最近DPU概念异常火爆，从Mellanox，Fungible，Nvidia到上个月的Intel，各路诸侯纷纷加入战场，各种概念Smart NIC、DPU、IPU层出不穷，各种SDK，FunOS，DOCA，IPDK眼花缭乱，比当年AI还要火爆。应孔董事长要求，结合Socnoc的技术特色，谈一谈我们对“第三颗”芯片的看法。
一、为什么现在数据中心要变革？
数据中心的核心支柱服务器是一个非常有意思和残酷的产业，容易垄断，淘汰又非常快，一不留神就退出了历史的舞台。
和20年前x86通过占领个人PC市场反攻数据中心/大型机市场这种“农村包围城市”的打法一样，今天的arm/risc-v架构通过占领手机，物联网等终端设备，开始进入数据中心市场。但和20年前不一样的是，Intel面对的竞争不是来自同行，而是客户“自下而上”的竞争。例如2020年苹果宣布2年内替换Intel CPU到自研Apple Silicon；AWS云服务中新增服务器中自研arm架构比例也已经超过10%了。这种“不对称”竞争将加速x86架构的衰落，所以ARK预测这次架构的变革可能只需要10年。如果按照两三年一代的迭代速度，留给Intel的机会可能也就3代产品的时间了。
在这次服务器架构变革还有一个非常有意思的地方，通常大家忽视的一个地方，未来10年服务器的增量大头会发生在边缘计算领域，预计2029年边缘服务器将达到700-900亿美元规模，将占据服务器市场规模的50%左右。所以我们认为“第三颗”大芯片的机会应该更快的在边缘计算领域发生。
二、数据为中心的计算时代
最早提出“数据为中心”Data-centric计算时代这个概念的是硅谷创业公司Fungible。在数据为中心的架构中，计算更加靠近网络，即流量产生或者到达的地方，通过增加一个SoC的方式卸载host CPU对流量处理的开销。
根据Fungible和AWS的统计，在大型数据中心中，流量处理占到了计算的30%左右，即数据中心中30%的计算是在作流量处理，这个开销被形象的叫做数据中心税（Datacenter Tax）。借用某某资本的总结，数据为中心的计算架构的好处是降低了CPU到加速卡的路径，是数据传输效率更高，性能更好。
最早提出这个概念的Fungible同时给自己的芯片取了一个特有的名字“DPU”，同时认为DPU将成为计算机仅次于CPU、GPU的“第三颗”大芯片出现。Fungible认为自己的使命是解决数据为中心的时代的网络流量问题。DPU的出现是为了解决数据中心中存在三个方面共五大问题：
按照技术出现的时间顺序和特点，我们将DPU的发展分为三个阶段：
第一阶段：Smart NIC（智能设备）
这个可以称为DPU的史前时代。解决节点间流量问题的最简单的方式是增加网卡的处理能力，通过在网卡上面引入SoC或者FPGA的方式加速某些特定流量应用，从而加强网络的可靠性，降低网络延迟，提升网络性能。其中Xilinx和Mellanox在这个领域进行的比较早，可惜由于战略能力不足，错失了进一步发展的机会，逐渐被DPU取代，最终被淘汰。其中Mellanox被Nvidia收购，Xilinx被AMD拿下。智能网卡成为DPU的应用产品而存在。（Marvell会如何选择我们拭目以待）
第二阶段：DPU（数据处理芯片）
这个阶段是数据芯片真正开始被重视的阶段。最开始由Fungible在2019年提出，但没有引起太多反响。Nvidia将收购来的Mellanox重新包装之后，2020年10月重新定义了DPU这个概念，DPU这个概念一炮而红。有意思的是Nvidia对DPU的定义完全不同于Fungible，在Nvidia的博客上有一段非常有意思的评价。
Nvidai的做法非常简单同时也非常容易理解，毕竟卖GPU比卖DPU更加赚钱，而Nvidia不会放过一切增加GPU销量的机会。但仔细看一下这句话，其实暗含了一个Nvidia的技术路线exception processing！
第三阶段：IPU（基础设施芯片）
对于“第三颗”芯片这么重要的战场，自然少不了Intel的加入。Intel的解决方案非常简单粗暴。DPU的存在不就是为了解决流量卸载问题么，我用FPGA就好了！DPU不就是想管理云平台么？那好，我再送一个CPU就好了。于是乎Intel的方案变成了FPGA+Xeon-D的模式，通过PCB版的方式放在一个智能网卡上（估计功耗要超过200瓦）。
同时Intel给这个方案取了一个非常有意思的名字“基础设施处理器”。显然Intel将IPU定位成host CPU上面一个“外挂”的小CPU，而且未来这个“外挂”CPU和FPGA会封装到一个芯片中，形成一个奇怪的通过PCIe总线互联的两个CPU系统。这种一个总线多个CPU的架构,Intel在GPU Phi中已经用过。
从系统上来看，这个架构非常简洁，我们觉得应该也是DPU应该发展的方向。但同时IPU引发了一个架构性的问题，“这个架构中到底IPU是中心，还是host CPU是中心？”。目前Intel只给出了一个非常模棱两可的介绍，回避了这个问题。我们认为真正解决了这个问题的芯片才能成为未来真正的“第三颗”大芯片，甚至是主要芯片。
显然Intel和Nvidia都看到了这个机会，DPU/IPU真正有价值而且极具价值的在于，谁处理exception？到底是host CPU还是DPU？如果是DPU？那么其他设备比如GPU的exception谁处理呢？
经过几年的发展，数据芯片（DPU/IPU）的地位一直在提升，正在成为“第三颗”大芯片。
对比一下当前Fungible、Nvidia和Intel的技术路线我们总结如下：
下一篇我们将详细分析每种技术的优缺点。
本文转自：Socnoc
作者：LEO
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