智能網(wǎng)卡能夠靈活卸載CPU不適合的處理任務(wù)，滿足數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)處理需求并兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議生態(tài)。其核心作用在于減輕CPU算力負(fù)擔(dān)并讓其處理更重要的任務(wù)。而傳統(tǒng)的網(wǎng)卡僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的傳輸、網(wǎng)絡(luò)堆棧算法和協(xié)議，其他如存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)加解密和安全等功能會(huì)占用大量CPU資源。

在網(wǎng)速飛速提升、內(nèi)存瓶頸突出、網(wǎng)絡(luò)處理開銷愈發(fā)顯著的時(shí)代，普通網(wǎng)卡在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理、數(shù)據(jù)搬移、使用靈活性等方面逐漸暴露出缺陷。智能網(wǎng)卡，作為可編程的智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在數(shù)據(jù)中心、科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域均得到廣泛關(guān)注，成為解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。

在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理卸載、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、特定應(yīng)用加速等應(yīng)用場景中發(fā)揮著重要作用。例如，智能網(wǎng)卡在云服務(wù)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，公有云服務(wù)商通過大規(guī)模部署智能網(wǎng)卡，降低CPU開銷，提升網(wǎng)絡(luò)性能。

1.智能網(wǎng)卡行業(yè)定義

傳統(tǒng)網(wǎng)卡固定功能的流量處理功能無法適應(yīng)SDN、云和虛擬化部署的需要，市場對網(wǎng)絡(luò)功能卸載到可編程硬件的需求愈發(fā)急迫。智能網(wǎng)卡，第一代SmartNIC和第二代DPU,可有效降低網(wǎng)絡(luò)接口帶寬的增加造成的CPU(中央處理器)資源負(fù)載，節(jié)約運(yùn)行應(yīng)用程序的CPU資源。智能網(wǎng)卡通常作用在服務(wù)器側(cè)，可以將網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)中不適合CPU處理的高性能數(shù)據(jù)處理功能卸載到硬件芯片執(zhí)行，提升數(shù)據(jù)處理能力，釋放CPU算力。

2.智能網(wǎng)卡行業(yè)分類

從智能網(wǎng)卡的核心處理器的設(shè)計(jì)角度來劃分，目前智能網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)主要有四大類，分別為基于SoC、FPGA,MP,ASIC的芯片架構(gòu)。單一芯片架構(gòu)的智能網(wǎng)卡通常難以滿足復(fù)雜多樣的場景需求。SoC智能網(wǎng)卡具備編程靈活、功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，但性能和功耗方面存在瓶頸。采用FPGA、NP、ASIC芯片架構(gòu)的智能網(wǎng)卡性能方面比較強(qiáng)，但編程靈活性方面存在短板。因此，除了SoC片上系統(tǒng)CPU加速外，智能網(wǎng)卡主要以SoC+FPGA、SoC+NP、SoC+ ASIC增強(qiáng)形態(tài)出現(xiàn)，同時(shí)也因基礎(chǔ)架構(gòu)的不同而適用于不同場景。

3.智能網(wǎng)卡行業(yè)特征

隨著智能網(wǎng)卡行業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品和技術(shù)迭代速度加快。智能網(wǎng)卡已從2013年研發(fā)的SmartNIC演進(jìn)至第二代DPU并朝著第三代IPU發(fā)展。中國市場出現(xiàn)了一批智能網(wǎng)卡初創(chuàng)公司(云豹智能、芯啟源、云脈芯聯(lián)等),智能網(wǎng)卡公司通過FPGA、NP、ASIC等多種芯片架構(gòu)實(shí)現(xiàn)DPU芯片的設(shè)計(jì)，與中國云服務(wù)廠商和各行業(yè)數(shù)據(jù)中心采取定制或聯(lián)合研發(fā)等多種模式，推動(dòng)智能網(wǎng)卡在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用落地。

4.智能網(wǎng)卡發(fā)展歷程

智能網(wǎng)卡首先由國外互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)商進(jìn)行先期探索，并驗(yàn)證了智能網(wǎng)卡能夠有效提升云數(shù)據(jù)中心效能。阿里巴巴、騰訊等中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也積極研發(fā)智能網(wǎng)卡產(chǎn)品，降低其硬件投入和運(yùn)營能耗，提升其云數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品及服務(wù)的競爭力。

