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计算机-算力专题报告之一:“第三颗主力芯片”DPU的投资机会崛起

IT圈 admin 71浏览 0评论

2024年9月5日发(作者:春茹薇)

计算机|证券研究报告—行业专题

强于大市

2021年11月30日

算力专题报告之一

“第三颗主力芯片”

DPU

的投资机会崛起

相关研究报告

《北交所开市事件点评:新上市计算机领域标

的一览》20211115

《国防信息化行业事件点评:军队装备订购新

规实施,信息化企业机遇凸显》20211111

英伟达2020年用DPU(数据处理芯片)重新定义芯片市场。网络数据量级

和应用场景的提升催生DPU旺盛需求,从一开始就有望驶入快车道。技术准

入门槛使得未来格局预期有保障。建议把握具先发优势的创新型企业。

支撑评级的要点

DPU源于数据增速与芯片性能增速差距加大。近年来,云端传统架构中

的第一主力芯片CPU面临性能增速放缓压力,而GPU在图形和AI处理

方面的优势使其成为第二主力芯片。同样作为算力消耗大户的(网络)

数据处理的需求则伴随5G和大数据技术呈现指数级增长。一般地,当

数据增速与传统算力增速有10倍以上差距时,就会出现新的架构。在英

伟达等厂商的开拓下,DPU产品应需而生,成为云端第三颗主力芯片。

DPU基于智能网卡和加速器技术。DPU核心功能就是网络数据处理,既

包括网络协议的分析,也可以是直接满足应用需求的加工计算。随之可

以减少22~80%的CPU性能,因此也被称为“卸载”(offload)。DPU的

部分前身功能在智能网卡(SmartNIC)上实现,完整的DPU芯片本身也

通常会被集成到板卡(网卡)上。基于FPGA或ASIC等加速器技术的DPU

产品都用,是异构计算的新路线。

DPU适用于多种场景。目前面向下游应用的处理主要包括网络安全、人

工智能(AI)、边缘计算(智能驾驶、工业互联网)等,应用面广、需

求明确,意味着瓶颈在于产品研发而非市场客户。技术护城河让先发位

臵或有芯片设计制造优势的企业能够享受行业红利。

中国DPU市场CAGR超100%、市场空间达240亿。DPU作为云端主力芯

片,用量与服务器规模几乎相当。头豹研究院预测,中国DPU市场规模

从2022年超10亿美元增长到2025年近40亿美元(约人民币240亿元),

复合年增速CAGR达112%。此外,2027年全球数据中心加速器市场价值

可达530亿美元(CAGR近44%),DPU增速有望高于行业。

三类企业积极布局。2020年中国DPU市场约8,800万美元,主要由英伟

达等外国公司占据。行业良好前景吸引到三类企业涌入:(1)芯片公司,

如英特尔、英伟达、华为海思、博通、Marvell等;(2)创新公司,如左

江科技旗下北中网科技、中科驭数、芯启源等;(3)其他科技巨头,如

阿里巴巴、腾讯、亚马逊、谷歌等。

国产创新企业机会优。DPU的制程挑战略低,适合新入局者;需要结合

上层应用需求,给到垂直行业企业更多业务机会;科技巨头可能会更倾

向于通过收购、生态等方式参与。同时,我国在数据中心规模、增速和

用户数量相较于国外有优势。因此认为国产创新企业投资机会更佳。

DPU行业虽处早期,但产业链成熟,有望快速爆发。因此,我们强调行

业投资机会开启,重点关注明确有DPU布局的上市公司左江科技、通信

芯片相关的紫光股份以及国产异构计算芯片公司景嘉微、紫光国微等。

技术突破不及预期;供应链风险;云端需求增速放缓。

中银国际证券股份有限公司

具备证券投资咨询业务资格

计算机

证券分析师:杨思睿

(8610)66229321

************************

证券投资咨询业务证书编号:S13

重点推荐

评级面临的主要风险

目录

大数据时代,DPU芯片机会一触即发 ................................................... 4

DPU是“第三颗主力芯片” ..................................................................................................... 4

塑造全球市场千亿规模,中国市场5年CAGR超100% ............................................................. 7

多方竞逐下格局未定,国产新锐较有优势 ............................................ 9

三类企业参与,产业链成熟 ..................................................................................................... 9

重点企业及产品概览 .............................................................................................................. 10

投资建议 ............................................................................................ 16

投资机会 ................................................................................................................................ 16

风险提示 ................................................................................................................................ 16

2021年11月30日 算力专题报告之一

2

图表目录

图表 1. DPU等三种核心芯片 ................................................................................................... 4

图表 2. 通过DPU三要素可以理解其作用和重要性 ........................................................... 4

图表 3. 英伟达将Bluefield DPU(左)集成到智能网卡(右)上 ................................... 5

图表 4. 近年来带宽性能增速远超CPU性能增速 ............................................................... 5

图表 5. 智能网卡将进入DPU发展阶段 ................................................................................ 6

图表 6. 两种DPU技术方案的比较 ......................................................................................... 6

图表 7. 头部厂商技术路线 ....................................................................................................... 7

图表 8. 中国DPU市场规模预测 .............................................................................................. 7

图表 9. 全球DPU市场规模预测 .............................................................................................. 7

图表 10. DPU产业链 .................................................................................................................. 9

图表 11. 2020年中国DPU市场份额 ....................................................................................... 9

图表 12. 2021年公布新融资的国内DPU企业 .................................................................... 10

图表 13. 英伟达DPU未来三年路线图 ................................................................................. 11

图表 14. 英特尔IPU C5000X-PL板卡(左)和IPU SoC芯片(右) ............................. 12

图表 15. Marvell对DPU的定义 .............................................................................................. 12

图表 16. Marvell OCTEON 10的DPU产品 ............................................................................. 12

图表 17. 华为海思自研的智能网卡和DPU功能(2020年) .......................................... 13

图表 18. 北中网科技是左江科技DPU业务主体 ............................................................... 14

图表 19. 中科驭数YUSUR自研的KPU架构 ....................................................................... 14

图表 20. 芯启源DPU板卡产品 .............................................................................................. 15

图表 21. 芯启源推出EDA平台产品MimicPro .................................................................... 15

2021年11月30日 算力专题报告之一

3

大数据时代,DPU芯片机会一触即发

DPU是“第三颗主力芯片”

