由上游的设计/制造/封测、中游的芯片厂商以及下游的用户/应用端组成。其中中游DPU供应商主要分四个类型:基于FPGA、基于ASIC、基于NP-SoC、基于GP-SoC；下游应用端主要包括云与计算领域和通信领域。设计/制造/封测基于FPGA、基于ASIC、基于NP-SoC、基于GP-SoC的芯片厂商云与计算领域和通信领域基于FPGA、基于ASIC、基于NP-SoC、基于GP-SoC的芯片厂商云与计算领域和通信领域下游03发展历程04政治环境描述工信部:《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》:《行动计划》指出，新型数据中心是以支撑经济社会数字转型、智能升级、融合创新为导向，以5G、工业互联网、云计算、人工智能等应用需求为牵引，汇聚多元数据资源、运用绿色低碳技术、具备安全可靠能力、提供高效算力服务、赋能千行百业应用的新型基础设施，具有高技术、高算力、高能效、高安全特征。发改委:《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》:正式开启东数西算，确认了京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝，以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等八大节点。工信部:《“十四五”信息通信行业发展规划》:明确要求统筹布局绿色智能的数据与算力设施。从区域布局、数网融合、绿色发展、质量监控等四个方面推进数据中心高质量发展工程，并对数据中心算力和PUE发展目标提出了明确要求。部门:政策文件:主要内容#主要写行业政策文件及其主要内容政治环境1政治环境1工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》:《行动计划》指出，新型数据中心是以支撑经济社会数字转型、智能升级、融合创新为导向，以5G、工业互联网、云计算、人工智能等应用需求为牵引，汇聚多元数据资源、运用绿色低碳技术、具备安全可靠能力、提供高效算力服务、赋能千行百业应用的新型基础设施，具有高技术、高算力、高能效、高安全特征。发改委《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》:正式开启东数西算，确认了京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝，以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等八大节点。工信部《“十四五”信息通信行业发展规划》:明确要求统筹布局绿色智能的数据与算力设施。从区域布局、数网融合、绿色发展、质量监控等四个方面推进数据中心高质量发展工程，并对数据中心算力和PUE发展目标提出了明确要求。《关于开展2021年工业节能监察工作的通知》数据中心能效专项监察工作手册中指出，按照《数据中心资源利用第3部分:电能能效要求和测量方法》(GB/T3293-2016)、《电信互联网数据中心(IDC)的能耗测评方法》(YD/T2543-2015）等标准，核算电能利用效率(PUE）实测值，检查能源计量器具配备情况。政治环境2《关于加快推动新型储能发展的指导意见》鼓励围绕分布式新能源、微电网、大数据中心、5G基站.充电设施、工业园区等其他终端用户，探索储能融合发展新场景。《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》加快发展数字经济，促进产业数字化转型，推动互联网、大数据、人工智能、第五代移动通信〔5G)等新兴技术与绿色低碳产业深度融合。健全能源管理体系。提升数据中心、新型通信等信息化基础设施能效水平。加强节能监察能力建设，完善省、市、县三级节能监察体系，推进建设省、市两级能源大数据中心。GB40879-2021《数据中心能效限定值及能效等级》《数据中心能效限定值及能效等级》作为强制性国家标准，在此时其发布和实施，有望将在全国建立统一的数据中心能效评价技术准则和分析方法。为建设、运维、使用数据中心的全生命周期能效管理起到规范引领，为数据中心在下一阶段的发展方向，起到积极的指导作用。05商业模式06经济环境我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。我国经济赶超我国人口基数大，改革开放后人才竞争激烈，大学生就业情况一直困扰着我国发展过程中。就业问题挑战促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，个人需提前做好职业规划、人生规划。公平就业关注经济环境07社会环境关注就业公平与提前规划促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。政治体系与法治化进程自改革开放以来，政治体系日趋完善，法治化进程也逐步趋近完美，市场经济体系也在不断蓬勃发展。总体发展稳中向好我国总体发展稳中向好，宏观环境稳定繁荣，对于青年人来说，也是机遇无限的时代。