2022-2023年DPU智能网卡芯片行业发展监测与发展前景研究报告

2022-2023年DPU智能网卡芯片行业发展监测与发展前景研究报告日期：20x年x月行业概述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。目录

/CONTENTS0102030405DPU智能网卡芯片行业概述DPU智能网卡芯片行业背景环境DPU智能网卡芯片行业现状DPU智能网卡芯片行业发展趋势DPU智能网卡芯片行业格局及企业第一章DPU智能网卡芯片行业概述行业发展历程基础网卡基础网卡提供2×10G带宽基本能力硬件卸载能力较弱（checksum.LROLSO)支持SRIOV支持有限的多队列智能网卡丰富的硬件卸载能力Match-Action流表类业务卸载能力covsFastpath卸载)virtio硬件加速RoCE、RoCEv2NVMeoFwithTCP.NvMeoFwithRoCEu2无损网络能力(PFC.ECN,ETS等)安全相关数据面卸载DPU智能网卡(第二代智能网卡）丰富的硬件卸载能力就友业务国到老力(ovs全卸载)Virtio硬件加速RoCE、RoCEv2NVMeoFwithTCP,NVMeoFwithRoCEv2,virtio-blkNvMeoFtarget数据压缩解压缩无损网络能力(PFC，ECN,ETS等)PCleRootComplex产业链分析上游DPU智能网卡芯片行业上游龙头企业已开始对产业链进行延伸，逐渐进军原材料生产领域，以规避高额进口原料的成本支出，攫取上游毛利。此外，伴随着上游原料生产企业的重组进程加快以及中国市场参与者技术水平的提高，DPU智能网卡芯片行业上游原材料供应有望朝着专业化和规模化的方向继续发展，逐渐抢夺外资企业在行业内的话语权。产业链分析中游DPU智能网卡芯片行业中游企业原材料大部分依靠进口，主要原因是下游消费终端为保障科研成果，对行业产品的质量稳定性要求较高，因此，中游科研用制备厂商更倾向于选择仪器先进、供应链稳定的进口原材料供应商。企业产品价格主要受市场供求关系的影响。由于DPU智能网卡芯片企业的产品毛利较高，原材料价格波动不会对企业的盈利能力产生重大影响。产业链分析下游DPU智能网卡芯片行业下游企业市场空间广阔、销售范围广、用户分散、单批数量少、销售单价高等特点。随着全球范围内生物医药行业研究的深入及产业化程度的提升，中国行业产品种类进一步丰富，应用领域持续增加，个性化、高端化的产品将逐渐获得更广阔的应用空间。第二章DPU智能网卡芯片行业环境行业政治环境指出，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。《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》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。《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》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。《“十四五”信息通信行业发展规划》010203行业政治环境《关于开展2021年工业节能监察工作的通知》《关于加快推动新型储能发展的指导意见》《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》GB40879-2021《数据中心能效限定值及能效等级》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/T32910.3-2016)、《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。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。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。《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。经济环境经济环境社会环境12人类社会历史上主要面临四次技术变革，从一开始蒸汽机的发明开启第一次工业革命到现在.在数字技术的发展下，社会走向"算力时代"。每次变革中，抓住变革中关键要素，都能够使国家的综合实力得到质的提升，在"算力时代"，以芯片和软件平台为主的对数据的计算能力不仅是电子计算机时代信息技术原生领域的专有服务，还渗透到各行各业及企业生产全过程，改变了人类的生产方式、生活模式和科研范式．成为科技进步和经济社会发展的底座．是此次变革中的核心要素。随着数字化转型开启，社会面临的数据量与日俱增．为保证算力的充足供给，2022年2月.中国国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局四部门联合印发文件．同意在8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划10个国家数据中心集群,"东数西算"工程正式全面启动。这也标志着中国云计算网络一体化布局开启，将通过在中国关键节点建设与升级数据中心，扩大算力设施规模，提高算力使用效率，实现全国算力规模化、集约化发展。海外国家在对算力布局时通常是通过个体企业进行布局，中国相较于其他国家具有政策优势，在政策的引导下，能够充分调动国家、社会资源，集中力量做大事。在这样的政策环境下．数据中心行业发展也将充分受益。社会环境社会环境数据中心是DPU目前最主要的应用场景，未来用于数据中心的DPU数量将达到和数据中心服务器同等量级。随着DPU技术方案更加成熟、数据中心在全球范围内加速落地，以及智能驾驶等诸多应用场景逐渐放量，NVIDIA、Intel等厂商数据处理类芯片DPU/IPU大规模量产，全球DPU市场将在未来几年迎来爆发式增长。行业驱动因素供需平衡促进市场发展DPU智能网卡芯片产业处于快速增长时期，由于DPU智能网卡芯片行业的产品及服务模式特性，使其供给市场与需求市场存在较强的相互依赖、相互促进关系，DPU智能网卡芯片市场在良好的供需作用机制下保持稳定发展研究资源投入稳健增长为促进行业科技创新事业发展，全面提升科技创新能力，中国逐步加大行业经费投入、落实税收优惠、鼓励科研人才发展，全面推动科研事业发展，同时带动科研服务市场增长，广泛运用于各个研究领域，未来市场空间将进一步释放行业驱动因素行业竞争促进行业正向发展在市场发展中，行业企业为争取竞争优势，尤其是大中型企业，越来越重视自主研发实力，在企业科研方面投入逐年增长，企业科研服务市场逐步打开，未来科研用检测试剂的服务主体趋于多元化商业应用领域不断拓展从应用领域来看，DPU智能网卡芯片行业产品广泛的运用于医学、药学、检验学、卫生免疫学、食品安全、农业科学等民营领域第三章DPU智能网卡芯片行业现状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56.24亿美元，年均复合增长速度约为18.50%。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29.5亿美元。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135.7亿美元。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37.41亿美元。行业市场分析5868亿营收21462亿2020资产总额567.6亿净利润10.5%年复合增长率行业得以保持快速增长，主要因为受到以下三个因素的影响：（1）DPU智能网卡芯片行业的发展需要大量科学实验的支持，拉动产品的需求提升；（2）本土DPU智能网卡芯片企业的研发技术不断提高，逐渐发展扩大，丰富了DPU智能网卡芯片行业产品的种类，扩大了市场规模；（3）相关政策的逐渐完善，使得DPU智能网卡芯片的监管愈加完善，生产、消费、使用流程得到安全保障，促进了行业的发展。随着国家十四五规划以来，针对DPU智能网卡芯片行业的政策法律相继出台，DPU智能网卡芯片企业的技术研发水平不断提高，促使DPU智能网卡芯片行业市场规模从2014年的215亿元增长至2022年的2548.5亿元，年复合增长率高达15%。未来五年，预计中国DPU智能网卡芯片行业市场规模将以18%的增长率持续增长，并于2023年达到829亿元左右的市场规模。行业现状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。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。