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。

图表 1. DPU等三种核心芯片

芯片

CPU

GPU

DPU

概念

Central Processing Unit,中央处理器

Graphic Processing Unit,图形处理器

Data Processing Unit,数据处理器,进行数据

处理的SOC芯片

场景

用于通用计算

用于加速计算,适合图形处理、AI等

实现安全的、裸性能的、云原生的下一代云上大规模计算

资料来源:英伟达中国,中银证券

为什么在CPU、GPU之外还需要DPU呢?因为大数据和5G时代,在AI、边缘计算等场景下,网络数

据不仅需要被传输(交给CPU等处理),还需要整个加工过程更加实时和海量,最好面向具体应用。

除了制造独立的DPU芯片,还可以将其设计成网卡(NIC)的一个集成模块。足够强大和灵活的网卡

可以根据应用需要处理所有网络中的数据,使得CPU得以专注于上层应用的流程控制等方面。

举例来说,通信数据最基础的操作是网络协议处理,据中科院科技战略咨询研究院估计,要服务10G

网络通信的协议处理就需要约4个Xeon CPU核,即占到8核高端CPU一半的算力。如果考虑更高速

网络(40G、100G)以及更复杂的运算,则会占据更多现有CPU资源。此外,据谷歌和Facebook的

研究,微服务通信开销可消耗22~80%的CPU性能。

因此,GPU是在CPU之外提供图形(和深度学习等)场景的加速,而DPU则是在CPU之外提供网络

数据场景的加速。

图表 2. 通过DPU三要素可以理解其作用和重要性

资料来源:英伟达中国,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 4

图表 3. 英伟达将Bluefield DPU(左)集成到智能网卡(右)上

资料来源:

CSDN

、英伟达中国,中银证券

DPU的发展历程是和网络数据规模增长相关的,当CPU处理能力的增速(一度由摩尔定律定义)逐

渐赶不上网络带宽、数据交换的规模增速时,这种需求就更加明显。将两个增速做成比值(称为带

宽性能增速比RBP),并分析两者的增速曲线可知,2020年以来市场突破点的基础已经较明确的成

型(图表 4红圈部分),RBP从1提升到10左右,算力的架构变革箭在弦上,随时会出现爆发机会。

图表 4. 近年来带宽性能增速远超CPU性能增速

资料来源:

CSDN

、半导体行业观察,中银证券

同时,结合智能网卡的发展历程也可以看到,DPU有望成为智能网卡下一阶段的重要推动因素,促

使行业从第一代技术跃迁至第二代技术(DPU智能网卡)。

2021年11月30日 算力专题报告之一 5

图表 5. 智能网卡将进入DPU发展阶段

资料来源:

CSDN

、半导体行业观察,中银证券

DPU的核心技术是什么?从它的功能和定位可以看出,DPU除了传统的芯片技术,还依赖通信、数

据处理等方面的技术。根据头豹研究院报告,(1)理论上DPU可基于FPGA、MP(Multi-core,MP)

与ASIC三类核心处理器进行设计;(2)产品上已商用的DPU产品形态包括“ASIC+GP”(NVIDIA等

采用)、“ASIC+NP”(华为等采用)。

图表 6. 两种DPU技术方案的比较

芯片 劣势

高复杂性:FPGA对应的硬件编程语言复杂度

低能耗:逻辑单元丰富,支持对数据快速的并

基于FPGA设较高,需要高效编程框架(如ClickNP)支持;

行处理,能耗开销相对ASIC处理器、MP处理器

计的DPU 高成本:FPGA价格昂贵,数据中心大量部署将

减少约50%

显著拉高成本。

高性价比:在预定义范围内对数据平面进行可

基于ASIC设低可编程性:基于ASIC的DPU性能最强但可

编程处理,并提供有限范围内的硬件加速

计的DPU 编程性最差,在成熟的应用场景可发挥算力

支持,如批量使用等

资料来源:头豹研究院,中银证券

优势

目前行业处于自然生长阶段,各个技术路线都以能够满足客户需求先行。未来必然还会面临标准化、

制程与工艺的提升、下游应用的多样化支持等挑战。

2021年11月30日 算力专题报告之一 6

图表 7. 头部厂商技术路线

资料来源:头豹研究院,中银证券

塑造全球市场千亿规模,中国市场5年CAGR超100%

DPU会部分分流(数据中心的)CPU市场规模,但考虑到功能和性能的改善,我们认为DPU相对已

有芯片市场来说仍然是增量。那么,DPU的市场规模有多大呢?

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%。而根据头豹研究院预测,中国DPU市场规模预计在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行业市场规模预计会稳步攀升(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。

图表 8. 中国DPU市场规模预测

(百万美元)

4,000

图表 9. 全球DPU市场规模预测

(%)

3,741

600%

(亿美元)

160

(%)

88%

108.3

82.1

32%

135.7

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

3,500

3,000

2,500

2,000

491%

3,269

3,073

500%

400%

140

120

100

80

196%

112%

521

300%

200%

-6%

22%

100%

0%

1,500

1,000

500

0

60

40

20

0

1,106

29.5

22%

43.7

21%

25%

88

20202021E2022E2023E2024E2025E

36.1

20202021E2022E2023E2024E2025E

-100%

市场规模(百万美元)增速(%)

市场规模(亿美元)增速(%)

资料来源:头豹研究院,中银证券

资料来源:头豹研究院,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 7

另一个市场规模预测的思路,是基于Fungible和英伟达等公司的预测,即用于数据中心的DPU量级

将达到和数据中心服务器等量的级别。《DPU技术白皮书》主编、中科院计算所研究员鄢贵海估计

服务器每年新增大约千万量级,对应一颗或多可DPU(类比网卡比例),若服务器,每年新增1500

万台,每颗DPU以1万元(我们预计在数千元)计算,则对应千亿级市场。结果与头豹研究院2025

年预测值相接近。

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。

2021年11月30日 算力专题报告之一 8

多方竞逐下格局未定,国产新锐较有优势

三类企业参与,产业链成熟

DPU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,目前各家企业产品的制程大部分在14-28纳米之间。以28纳米为例,产业链的服务能

力和供给关系相对较为成熟。

图表 10. DPU产业链

资料来源:头豹研究院,中银证券

我们认为,中间芯片商的环节可以分为三类企业,即芯片类、(其他)科技巨头类和初创企业:DPU

首先吸引的是芯片类企业(包括博通、Marvell等通信芯片商和英伟达、英特尔等主芯片商)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,可以看做是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。