就业问题与人才竞争我国人口基数大，就业问题一直是发展过程中面临的挑战，人才竞争激烈，大学生毕业后就业情况、失业人士困扰国家发展。当前的环境下我国经济不断发展赶超世界各国，成为第二大经济体我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。就业问题与人才竞争我国人口基数大，就业问题一直是发展过程中面临的挑战，人才竞争激烈，大学生毕业后就业情况、失业人士困扰国家发展。关注就业公平与提前规划促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。08技术环境技术驱动技术环境的发展为行业带来了新的机遇，是行业发展的重要驱动力。创新动力技术环境的不断创新和进步，为行业的创新发展提供了有力支持。人才需求技术环境的发展促进了人才的需求和流动，为行业的人才队伍建设提供了机遇。团队建设技术环境的发展要求企业加强团队建设，提高员工的技能和素质，以适应快速变化的市场需求。合作与交流技术环境的发展促进了企业间的合作与交流，推动了行业的整体发展。技术环境010203040509发展驱动因素10行业壁垒11行业风险12行业现状市场情况描述行业现状从智能网卡市场规模来看，全球智能网卡行业市场规模日益扩展，主要得益于智能网卡方案的逐步成熟，叠加全球服务器出货量的稳定增长以及L3级别智能驾驶汽车的技术落地。据统计，2020年全球智能网卡市场空间214亿美元，2025年将增至524亿美元，年均复合增长速度约为150%。从全球DPU行业市场规模来看，呈现稳步攀升态势。据统计，2020年全球DPU行业市场规模为25亿美元。由于数据中心带宽升级周期在3年左右，那么在2023-2025年进入下一轮服务器设备以及DPU更换周期，DPU市场规模将有明显的增幅。2025年将达到137亿美元。从中国行业市场规模来看，我国起步较慢，在未来两年内将爆发式增长。据统计，2020年中国DPU行业市场规模为0.88亿美元，到2025年将达到341亿美元。行业现状01市场份额变化随着全球互联网的迅速发展，数据量的巨量增长，推动了全球数据中心行业的发展。据统计，2021年全球数据中心市场收入为673亿美元，同比增长8%。2022年全球数据中心市场收入将达到746亿美元。据统计，2020年，全球DPU市场空间为30.5亿美元，截至2021年达到50.7亿美元，至2025年，市场空间将有望达到243亿美元，五年复合增速为573%。行业现状02市场情况据智能计算芯世界数据，到2027年全球数据中心加速器市场价值可达530亿美元，复合年增长率CAGR近44%。而根据研究院预测，中国DPU市场规模在2022年超10亿美元，2025年接近40亿美元（约合人民币240亿元），复合年增速CAGR达112%。另外，数据中心带宽升级周期在3年左右，那么在2023-2025年进入下一轮服务器设备以及DPU更换周期，DPU市场规模有明显的增幅。全球DPU行业市场规模会稳步攀升（从2020年的30亿美元增加到2025年内的136亿美元，CAGR约36%），驱动力源自智能网卡方案的成熟、全球服务器出货量增长以及智能驾驶、边缘计算等下游应用的初步落地。对于DPU和芯片领域的发展，近年来在政策支持上明显也是全力推动的。包括今年工信部发布的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》，直接要求加快提升算力、算效和异构算力（DPU是异构计算一种），同时还强调要提高自主研发算力的部署比例、加强专用服务器等核心技术研发、树立基于5G和工业互联网等重点应用场景的边缘数据中心应用标杆。行业现状从基本属性与现有发展趋势来看，SoC为DPU最佳的技术路线FPGA与ASIC劣势明显﹔基于ASIC的DPU只能在限定范围内实现高性能、低功耗、低成本的作用，但是ASIC灵活可编程性低，难以在网络数据格式、报文持续迭代更新与扩充的环境下实现发展;基于FPGA的DPU具备灵活可编程性,但是开发人员需要同时了解硬件与网络的知识才能对FPGA进行编程，编程复杂度较高．所需要投入研发力量大，且芯片成本高，大规模部署将显著提高成本，不利于DPU的发展。SoC正逐步成为DPU最佳技术路线的行业共识，NP分支路线最贴切DPU用于数据处理的定位:随着DPU逐步发展，早期使用基于FPGA与ASIC的DPU的厂商也开始趋于使用基于MP(众核)设计的DPUs:(如FPGA+CPU,ASIC+CPU)，即SoC的技术路线。这样做的核心是通过堆叠处理器核提高可编程性，实现整体性能的提高，且能够降低成本。SoC路线下有两条分支，包括GP(通用处理器)、NP(网络处理器).SoC-GP通过堆叠通用处理器核能够很好地提高灵活可编程性，但是由于通用处理器架构的限制，导致处理网络数据的能力有限;而NP则是为网络模型设计，能够实现更优的处理网络数据性能，且支持多种高级语言，对开发者较友好。综合这些基本属性,SoC-NP能够接近ASIC的高性能能力，同时也能提供高灵活可编程序与较低成本的能力，是DPU最佳的发展路线。