从基本属性与现有发展趋势来看，SoC为DPU最佳的技术路线DPU的核心价值主要体现在软件层能力市场规模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679.3亿美元，同比增长9.8%。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245.3亿美元，五年复合增速为573%。行业热点热点一应用领域广泛热点二科研服务市场持续增长热点三消费升级拉动需求增长DPU智能网卡芯片行业具有市场空间广阔、销售范围广、用户分散、单批数量少、销售单价较高等特点。DPU智能网卡芯片行业厂商研发技术增强、产品升级速度加快,推动各级商业机构加速产品更新换代，市场对DPU智能网卡芯片行业产品的需求攀升。DPU智能网卡芯片行业技术提升，多元化科研服务平台持续扩张，促进高价值服务企业品牌形成。行业产品化发展，集研发、生产、销售于一体的综合性科研服务企业逐渐增多。行业痛点DPU智能网卡芯片行业缺乏完备的质量控制和质量保证体系，生产商缺乏统一的生产标准，行业内产品质量良莠不齐，导致产品的可靠性难以保证，丧失产品市场竞争力政府秉承创新开放的态度，支持和鼓励科学研究创新，对科学研究试验不设置严格限制，因此，DPU智能网卡芯片行业不存在统一的监督管理规范，产品质量主要依靠生产企业自主检测，DPU智能网卡芯片行业产品质量的监管难度加大在中低端产品领域，仍然有较大比例的产品依赖于进口渠道。此外，DPU智能网卡芯片行业企业缺乏创新研发能力以及仿制能力，加重下游消费端对进口科研用检测试剂的依赖，不利于DPU智能网卡芯片行业的发展质量参差不齐行业监管难度大高端产品发展落后行业发展建议01提升产品质量（1）政府方面：政府应当制定行业生产标准，规范DPU智能网卡芯片行业生产流程，并成立相关部门，对科研用DPU智能网卡芯片行业的研发、生产、销售等各个环节进行监督，形成统一的监督管理体系，完善试剂流通环节的基础设施建设，重点加强冷链运输环节的基础设施升级，保证DPU智能网卡芯片行业产品的质量，促进行业长期稳定的发展；（2）生产企业方面：DPU智能网卡芯片行业生产企业应严格遵守行业生产规范，保证产品质量的稳定性。目前市场上已有多个本土DPU智能网卡芯片行业企业加强生产质量的把控，对标优质、高端的进口产品，并凭借价格优势逐步替代进口。此外，DPU智能网卡芯片行业企业紧跟行业研发潮流，加大创新研发力度，不断推出新产品，进一步扩大市场占有率，也是未来行业发展的重要趋势。02全面增值服务单一的资金提供方角色仅能为DPU智能网卡芯片行业企业提供“净利差”的盈利模式，DPU智能网卡芯片行业同质化竞争日趋严重，利润空间不断被压缩，企业业务收入因此受影响，商业模式亟待转型除传统的DPU智能网卡芯片行业需求外，设备管理、服务解决方案、贷款解决方案、结构化融资方案、专业咨询服务等方面多方位综合性的增值服务需求也逐步增强。中国本土DPU智能网卡芯片行业龙头企业开始在定制型服务领域发力，巩固行业地位03多元化融资渠道可持续公司债等创新产品，扩大非公开定向债务融资工具（PPN）、公司债等额度获取，形成了公司债、PPN、中期票据、短融、超短融资等多产品、多市场交替发行的新局面；企业获取各业态银行如国有银行、政策性银行、外资银行以及其他中资行的授信额度，确保了银行贷款资金来源的稳定性。DPU智能网卡芯片行业企业在保证间接融资渠道通畅的同时，能够综合运用发债和资产证券化等方式促进自身融资渠道的多元化，降低对单一产品和市场的依赖程度，实现融资地域的分散化，从而降低资金成本，提升企业负债端的市场竞争力。以远东宏信为例，公司依据自身战略发展需求，坚持“资源全球化”战略，结合实时国内外金融环境，有效调整公司直接融资和间接融资的分布结构，在融资成本方面与同业相比优势突出。竞争格局1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。行业竞争格局竞争格局2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。行业竞争格局第四章DPU智能网卡芯片行业发展趋势方向发展趋势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。行业趋势代表企业1代表企业2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