图表 11. 2020年中国DPU市场份额

资料来源:头豹研究院,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 9

图表 12. 2021年公布新融资的国内DPU企业

资料来源:芯东西、贤集网,中银证券

我们认为,(1)DPU一般基于网卡级芯片,制程挑战略低,适合新入局者参与;(2)DPU结合上

层应用需求,格局较传统核心芯片可能会更为分散,也给到垂直行业芯片企业拓展业务的机会;(3)

非芯片类的科技巨头在DPU战略布局尚一般会和自身业务相关联,较少有独立性,可能会更倾向于

通过收购、生态等方式参与。

重点企业及产品概览

英伟达

NVIDIA

2019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。

2021年11月30日 算力专题报告之一 10

图表 13. 英伟达DPU未来三年路线图

资料来源:

STH

网站、

NVIDIA

,中银证券

据英伟达知乎官方账号介绍,Palo Alto Networks等客户选择Bluefield来加速其产品。例如,Palo Alto将

BlueField-2芯片用在虚拟下一代防火墙,做到5倍加速,相较在CPU的传统系统能够节省150%的资

本支出。Bluefield-2 DPU还部署在英伟达自己的AI-on-5G平台中,在多个垂直领域挖掘AI和5G的交叉

应用。英伟达正在与富士通、谷歌云等合作开发基于5G平台的人工智能的解决方案,面向智慧城市、

智能制造、医院和智能商店等领域。

今年5月,英伟达也宣布华硕、戴尔科技和Supermicro等公司将在年内发布基于BlueField-2的系统。预计

更多服务器OEM厂商开始采用DPU的趋势还会持续,尤其是其能够对服务器性能提高可观的程度。

博通

Broadcom

博通在网卡市场处于领导者地位,其DPU布局更多源自SmartNIC。在2019 SDC演讲中博通展示了

Stingray架构,采用单芯片方法,在板卡生产的成本方面更低。Broadcom在Stingray的中心设计了

NetXtreme-S BCM58800芯片,将8个3 GHz主频的ARM v8 A72内核放臵其中。另外,Stingray最多可以

配臵16 GB DDR4内存。基于这个异构体系以90 Gb/s的速度实现了卸载加、擦除编码和RAID等存储

处理。博通在逐步将产品转移到7纳米,使得可以从8核扩展到12核。

英特尔

Intel

英特尔2015年底收购了FPGA头部厂商Altera,使得在传统通用处理器的版图上增加了硬件加速布局。

2021年6月,英特尔公布了IPU(Infrastructure Processing Unit,基础设施处理器)规划。公司数据平台

事业部首席技术官Guido Appenzeller表示DPU和IPU在功能上没有根本性差别,主要是命名不同。DPU

普遍用于数据中心,因此英特尔从这个角度去定义其该类新产品。

IPU产品是将FPGA与Xeon D系列处理器集成,具有增强的加速器和以太网连接的高级网络设备,通

过紧耦合、专用的可编程内核加速和管理基础架构功能。IPU提供全面的基础架构(运算、通信)分

载,并可作为云端的主机的控制点,提供额外防护。

根据官网说明,IPU和SmartNIC(智能网卡)的区别在于“IPU能够从主机分载整个基础架构堆栈,

并可以控制主机与该基础架构的连接方式。这为服务提供商提供了一层额外的防护和控制,由IPU

在硬件中实施。SmartNIC具有与IPU相似的联网和分载功能,但它作为外设,仍然在主机的控制之下。”

即IPU具备更高的独立性。

据IT之家报道,通过特定功能,IPU可对数据中心里的基于微服务架构的现代应用程序进行加速。

如前所述,谷歌和Facebook的研究表明微服务通信开销可消耗22%到80%的CPU性能。

2021年11月30日 算力专题报告之一 11

图表 14. 英特尔IPU C5000X-PL板卡(左)和IPU SoC芯片(右)

资料来源:英特尔官网,中银证券

迈威尔

Marvell

2021年Marvall发布了OCTEON 10 DPU产品,不仅具备强大的转发能力,还具有突出的AI处理能力。

OCTEON 10采用ARM N2内核和5nm制程,除了具备与上一代产品相同的多功能构建块阵列,还增加

了先进的IP和新功能,包括集成机器学习推理的引擎、内联加密处理器以及矢量数据包处理器,它

们也都能够以虚拟化方式运行。

在云和数据中心用例上,这些解决方案可在计算与网络吞吐量性能方面,提供广泛的多功能性。企

业则可以用OCTEON 10系列产品实现深度集成的数据包处理和安全加速特性。

图表 15. Marvell对DPU的定义

资料来源:

EETOP

Marvell

,中银证券

图表 16. Marvell OCTEON 10的DPU产品

资料来源:

EETOP

Marvell

,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 12

华为

2013年,Tensilica(成立于1997年的微处理器公司)宣布与华为的海思半导体正在扩展对Tensilica DPU

的应用范围,其中包括Tensilica Xtensa®可定制处理器及用于LTE基站、手持移动设备、其他网络基

础设施和客户端设备的ConnX基带处理器。我们认为这可以看做是DPU的前身,区别在于当时合作

还面场景更广,例如智能手机和机顶盒的音频和语音处理等DSP芯片,与现在所提的DPU更针对网

络数据有所不同。

华为DPU研发信息目前披露的不多,但类似博通公司,华为也在智能网卡领域有长期深耕,拓展到

DPU领域比较自然。例如,华为云官网显示,2020年华为海思自研的Hi1822网卡已在鲲鹏服务器上

采用,其中就实现了算力加速、卸载(offload)15%的CPU资源等功能。考虑到华为设备出货量的量

级、供应链受限等情况,我们预计华为的DPU或类似智能网卡产品会优先满足自用需求为主。

图表 17. 华为海思自研的智能网卡和DPU功能(2020年)

