首颗国产DPU芯片点亮背后，我们对DPU又有了更清晰的认识

随着国际芯片大厂纷纷入局DPU，市场对DPU芯片的价值肯定进一步坐实。前有英伟达CTO表示“DPU是我们的重中之重”，后有英特尔收购Bearfoot、AMD收购DPU初创公司Pensando，最近Fungible又被微软收购，这些都间接地反映出DPU的核心价值。DPU作为继CPU和GPU之后的又一个重要的算力支柱，将卸载网络、存储、虚拟化、安全等基础负载，有效减轻CPU的负担。

作为国内第一批研究和开发DPU芯片的企业，近日，中科驭数宣布自主研发的第一颗DPU芯片K2成功点亮，这是业内首颗完成点亮的国产ASIC形态的DPU芯片，中科驭数也扛起了国内DPU发展的大旗。

DPU芯片发展近3年，但关于DPU芯片，其行业标准还没有形成，在工艺和性能方面并没有很多可以对标的商品。那么K2芯片是一款怎样的产品呢？

（图源：中科驭数）

在K2芯片的定义和定位上，据中科驭数创始人、CEO鄢贵海告诉笔者，现阶段的DPU核心是进行功能定义，必须要先解决功能的问题，然后才能考虑更多的性能问题。所以在工艺方面，驭数科技选用的是28nm。28nm的选择又有几方面的考量：首先，28nm实现DPU芯片的功能没有问题；其次，从性价比来看，28nm的成本比较可接受；另外，这也与驭数科技在过往设计方面的积累有关，K2本来的规模比较大，用到的IP也比较丰富，而且大多数IP在28nm的工艺线上已经验证地比较充分。所以，综合考量来看，28nm是一个既安全、工艺又成熟、性价比较高、且能达到功能的诉求的选择。

中科驭数创始人兼CEO鄢贵海（图源：中科驭数）

作为一颗功能型定位的DPU芯片，K2可以支持网络、存储、虚拟化等功能卸载，这也是目前国内首颗功能较完整的ASIC形态的DPU芯片。

说到性能上的突破，鄢贵海表示，DPU首先要解决的是时延问题。DPU最早用于网络加速就是为了解决网络延迟的问题，例如在金融证券行业，超低延迟网卡是刚需，必须要做到1.7微秒才是超低时延，而在这个场景下，处于长期被国外厂商垄断的局面，到2021年为止，AMD仍占据90%以上的市场份额，剩下的几乎被英伟达和思科占据。正是因为抓住了行业这一大痛点，低时延成为驭数科技最先爆量的一个产品。

K2芯片达到了1.2微秒超低时延的性能，并且可以支持最高200G网络带宽。驭数科技的K2芯片成功打破了国际厂商的垄断，至少是在金融场景下。

不过对于K2，驭数对其的厚望远远不是仅实现金融计算领域的国产替代这一目标，而是也瞄准了更广阔的数据中心场景。因此，驭数科技把预计未来1~2年能用到的功能都布进去，希望在接下来K2的应用过程中，不断完善软件等方面的支持，推动DPU芯片在数据中心的标准化。“我们很高兴在这个时点看到，现在的数据中心中的运营商对于DPU的需求正在逐渐走向一致，之前我们定义K2的时候，大部分已经预料到它核心的需求点，我们占了一定的先机。”鄢贵海指出。

在DPU的发展路线方面，业界一直有关于是采用FPGA还是ASIC的路线探讨。譬如，全球行业的标杆英伟达采用的是ASIC路线，英特尔采用FPGA加速卡+ASIC的方式。

对此，鄢贵海认为，是选用FPGA还是ASIC，我觉得本身还是要看成本。当两者性能都可以满足一定要求的时候，就要看边际成本是不是够低，是不是可以做到一定的规模效应，保证它的生命周期。目前，业界的DPU运用FPGA的方式，我觉得也是一个阶段性的，DPU的应用场景相对比较多，对于一些特别细分的场景，尤其是那些对设备功耗要求没有那么高、功能也相对简单的场景来说，可能用FPGA就可以满足部分要求，而如果贸然用ASIC，虽然功耗降低了，但是整体的成本还是太高。

驭数科技从第一代芯片K1开始就采用自主研发的敏捷异构KPU芯片架构。鄢贵海指出，我们选择ASIC的路线本质上是ASIC的DPU是能产生规模化效应的，是能包含大量FPGA的方案覆盖不到的细分市场。ASIC芯片所能带来的优势它的边际成本比较低，性能优、功耗小。

ASIC是一条性能最好也是最困难的一条路，鄢贵海说道：“我觉得要把困难想在前面，一开始做的时候就得啃最硬的骨头，后面再做减法的时候才会游刃有余，不要开始就先专挑犄角旮旯去做，尤其在做对技术要求门槛比较高的创新性产品上。通过这种方式，才能让公司技术的积累有一个雏形，你的产品才会一代比一代完善，价值才会得到增加。如果反过来，你的积累看着多，光是积，但是累不起来，最后就会变得很散，散了以后产品就很难具有核心竞争力。”

什么时候做ASIC应该是每一家DPU厂商都会面临的一个问题。怎么选这个时间点？有两个方面的因素，一是内部因素，团队现在的技术积累是不是足以支撑做ASIC的产品；二是外部因素，芯片做出来用于什么场景中，企业必须准确地判断好外部条件的成熟度。