互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)商通過使用智能網(wǎng)卡提高每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，在同等算力下，使用智能網(wǎng)卡所需的服務(wù)器數(shù)量更少，從而降低了服務(wù)器的前期硬件投入成本，大幅降低了大規(guī)模部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的總擁有成本。從產(chǎn)品端來看，智能網(wǎng)卡正從依靠Host CPU和可部分卸載的smartNIC(初代智能網(wǎng)卡)演變成擁有嵌入式CPU、可完全卸載和可編程硬件的DPU(新一代智能網(wǎng)卡)。

5.智能網(wǎng)卡產(chǎn)業(yè)鏈分析

算力的供給和使用需以可靠的網(wǎng)絡(luò)連接為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力(即承載能力)成為支撐算力服務(wù)及應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵。同時(shí)，算力時(shí)代背景下差異化業(yè)務(wù)承載、算力數(shù)據(jù)和應(yīng)用安全保障等挑戰(zhàn)進(jìn)一步凸顯。隨著數(shù)據(jù)計(jì)算需求側(cè)的變化，智能網(wǎng)卡必將在未來計(jì)算系統(tǒng)中成為一個(gè)重要組成部分，對于支撐下一代數(shù)據(jù)中心起到至關(guān)重要的作用。

智能網(wǎng)卡上游分為EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)工具開發(fā)、IP核(知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心)授權(quán)、封裝測試三大核心環(huán)節(jié)，下游的智能網(wǎng)卡終端應(yīng)用主要面向業(yè)務(wù)依托于大數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)、處理的數(shù)據(jù)中心廠商、云服務(wù)廠商、數(shù)據(jù)通信運(yùn)營商，這些廠商有較高的算力資源需求。

6.智能網(wǎng)卡行業(yè)規(guī)模

數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算時(shí)代最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，為云提供強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力。數(shù)字經(jīng)濟(jì)對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能以及云原生、虛擬化能力的需求日益增長，傳統(tǒng)的以CPU為中心的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，其計(jì)算能力已經(jīng)無法支撐網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長速度。網(wǎng)絡(luò)帶寬的增速來自于應(yīng)用的豐富、數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴(kuò)大、數(shù)字化進(jìn)展的驅(qū)動(dòng)，而CPU性能增速卻隨著摩爾定律的放緩而下降，這進(jìn)一步加劇了服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上CPU的計(jì)算負(fù)擔(dān)。

2020年，DPU智能網(wǎng)卡在中國市場得到普及，其憑借可編程、高性能的優(yōu)勢，有效解決了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)擁堵的情況。中國智能網(wǎng)卡的市場規(guī)模在2021年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，達(dá)到75.3億元。得益于數(shù)據(jù)中心升級和邊緣計(jì)算、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展所帶來的數(shù)據(jù)需求增長，DPU智能網(wǎng)卡在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器側(cè)的應(yīng)用將更加廣泛?；贒PU實(shí)現(xiàn)的圖絡(luò)功能虛擬化可應(yīng)用于5G邊緣計(jì)算，提升5G通信在垂直行業(yè)的高速和大帶寬能力，是解決算力資源緊張的主要方案。因此，中國智能網(wǎng)卡的發(fā)展前景廣闊，預(yù)計(jì)2026年中國智能網(wǎng)卡的市場規(guī)模將達(dá)到692.0億元。

7.智能網(wǎng)卡競爭格局

本報(bào)告“2023年中國智能網(wǎng)卡行業(yè)報(bào)告”在中國的智能網(wǎng)卡行業(yè)內(nèi)挑選了七家專營數(shù)據(jù)處理器的企業(yè)，分別為星云智聯(lián)、大禹智芯、云豹智能、中科馭數(shù)、芯啟源、云脈芯聯(lián)、益思芯。這七家企業(yè)在2021年均獲得了融資，可以看出中國智能網(wǎng)卡行業(yè)的發(fā)展獲得資本看好。

由于中國智能網(wǎng)卡行業(yè)起步較晚，現(xiàn)階段專營數(shù)據(jù)處理器的企業(yè)多處于未上市狀態(tài)。競爭格局的分析維度為融資階段、產(chǎn)品種類、技術(shù)架構(gòu)三個(gè)維度。當(dāng)前智能網(wǎng)卡市場的需求剛剛凸顯，智能網(wǎng)卡企業(yè)之間的差距尚未拉大，云豹智能、芯啟源、中科馭數(shù)暫時(shí)取得了領(lǐng)先優(yōu)勢。一體化服務(wù)能力是當(dāng)今數(shù)據(jù)中心相關(guān)行業(yè)的迫切需求，提供定制化的智能網(wǎng)卡解決方案的企業(yè)最終會(huì)在市場競爭中勝出。