资料来源:华为云社区,中银证券

左江科技

左江科技在2007年8月成立,2021年在A股上市。公司专注于国防领域的网络信息安全领域,主要

从事网络安全应用相关的硬件平台、板卡的设计、开发、生产与销售。左江科技是北京市高新技术

企业、中关村高新技术企业、中关村科技园2015、2016和2017年度“瞪羚企业”。公司网络信息安

全产品主要面向国家单位进行销售。

子公司成都北中网科技有限公司在2021年3月和9月等时间经过增资扩股和引入新投资方后,左江

科技持有1500万元(占比72%)的股权,北网未来持有375万元(占比18%)的股权,北网蓝海持

有129.25万元(占比6.2%)的股权,北网智芯持有79.08万元(占比3.8%)的股权。

公司在互动平台上表示,北中网科技目前主要投入在基础网络芯片DPU的研发上面,基于芯片特性,

可以应用到多个业务领域。公司人员规模约60人,近90%的人员为研发人员,预计芯片量产在2022

年下半年。公司副总经理、监事兼逻辑部经理、北网智芯法人代表于洪涛曾在海思半导体有限公司

任职。公司的DPU产品预计2022年一季度流片、下半年量产。

2021年11月30日 算力专题报告之一 13

图表 18. 北中网科技是左江科技DPU业务主体

资料来源:万得,中银证券

左江科技本身提供军工等特定行业的网络安全产品,收购拓展网络芯片业务子公司有利于向产业链

上游布局,以自身优势打造客户渠道的同时增强核心竞争力、发掘新业务爆发力。

中科驭数

中科驭数是2018年成立于北京的DPU初创公司,创始团队来自中科院计算所计算机体系结构国家重

点实验室。据经济观察报报道,公司在2021年7月底宣布获得了数亿元的A轮融资,目前实现千万

级别的季度营收。A轮融资主要用于第二代DPU芯片K2的流片以及后续产品的迭代研发。今年K2

芯片流片并在更多领域实现落地(官网显示2019年第一颗芯片成功流片,是业界首颗数据库与时序

数据处理融合加速芯片)。

相比于大部分企业基于ARM架构定义DPU产品,中科驭数选择通过自研的异构核来实现不同的功能。

鄢贵海(中科驭数创始人、CEO,中科院计算所研究员、博士生导师)提出ARM厂商的IP核多为同

构核,而异构计算更适合用异构的核心来做。

公司自研的KPU专用计算架构具备“敏捷异构”的特征,基于此推出的DPU产品集成网络运算核、

数据库及大数据运算核、存储运算核、安全运算核。

图表 19. 中科驭数YUSUR自研的KPU架构

资料来源:中科驭数,中银证券

芯启源

芯启源是另一家在DPU领域有布局的初创企业,成立于2015年,主要关注5G和数据中心的通讯类

芯片。目前已推出四款产品,包括DPU芯片和智能网卡、USB核心IP、SoC原型验证与仿真系统

MimicPro、网络搜索引擎TCAM芯片等。

据集微网报道,芯启源的智能网卡基于SoC架构,并已实现量产,可提供从芯片、板卡到驱动软件

等全套云网解决方案。该方案采用了业界领先的NP众核技术架构实现高效且灵活的网络报文处理,

具有能耗低、性能高、灵活度高、可编程性极强等特点,可为国内5G通讯、云数据中心、AI等提供

最有竞争力的解决方案。

2021年11月30日 算力专题报告之一 14

创始人、董事长兼CEO卢笙在硅谷工作20多年,先后在博通、Marvell、ArtX等公司就职。公司认为,

高端EDA和IP是必不可少的武器,也是我差异化竞争的核心竞争力。芯启源在高端EDA领域的原型

验证与仿真系统MimicPro于2021年7月已开始量产并供货。

图表 20. 芯启源DPU板卡产品

资料来源:集微网,中银证券

图表 21. 芯启源推出EDA平台产品MimicPro

资料来源:集微网,中银证券

中科驭数、芯启源之外,还有云豹智能、星云智联、云脉芯联等新近成立的DPU相关科技创业公司。

其他科技巨头

DPU市场的前景可观,因此也吸引了一些传统并不涉足芯片设计的互联网厂商,如谷歌、亚马逊、

阿里巴巴等巨头启动相关芯片的自研计划,重点面向数据处理器的高性能专用处理器芯片。从自用

出发角度,这些芯片产品可以改善它们在云端的服务器成本结构,或提高能耗管控水平。

中外DPU企业的对比方面,国内厂商在芯片产品化的环节相比国外一线厂商还有差距,但是在DPU

细分市场具备一定的优势基础,包括我国目前在数据中心领域的市场规模、增速和用户数量相较于

国外有显著领先。

2021年11月30日 算力专题报告之一 15

投资建议

投资机会

全球和中国DPU市场都将迎来高速增长的阶段,并有望随着5G建设提速获得更大催化。同时,以

2020年英伟达正式推出DPU概念产品为元年来计算的话,行业处于早期;但DPU隶属于芯片行业,

整体产业链成熟,发展进入爆发期用时不会过长。因此,我们着重强调二级市场可收获的DPU投资

时点已经到来。

建议关注有明确布局的上市公司左江科技,有相关网卡芯片设计能力的紫光股份,同时关注国产异

构计算芯片公司景嘉微、紫光国微等。

风险提示

1、技术突破不及预期

涉及到芯片设计、制造和封测,以及下游应用的卸载、异构架构的性能等多方面创新性技术,DPU

市场和产品存在研发受挫、技术突破进展不利的风险。

2、供应链风险

DPU和其他芯片领域类似,面临外部断供、晶圆代工产能紧张或上游持续涨价等供应链方面的风险。

3、云端需求增速放缓

DPU下游主要服务数据中心市场,如果云平台等企业相关投资放缓,会对产品需求造成不利影响。

2021年11月30日 算力专题报告之一 16

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中 性:预计该公司股价在未来6-12个月内相对基准指数变动幅度在-10%-10%之间;

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行业投资评级:

强于大市:预计该行业指数在未来6-12个月内表现强于基准指数;

中 性:预计该行业指数在未来6-12个月内表现基本与基准指数持平;

弱于大市:预计该行业指数在未来6-12个月内表现弱于基准指数;

未有评级:因无法获取必要的资料或者其他原因,未能给出明确的投资评级。

沪深市场基准指数为沪深300指数;新三板市场基准指数为三板成指或三板做市指数;香港市场基准指数为恒生指数

或恒生中国企业指数;美股市场基准指数为纳斯达克综合指数或标普500指数。

2021年11月30日 算力专题报告之一 17

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2024年9月5日发(作者:春茹薇)