可能很多人看到，现在诸多的云厂商开始投入到DPU的研发中，云厂商能不能做好DPU？鄢贵海的观点是，答案不太好下定论，但我相信一点，DPU终将会成为一颗相对标准的芯片，会跟CPU、GPU一样，成为整个计算的基础设施里面的一部分。从这个角度来看，如果把DPU理解成一个应用型的芯片，那可能是应用厂商能做得好；而如果DPU的定位是在基础设施层的芯片，可能还是得由第三方来做。

从发展的眼光来看，对于一家DPU厂商而言，其实短时间内跟哪个厂商绑定的紧不紧，并没有那么重要。绑的紧并不代表它的方案就是最优的，可能绑的紧的目的就是为了短期拿个单子而已，这种思路不见得对DPU的发展具有生命力。鄢贵海认为，作为一家DPU厂商，要看到整个计算基础设施技术的演进，DPU的产品要随着这一技术的演变而发展，这才是让DPU最后真正变成核心的主流芯片的正确态度。

作为一个在DPU行业已经摸爬滚打了好几年的创业者，鄢贵海表示，DPU还是一个挺复杂的事情，虽然我们在这一块已经做了好几年，但我仍然觉得还有大量的技术难题需要攻克，绝对不是说铺500个工程师就能搞定的事情，需要随着整个应用的基础设施的改进而改进。做出一颗DPU本质上没有那么困难，但是要保证你的DPU的技术迭代跟上整个基础设施的演进步伐，这个是术业有专攻的。

据驭数科技的介绍，K2 DPU自2020年10月开始规划，到立项，再到完成代码、流片，前后投入小200人，历经差不多2年的时间，直到2022年12月，驭数科技这颗DPU芯片才成功完成点亮。

中科驭数联合创始人、高级副总裁（兼CTO）卢文岩也介绍道，整个K2项目进行了60余次方案评审，芯片前端进行了近40万行代码的开发；DPU是一个与应用密切相关的芯片，在研发阶段就要完成云原生、存储、金融计算、边缘计算等5大场景的应用的原型适配；在功能仿真和测试阶段要完成数千个验证和测试用例。 这还是在团队在芯片体系结构领域超过15年的技术积累，已经完成了第一代芯片K1，以及驭数在网络、存储、计算等领域积累的TOE、RDMA、NVMe-oF、大数据处理等功能核，技术积累的前提之下。

芯片从设计到流片回来，成功点亮，接下来量产，这些都不能算是真正意义上的成功。一个芯片产品要最终变成商品、实现规模化落地，才能真正发挥其价值。

在鄢贵海看来，DPU要想形成规模化的应用，很重要的一点就是，DPU必须要跟云厂商、操作系统厂商，以及服务器厂商等建立良性的联系，大家相互开放、做兼容。之前市场上没有成形的产品，厂商之间仅限于初步的交流，所以兼容很难做到很深。要想真正把生态搭建起来，需要有芯片产品真正进入这些现实的硬件平台中，供第三方生态厂商在上面做开发、测试。

在应用场景上，K2可以广泛适用于金融计算、高性能计算、数据中心、云原生、5G边缘计算等场景。

譬如在数据中心场景中，通过DPU去卸载云原生，中科驭数在整个行业中可以说是走在前列的，即使是对比英特尔。国内更是如此，尤其是通过DPU卸载方案在金融中心的商业化落地方面。

除了数据中心，5G方面，驭数科技也进行了各种探索和合作，这不仅包括国内的大部分集成商、曙光、联想、浪潮，还有些新兴的服务器集成厂商等都有相关的合作。可以说DPU主打的通用市场，典型的客户都与驭数有很多合作。

“我们现在已经有了上量的条件，这将使得K2 DPU也有望成为最快规模化落地应用的国产DPU芯片。”鄢贵海谈道。

而规模化落地最大的挑战是应用，这就需要考验软件栈是不是成熟，兼容性是不是做的够好。对于DPU而言，DPU性能好不好取决于硬件，好不好用则是软件说了算。只要软件生态的兼容性做得好，很多上乘的应用都可以无缝迁移到上面，彻底打开DPU的应用窗口。

据张宇告诉笔者，跟GPU芯片不同，DPU面对的是不同的应用场景、不同的客户，从最终客户落地的应用场景来看，DPU不是一个垄断的行业，而是一个开放的、有事实标准的。DPU的生态更加开放。DPU的生态更多的是端，它的上端对接的是现在已有的各种开发平台，另外一端是真正对接到不同的DPU设备驱动层的东西。下面这一层是每家都自己做的，上面那一层开放的水平要比GPU清晰的多。只有开放，才能让更多的应用更方便地导入到DPU平台上面。

在软件方面，驭数科技于2022年12月8日发布了HADOS 2.0版本，这是国内第一个开放DPU软件栈，在系统适配性方面，HADOS完成了与十余个主流操作系统以及七种主流CPU架构的适配工作，为用户提供更多的自主选择权。驭数科技也正在与行业内的伙伴一起构建HADOS DPU生态的坚实基础，帮助开发者快速构建DPU应用和服务

HADOS全景视图（图源：中科驭数）

中科驭数此次K2 DPU的成功点亮，是驭数DPU走向成熟的一大步，也是整个国产芯片又一重要的里程碑。K2将为行业提供一个比较完善的功能平台，对生态直接助力，也为接下来DPU生态扎根提供了一个很好的土壤。