01DPU的核心价值主要体现在软件层能力DPU将原本在CPU、GPU等处理器所处理的数据或业务先剥离，再集中进行处理，其所体现的本质是异构计算的应用，而异构计算的关键在于软硬协作，包括DPU自身的软硬协作以及DPU与主机的CPU、GPU等处理器的软硬协作。其中，通过软件适配来协同调度好各处理器编程框架，从而为开发人员构建便于使用的开发环境，是充分发挥DPU效能的重中之重。此外，通过运用具体场景的软件，DPU可满足不同客户对网络、安全、存储等应用的具体需求，并延伸至不同的行业领域，因此软件也是DPU实现强大增长价值的关键。0213行业痛点14问题及解决方案15行业发展趋势前景行业发展趋势前景描述DPU将成为继CPU、GPU的"第三块主力芯片":DPU具备高度灵活可编程性，其功能可通过软件定义向网络、存储、安全等应用进行延伸。通过灵活地运用DPU的功能，在满足不同应用场景对于释放算力、提高数据处理效率需求的同时，还具有贴合具体应用场景需求的能力，如助力形成信息安全解决方案等。因此，DPU具有渗透众多应用场景的潜力。产品概念逐步具象化，蓄力延伸众多领域:不断改进产品与应用场景的贴合度，打磨DPU产品在锚定应用领域的商业化能力是现阶段发展的重点，DPU概念在这发展过程中将逐步具象化，行业外部对DPU认知也将逐渐加强。基于现阶段所积累的技术与应用场景理解，芯片厂商将持续扩大DPU所能覆盖的应用场景。打造生态是中国芯片厂商把握机遇的关键:在打磨DPU大规模商业化的阶段，拥有较强适配性并释放客户开发能力的产品更具有竞争优势，软件生态则是形成这一竞争优势的关键。此外，中国芯片厂商还可以打造产业链生态以及横向的协同生态，提高研发效率、打造多样化产品，从而把握行业发展的机遇。以DPU为中心，联合芯片行业各方协同发展，将有望推动中国芯片行业整体发展。海外与中国芯片龙头厂商发展进度相近:海外芯片龙头厂商基于自身影响力率先打开市场，中国芯片龙头厂商也紧步跟上，产品将逐步落地应用。在行业发展初期，双方皆处于接受终端应用验证的阶段，发展进度相近。行业发展趋势前景DPU将成为继CPU、GPU的"第三块主力芯片"DPU具备高度灵活可编程性，其功能可通过软件定义向网络、存储、安全等应用进行延伸。通过灵活地运用DPU的功能，在满足不同应用场景对于释放算力、提高数据处理效率需求的同时，还具有贴合具体应用场景需求的能力，如助力形成信息安全解决方案等。因此，DPU具有渗透众多应用场景的潜力。产品概念逐步具象化，蓄力延伸众多领域不断改进产品与应用场景的贴合度，打磨DPU产品在锚定应用领域的商业化能力是现阶段发展的重点，DPU概念在这发展过程中将逐步具象化，行业外部对DPU认知也将逐渐加强。基于现阶段所积累的技术与应用场景理解，芯片厂商将持续扩大DPU所能覆盖的应用场景。打造生态是中国芯片厂商把握机遇的关键在打磨DPU大规模商业化的阶段，拥有较强适配性并释放客户开发能力的产品更具有竞争优势，软件生态则是形成这一竞争优势的关键。此外，中国芯片厂商还可以打造产业链生态以及横向的协同生态，提高研发效率、打造多样化产品，从而把握行业发展的机遇。以DPU为中心，联合芯片行业各方协同发展，将有望推动中国芯片行业整体发展。海外与中国芯片龙头厂商发展进度相近海外芯片龙头厂商基于自身影响力率先打开市场，中国芯片龙头厂商也紧步跟上，产品将逐步落地应用。在行业发展初期，双方皆处于接受终端应用验证的阶段，发展进度相近。16机遇与挑战17竞争格局竞争格局从国内市场竞争格局来看，DPU芯片行业首先吸引的是芯片类企业国际巨头的进入；此外亚马逊、华为、腾讯、阿里巴巴等科技巨头也在积极布局；作为新生赛道，自然也有大量初创企业设立。2020年是DPU元年，中国市场主要还是由头部企业占据，其中英伟达作为开创者的份额最大，随后是博通和英特尔。未来几年，随着其他企业的高速发展，这一局面较大概率会发生明显改变。国内企业如中科驭数、星云智联、大禹智芯、芯启源、云豹智能等也在摩拳擦掌，一波DPU投资热潮正在掀起。竞争格局从国内市场竞争格局来看，DPU芯片行业首先吸引的是芯片类企业国际巨头的进入；此外亚马逊、华为、腾讯、阿里巴巴等科技巨头也在积极布局；作为新生赛道，自然也有大量初创企业设立。2020年是DPU元年，中国市场主要还是由头部企业占据，其中英伟达作为开创者的份额最大，随后是博通和英特尔。未来几年，随着其他企业的高速发展，这一局面较大概率会发生明显改变。国内企业如中科驭数、星云智联、大禹智芯、芯启源、云豹智能等也在摩拳擦掌，一波DPU投资热潮正在掀起。代表企业英伟达NVIDIA2019年3月11日，NVIDIA宣布和Mellanox两家公司就收购事宜达成最终协议。NVIDIA现金收购Mellanox，总价约69亿美元。完成收购后，基于Mellanox的ConnectX系列高速网卡推出了BlueField系列的DPU，将DPU概念带给大众。在英伟达公布的路线图中国，计划3年时间在Bluefield现有产品上陆续推出2X、第三代和第四代产品，使得性能提升1000倍，支持400TOPS（计算能力）和400Gbps（吞吐量）的水平。据英伟达知乎官方账号介绍，