计算机|证券研究报告—行业专题

强于大市

2021年11月30日

算力专题报告之一

“第三颗主力芯片”

DPU

的投资机会崛起

相关研究报告

《北交所开市事件点评:新上市计算机领域标

的一览》20211115

《国防信息化行业事件点评:军队装备订购新

规实施,信息化企业机遇凸显》20211111

英伟达2020年用DPU(数据处理芯片)重新定义芯片市场。网络数据量级

和应用场景的提升催生DPU旺盛需求,从一开始就有望驶入快车道。技术准

入门槛使得未来格局预期有保障。建议把握具先发优势的创新型企业。

支撑评级的要点

DPU源于数据增速与芯片性能增速差距加大。近年来,云端传统架构中

的第一主力芯片CPU面临性能增速放缓压力,而GPU在图形和AI处理

方面的优势使其成为第二主力芯片。同样作为算力消耗大户的(网络)

数据处理的需求则伴随5G和大数据技术呈现指数级增长。一般地,当

数据增速与传统算力增速有10倍以上差距时,就会出现新的架构。在英

伟达等厂商的开拓下,DPU产品应需而生,成为云端第三颗主力芯片。

DPU基于智能网卡和加速器技术。DPU核心功能就是网络数据处理,既

包括网络协议的分析,也可以是直接满足应用需求的加工计算。随之可

以减少22~80%的CPU性能,因此也被称为“卸载”(offload)。DPU的

部分前身功能在智能网卡(SmartNIC)上实现,完整的DPU芯片本身也

通常会被集成到板卡(网卡)上。基于FPGA或ASIC等加速器技术的DPU

产品都用,是异构计算的新路线。

DPU适用于多种场景。目前面向下游应用的处理主要包括网络安全、人

工智能(AI)、边缘计算(智能驾驶、工业互联网)等,应用面广、需

求明确,意味着瓶颈在于产品研发而非市场客户。技术护城河让先发位

臵或有芯片设计制造优势的企业能够享受行业红利。

中国DPU市场CAGR超100%、市场空间达240亿。DPU作为云端主力芯

片,用量与服务器规模几乎相当。头豹研究院预测,中国DPU市场规模

从2022年超10亿美元增长到2025年近40亿美元(约人民币240亿元),

复合年增速CAGR达112%。此外,2027年全球数据中心加速器市场价值

可达530亿美元(CAGR近44%),DPU增速有望高于行业。

三类企业积极布局。2020年中国DPU市场约8,800万美元,主要由英伟

达等外国公司占据。行业良好前景吸引到三类企业涌入:(1)芯片公司,

如英特尔、英伟达、华为海思、博通、Marvell等;(2)创新公司,如左

江科技旗下北中网科技、中科驭数、芯启源等;(3)其他科技巨头,如

阿里巴巴、腾讯、亚马逊、谷歌等。

国产创新企业机会优。DPU的制程挑战略低,适合新入局者;需要结合

上层应用需求,给到垂直行业企业更多业务机会;科技巨头可能会更倾

向于通过收购、生态等方式参与。同时,我国在数据中心规模、增速和

用户数量相较于国外有优势。因此认为国产创新企业投资机会更佳。

DPU行业虽处早期,但产业链成熟,有望快速爆发。因此,我们强调行

业投资机会开启,重点关注明确有DPU布局的上市公司左江科技、通信

芯片相关的紫光股份以及国产异构计算芯片公司景嘉微、紫光国微等。

技术突破不及预期;供应链风险;云端需求增速放缓。

中银国际证券股份有限公司

具备证券投资咨询业务资格

计算机

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(8610)66229321

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重点推荐

评级面临的主要风险

目录

大数据时代,DPU芯片机会一触即发 ................................................... 4

DPU是“第三颗主力芯片” ..................................................................................................... 4

塑造全球市场千亿规模,中国市场5年CAGR超100% ............................................................. 7

多方竞逐下格局未定,国产新锐较有优势 ............................................ 9

三类企业参与,产业链成熟 ..................................................................................................... 9

重点企业及产品概览 .............................................................................................................. 10

投资建议 ............................................................................................ 16

投资机会 ................................................................................................................................ 16

风险提示 ................................................................................................................................ 16

2021年11月30日 算力专题报告之一

2

图表目录

图表 1. DPU等三种核心芯片 ................................................................................................... 4

图表 2. 通过DPU三要素可以理解其作用和重要性 ........................................................... 4

图表 3. 英伟达将Bluefield DPU(左)集成到智能网卡(右)上 ................................... 5

图表 4. 近年来带宽性能增速远超CPU性能增速 ............................................................... 5

图表 5. 智能网卡将进入DPU发展阶段 ................................................................................ 6

图表 6. 两种DPU技术方案的比较 ......................................................................................... 6

图表 7. 头部厂商技术路线 ....................................................................................................... 7

图表 8. 中国DPU市场规模预测 .............................................................................................. 7

图表 9. 全球DPU市场规模预测 .............................................................................................. 7

图表 10. DPU产业链 .................................................................................................................. 9

图表 11. 2020年中国DPU市场份额 ....................................................................................... 9

图表 12. 2021年公布新融资的国内DPU企业 .................................................................... 10

图表 13. 英伟达DPU未来三年路线图 ................................................................................. 11

图表 14. 英特尔IPU C5000X-PL板卡(左)和IPU SoC芯片(右) ............................. 12

图表 15. Marvell对DPU的定义 .............................................................................................. 12

图表 16. Marvell OCTEON 10的DPU产品 ............................................................................. 12

图表 17. 华为海思自研的智能网卡和DPU功能(2020年) .......................................... 13

图表 18. 北中网科技是左江科技DPU业务主体 ............................................................... 14

图表 19. 中科驭数YUSUR自研的KPU架构 ....................................................................... 14

图表 20. 芯启源DPU板卡产品 .............................................................................................. 15

图表 21. 芯启源推出EDA平台产品MimicPro .................................................................... 15

2021年11月30日 算力专题报告之一

3

大数据时代,DPU芯片机会一触即发

DPU是“第三颗主力芯片”

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。

图表 1. DPU等三种核心芯片

芯片

CPU

GPU

DPU

概念

Central Processing Unit,中央处理器

Graphic Processing Unit,图形处理器

Data Processing Unit,数据处理器,进行数据

处理的SOC芯片

场景

用于通用计算

用于加速计算,适合图形处理、AI等

实现安全的、裸性能的、云原生的下一代云上大规模计算

资料来源:英伟达中国,中银证券

为什么在CPU、GPU之外还需要DPU呢?因为大数据和5G时代,在AI、边缘计算等场景下,网络数

据不仅需要被传输(交给CPU等处理),还需要整个加工过程更加实时和海量,最好面向具体应用。

除了制造独立的DPU芯片,还可以将其设计成网卡(NIC)的一个集成模块。足够强大和灵活的网卡

可以根据应用需要处理所有网络中的数据,使得CPU得以专注于上层应用的流程控制等方面。

举例来说,通信数据最基础的操作是网络协议处理,据中科院科技战略咨询研究院估计,要服务10G

网络通信的协议处理就需要约4个Xeon CPU核,即占到8核高端CPU一半的算力。如果考虑更高速

网络(40G、100G)以及更复杂的运算,则会占据更多现有CPU资源。此外,据谷歌和Facebook的

研究,微服务通信开销可消耗22~80%的CPU性能。

因此,GPU是在CPU之外提供图形(和深度学习等)场景的加速,而DPU则是在CPU之外提供网络

数据场景的加速。

图表 2. 通过DPU三要素可以理解其作用和重要性

资料来源:英伟达中国,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 4

图表 3. 英伟达将Bluefield DPU(左)集成到智能网卡(右)上

资料来源:

CSDN

、英伟达中国,中银证券

DPU的发展历程是和网络数据规模增长相关的,当CPU处理能力的增速(一度由摩尔定律定义)逐

渐赶不上网络带宽、数据交换的规模增速时,这种需求就更加明显。将两个增速做成比值(称为带

宽性能增速比RBP),并分析两者的增速曲线可知,2020年以来市场突破点的基础已经较明确的成

型(图表 4红圈部分),RBP从1提升到10左右,算力的架构变革箭在弦上,随时会出现爆发机会。

图表 4. 近年来带宽性能增速远超CPU性能增速

资料来源:

CSDN

、半导体行业观察,中银证券

同时,结合智能网卡的发展历程也可以看到,DPU有望成为智能网卡下一阶段的重要推动因素,促

使行业从第一代技术跃迁至第二代技术(DPU智能网卡)。

2021年11月30日 算力专题报告之一 5

图表 5. 智能网卡将进入DPU发展阶段

资料来源:

CSDN

、半导体行业观察,中银证券

DPU的核心技术是什么?从它的功能和定位可以看出,DPU除了传统的芯片技术,还依赖通信、数

据处理等方面的技术。根据头豹研究院报告,(1)理论上DPU可基于FPGA、MP(Multi-core,MP)

与ASIC三类核心处理器进行设计;(2)产品上已商用的DPU产品形态包括“ASIC+GP”(NVIDIA等

采用)、“ASIC+NP”(华为等采用)。

图表 6. 两种DPU技术方案的比较

芯片 劣势

高复杂性:FPGA对应的硬件编程语言复杂度

低能耗:逻辑单元丰富,支持对数据快速的并

基于FPGA设较高,需要高效编程框架(如ClickNP)支持;

行处理,能耗开销相对ASIC处理器、MP处理器

计的DPU 高成本:FPGA价格昂贵,数据中心大量部署将

减少约50%

显著拉高成本。

高性价比:在预定义范围内对数据平面进行可

基于ASIC设低可编程性:基于ASIC的DPU性能最强但可

编程处理,并提供有限范围内的硬件加速

计的DPU 编程性最差,在成熟的应用场景可发挥算力

支持,如批量使用等

资料来源:头豹研究院,中银证券

优势

目前行业处于自然生长阶段,各个技术路线都以能够满足客户需求先行。未来必然还会面临标准化、

制程与工艺的提升、下游应用的多样化支持等挑战。

2021年11月30日 算力专题报告之一 6

图表 7. 头部厂商技术路线

资料来源:头豹研究院,中银证券

塑造全球市场千亿规模,中国市场5年CAGR超100%

DPU会部分分流(数据中心的)CPU市场规模,但考虑到功能和性能的改善,我们认为DPU相对已

有芯片市场来说仍然是增量。那么,DPU的市场规模有多大呢?

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%。而根据头豹研究院预测,中国DPU市场规模预计在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行业市场规模预计会稳步攀升(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。

图表 8. 中国DPU市场规模预测

(百万美元)

4,000

图表 9. 全球DPU市场规模预测

(%)

3,741

600%

(亿美元)

160

(%)

88%

108.3

82.1

32%

135.7

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

3,500

3,000

2,500

2,000

491%

3,269

3,073

500%

400%

140

120

100

80

196%

112%

521

300%

200%

-6%

22%

100%

0%

1,500

1,000

500

0

60

40

20

0

1,106

29.5

22%

43.7

21%

25%

88

20202021E2022E2023E2024E2025E

36.1

20202021E2022E2023E2024E2025E

-100%

市场规模(百万美元)增速(%)

市场规模(亿美元)增速(%)

资料来源:头豹研究院,中银证券

资料来源:头豹研究院,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 7

另一个市场规模预测的思路,是基于Fungible和英伟达等公司的预测,即用于数据中心的DPU量级

将达到和数据中心服务器等量的级别。《DPU技术白皮书》主编、中科院计算所研究员鄢贵海估计

服务器每年新增大约千万量级,对应一颗或多可DPU(类比网卡比例),若服务器,每年新增1500

万台,每颗DPU以1万元(我们预计在数千元)计算,则对应千亿级市场。结果与头豹研究院2025

年预测值相接近。

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。

2021年11月30日 算力专题报告之一 8

多方竞逐下格局未定,国产新锐较有优势

三类企业参与,产业链成熟

DPU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,目前各家企业产品的制程大部分在14-28纳米之间。以28纳米为例,产业链的服务能

力和供给关系相对较为成熟。

图表 10. DPU产业链

资料来源:头豹研究院,中银证券

我们认为,中间芯片商的环节可以分为三类企业,即芯片类、(其他)科技巨头类和初创企业:DPU

首先吸引的是芯片类企业(包括博通、Marvell等通信芯片商和英伟达、英特尔等主芯片商)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,可以看做是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。

图表 11. 2020年中国DPU市场份额

资料来源:头豹研究院,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 9

图表 12. 2021年公布新融资的国内DPU企业

资料来源:芯东西、贤集网,中银证券

我们认为,(1)DPU一般基于网卡级芯片,制程挑战略低,适合新入局者参与;(2)DPU结合上

层应用需求,格局较传统核心芯片可能会更为分散,也给到垂直行业芯片企业拓展业务的机会;(3)

非芯片类的科技巨头在DPU战略布局尚一般会和自身业务相关联,较少有独立性,可能会更倾向于

通过收购、生态等方式参与。

重点企业及产品概览

英伟达

NVIDIA

2019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。

2021年11月30日 算力专题报告之一 10

图表 13. 英伟达DPU未来三年路线图

资料来源:

STH

网站、

NVIDIA

,中银证券

据英伟达知乎官方账号介绍,Palo Alto Networks等客户选择Bluefield来加速其产品。例如,Palo Alto将

BlueField-2芯片用在虚拟下一代防火墙,做到5倍加速,相较在CPU的传统系统能够节省150%的资

本支出。Bluefield-2 DPU还部署在英伟达自己的AI-on-5G平台中,在多个垂直领域挖掘AI和5G的交叉

应用。英伟达正在与富士通、谷歌云等合作开发基于5G平台的人工智能的解决方案,面向智慧城市、

智能制造、医院和智能商店等领域。

今年5月,英伟达也宣布华硕、戴尔科技和Supermicro等公司将在年内发布基于BlueField-2的系统。预计

更多服务器OEM厂商开始采用DPU的趋势还会持续,尤其是其能够对服务器性能提高可观的程度。

博通

Broadcom

博通在网卡市场处于领导者地位,其DPU布局更多源自SmartNIC。在2019 SDC演讲中博通展示了

Stingray架构,采用单芯片方法,在板卡生产的成本方面更低。Broadcom在Stingray的中心设计了

NetXtreme-S BCM58800芯片,将8个3 GHz主频的ARM v8 A72内核放臵其中。另外,Stingray最多可以

配臵16 GB DDR4内存。基于这个异构体系以90 Gb/s的速度实现了卸载加、擦除编码和RAID等存储

处理。博通在逐步将产品转移到7纳米,使得可以从8核扩展到12核。

英特尔

Intel

英特尔2015年底收购了FPGA头部厂商Altera,使得在传统通用处理器的版图上增加了硬件加速布局。

2021年6月,英特尔公布了IPU(Infrastructure Processing Unit,基础设施处理器)规划。公司数据平台

事业部首席技术官Guido Appenzeller表示DPU和IPU在功能上没有根本性差别,主要是命名不同。DPU

普遍用于数据中心,因此英特尔从这个角度去定义其该类新产品。

IPU产品是将FPGA与Xeon D系列处理器集成,具有增强的加速器和以太网连接的高级网络设备,通

过紧耦合、专用的可编程内核加速和管理基础架构功能。IPU提供全面的基础架构(运算、通信)分

载,并可作为云端的主机的控制点,提供额外防护。

根据官网说明,IPU和SmartNIC(智能网卡)的区别在于“IPU能够从主机分载整个基础架构堆栈,

并可以控制主机与该基础架构的连接方式。这为服务提供商提供了一层额外的防护和控制,由IPU

在硬件中实施。SmartNIC具有与IPU相似的联网和分载功能,但它作为外设,仍然在主机的控制之下。”

即IPU具备更高的独立性。

据IT之家报道,通过特定功能,IPU可对数据中心里的基于微服务架构的现代应用程序进行加速。

如前所述,谷歌和Facebook的研究表明微服务通信开销可消耗22%到80%的CPU性能。

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图表 14. 英特尔IPU C5000X-PL板卡(左)和IPU SoC芯片(右)

资料来源:英特尔官网,中银证券

迈威尔

Marvell

2021年Marvall发布了OCTEON 10 DPU产品,不仅具备强大的转发能力,还具有突出的AI处理能力。

OCTEON 10采用ARM N2内核和5nm制程,除了具备与上一代产品相同的多功能构建块阵列,还增加

了先进的IP和新功能,包括集成机器学习推理的引擎、内联加密处理器以及矢量数据包处理器,它

们也都能够以虚拟化方式运行。

在云和数据中心用例上,这些解决方案可在计算与网络吞吐量性能方面,提供广泛的多功能性。企

业则可以用OCTEON 10系列产品实现深度集成的数据包处理和安全加速特性。

图表 15. Marvell对DPU的定义

资料来源:

EETOP

Marvell

,中银证券

图表 16. Marvell OCTEON 10的DPU产品

资料来源:

EETOP

Marvell

,中银证券

2021年11月30日 算力专题报告之一 12

华为

2013年,Tensilica(成立于1997年的微处理器公司)宣布与华为的海思半导体正在扩展对Tensilica DPU

的应用范围,其中包括Tensilica Xtensa®可定制处理器及用于LTE基站、手持移动设备、其他网络基

础设施和客户端设备的ConnX基带处理器。我们认为这可以看做是DPU的前身,区别在于当时合作

还面场景更广,例如智能手机和机顶盒的音频和语音处理等DSP芯片,与现在所提的DPU更针对网

络数据有所不同。

华为DPU研发信息目前披露的不多,但类似博通公司,华为也在智能网卡领域有长期深耕,拓展到

DPU领域比较自然。例如,华为云官网显示,2020年华为海思自研的Hi1822网卡已在鲲鹏服务器上

采用,其中就实现了算力加速、卸载(offload)15%的CPU资源等功能。考虑到华为设备出货量的量

级、供应链受限等情况,我们预计华为的DPU或类似智能网卡产品会优先满足自用需求为主。

图表 17. 华为海思自研的智能网卡和DPU功能(2020年)

资料来源:华为云社区,中银证券

左江科技

左江科技在2007年8月成立,2021年在A股上市。公司专注于国防领域的网络信息安全领域,主要

从事网络安全应用相关的硬件平台、板卡的设计、开发、生产与销售。左江科技是北京市高新技术

企业、中关村高新技术企业、中关村科技园2015、2016和2017年度“瞪羚企业”。公司网络信息安

全产品主要面向国家单位进行销售。

子公司成都北中网科技有限公司在2021年3月和9月等时间经过增资扩股和引入新投资方后,左江

科技持有1500万元(占比72%)的股权,北网未来持有375万元(占比18%)的股权,北网蓝海持

有129.25万元(占比6.2%)的股权,北网智芯持有79.08万元(占比3.8%)的股权。

公司在互动平台上表示,北中网科技目前主要投入在基础网络芯片DPU的研发上面,基于芯片特性,

可以应用到多个业务领域。公司人员规模约60人,近90%的人员为研发人员,预计芯片量产在2022

年下半年。公司副总经理、监事兼逻辑部经理、北网智芯法人代表于洪涛曾在海思半导体有限公司

任职。公司的DPU产品预计2022年一季度流片、下半年量产。

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图表 18. 北中网科技是左江科技DPU业务主体

资料来源:万得,中银证券

左江科技本身提供军工等特定行业的网络安全产品,收购拓展网络芯片业务子公司有利于向产业链

上游布局,以自身优势打造客户渠道的同时增强核心竞争力、发掘新业务爆发力。

中科驭数

中科驭数是2018年成立于北京的DPU初创公司,创始团队来自中科院计算所计算机体系结构国家重

点实验室。据经济观察报报道,公司在2021年7月底宣布获得了数亿元的A轮融资,目前实现千万

级别的季度营收。A轮融资主要用于第二代DPU芯片K2的流片以及后续产品的迭代研发。今年K2

芯片流片并在更多领域实现落地(官网显示2019年第一颗芯片成功流片,是业界首颗数据库与时序

数据处理融合加速芯片)。

相比于大部分企业基于ARM架构定义DPU产品,中科驭数选择通过自研的异构核来实现不同的功能。

鄢贵海(中科驭数创始人、CEO,中科院计算所研究员、博士生导师)提出ARM厂商的IP核多为同

构核,而异构计算更适合用异构的核心来做。

公司自研的KPU专用计算架构具备“敏捷异构”的特征,基于此推出的DPU产品集成网络运算核、

数据库及大数据运算核、存储运算核、安全运算核。

图表 19. 中科驭数YUSUR自研的KPU架构

资料来源:中科驭数,中银证券

芯启源

芯启源是另一家在DPU领域有布局的初创企业,成立于2015年,主要关注5G和数据中心的通讯类

芯片。目前已推出四款产品,包括DPU芯片和智能网卡、USB核心IP、SoC原型验证与仿真系统

MimicPro、网络搜索引擎TCAM芯片等。

据集微网报道,芯启源的智能网卡基于SoC架构,并已实现量产,可提供从芯片、板卡到驱动软件

等全套云网解决方案。该方案采用了业界领先的NP众核技术架构实现高效且灵活的网络报文处理,

具有能耗低、性能高、灵活度高、可编程性极强等特点,可为国内5G通讯、云数据中心、AI等提供

最有竞争力的解决方案。

2021年11月30日 算力专题报告之一 14

创始人、董事长兼CEO卢笙在硅谷工作20多年,先后在博通、Marvell、ArtX等公司就职。公司认为,

高端EDA和IP是必不可少的武器,也是我差异化竞争的核心竞争力。芯启源在高端EDA领域的原型

验证与仿真系统MimicPro于2021年7月已开始量产并供货。

图表 20. 芯启源DPU板卡产品

资料来源:集微网,中银证券

图表 21. 芯启源推出EDA平台产品MimicPro

资料来源:集微网,中银证券

中科驭数、芯启源之外,还有云豹智能、星云智联、云脉芯联等新近成立的DPU相关科技创业公司。

其他科技巨头

DPU市场的前景可观,因此也吸引了一些传统并不涉足芯片设计的互联网厂商,如谷歌、亚马逊、

阿里巴巴等巨头启动相关芯片的自研计划,重点面向数据处理器的高性能专用处理器芯片。从自用

出发角度,这些芯片产品可以改善它们在云端的服务器成本结构,或提高能耗管控水平。

中外DPU企业的对比方面,国内厂商在芯片产品化的环节相比国外一线厂商还有差距,但是在DPU

细分市场具备一定的优势基础,包括我国目前在数据中心领域的市场规模、增速和用户数量相较于

国外有显著领先。

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投资建议

投资机会

全球和中国DPU市场都将迎来高速增长的阶段,并有望随着5G建设提速获得更大催化。同时,以

2020年英伟达正式推出DPU概念产品为元年来计算的话,行业处于早期;但DPU隶属于芯片行业,

整体产业链成熟,发展进入爆发期用时不会过长。因此,我们着重强调二级市场可收获的DPU投资

时点已经到来。

建议关注有明确布局的上市公司左江科技,有相关网卡芯片设计能力的紫光股份,同时关注国产异

构计算芯片公司景嘉微、紫光国微等。

风险提示

1、技术突破不及预期

涉及到芯片设计、制造和封测,以及下游应用的卸载、异构架构的性能等多方面创新性技术,DPU

市场和产品存在研发受挫、技术突破进展不利的风险。

2、供应链风险

DPU和其他芯片领域类似,面临外部断供、晶圆代工产能紧张或上游持续涨价等供应链方面的风险。

3、云端需求增速放缓

DPU下游主要服务数据中心市场,如果云平台等企业相关投资放缓,会对产品需求造成不利影响。

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披露声明

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评级体系说明

以报告发布日后公司股价/行业指数涨跌幅相对同期相关市场指数的涨跌幅的表现为基准:

公司投资评级:

买 入:预计该公司股价在未来6-12个月内超越基准指数20%以上;

增 持:预计该公司股价在未来6-12个月内超越基准指数10%-20%;

中 性:预计该公司股价在未来6-12个月内相对基准指数变动幅度在-10%-10%之间;

减 持:预计该公司股价在未来6-12个月内相对基准指数跌幅在10%以上;

未有评级:因无法获取必要的资料或者其他原因,未能给出明确的投资评级。

行业投资评级:

强于大市:预计该行业指数在未来6-12个月内表现强于基准指数;

中 性:预计该行业指数在未来6-12个月内表现基本与基准指数持平;

弱于大市:预计该行业指数在未来6-12个月内表现弱于基准指数;

未有评级:因无法获取必要的资料或者其他原因,未能给出明确的投资评级。

沪深市场基准指数为沪深300指数;新三板市场基准指数为三板成指或三板做市指数;香港市场基准指数为恒生指数

或恒生中国企业指数;美股市场基准指数为纳斯达克综合指数或标普500指数。

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