2023中國智能網卡行業(yè)詞條報告

智能網卡能夠靈活卸載CPU不適合的處理任務，滿足數據平面網絡處理需求并兼容現有網絡協(xié)議生態(tài)。其核心作用在于減輕CPU算力負擔并讓其處理更重要的任務。而傳統(tǒng)的網卡僅負責數據鏈路的傳輸、網絡堆棧算法和協(xié)議，其他如存儲、網絡加解密和安全等功能會占用大量CPU資源。

在網速飛速提升、內存瓶頸突出、網絡處理開銷愈發(fā)顯著的時代，普通網卡在網絡協(xié)議處理、數據搬移、使用靈活性等方面逐漸暴露出缺陷。智能網卡，作為可編程的智能網絡設備，在數據中心、科學計算領域均得到廣泛關注，成為解決網絡瓶頸的關鍵技術。

在網絡協(xié)議處理卸載、網絡功能虛擬化、特定應用加速等應用場景中發(fā)揮著重要作用。例如，智能網卡在云服務行業(yè)得到廣泛應用，公有云服務商通過大規(guī)模部署智能網卡，降低CPU開銷，提升網絡性能。

1.智能網卡行業(yè)定義

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

2.智能網卡行業(yè)分類

從智能網卡的核心處理器的設計角度來劃分，目前智能網卡的設計主要有四大類，分別為基于SoC、FPGA,MP,ASIC的芯片架構。單一芯片架構的智能網卡通常難以滿足復雜多樣的場景需求。SoC智能網卡具備編程靈活、功能強大的優(yōu)點，但性能和功耗方面存在瓶頸。采用FPGA、NP、ASIC芯片架構的智能網卡性能方面比較強，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，智能網卡主要以SoC+FPGA、SoC+NP、SoC+ ASIC增強形態(tài)出現，同時也因基礎架構的不同而適用于不同場景。

3.智能網卡行業(yè)特征

隨著智能網卡行業(yè)的迅猛發(fā)展，產品和技術迭代速度加快。智能網卡已從2013年研發(fā)的SmartNIC演進至第二代DPU并朝著第三代IPU發(fā)展。中國市場出現了一批智能網卡初創(chuàng)公司(云豹智能、芯啟源、云脈芯聯(lián)等),智能網卡公司通過FPGA、NP、ASIC等多種芯片架構實現DPU芯片的設計，與中國云服務廠商和各行業(yè)數據中心采取定制或聯(lián)合研發(fā)等多種模式，推動智能網卡在數據中心的應用落地。

4.智能網卡發(fā)展歷程

智能網卡首先由國外互聯(lián)網云服務商進行先期探索，并驗證了智能網卡能夠有效提升云數據中心效能。阿里巴巴、騰訊等中國互聯(lián)網企業(yè)也積極研發(fā)智能網卡產品，降低其硬件投入和運營能耗，提升其云數據中心產品及服務的競爭力。

互聯(lián)網云服務商通過使用智能網卡提高每個計算節(jié)點的計算能力，在同等算力下，使用智能網卡所需的服務器數量更少，從而降低了服務器的前期硬件投入成本，大幅降低了大規(guī)模部署網絡服務的總擁有成本。從產品端來看，智能網卡正從依靠Host CPU和可部分卸載的smartNIC(初代智能網卡)演變成擁有嵌入式CPU、可完全卸載和可編程硬件的DPU(新一代智能網卡)。

5.智能網卡產業(yè)鏈分析

算力的供給和使用需以可靠的網絡連接為基礎，網絡運力(即承載能力)成為支撐算力服務及應用發(fā)展的關鍵。同時，算力時代背景下差異化業(yè)務承載、算力數據和應用安全保障等挑戰(zhàn)進一步凸顯。隨著數據計算需求側的變化，智能網卡必將在未來計算系統(tǒng)中成為一個重要組成部分，對于支撐下一代數據中心起到至關重要的作用。

智能網卡上游分為EDA(電子設計自動化)工具開發(fā)、IP核(知識產權核心)授權、封裝測試三大核心環(huán)節(jié)，下游的智能網卡終端應用主要面向業(yè)務依托于大數據計算、存儲、處理的數據中心廠商、云服務廠商、數據通信運營商，這些廠商有較高的算力資源需求。

6.智能網卡行業(yè)規(guī)模

數據中心是云計算時代最重要的基礎設施之一，為云提供強大的計算和存儲能力。數字經濟對數據中心網絡性能以及云原生、虛擬化能力的需求日益增長，傳統(tǒng)的以CPU為中心的計算機體系結構，其計算能力已經無法支撐網絡帶寬的增長速度。網絡帶寬的增速來自于應用的豐富、數據中心規(guī)模的擴大、數字化進展的驅動，而CPU性能增速卻隨著摩爾定律的放緩而下降，這進一步加劇了服務器節(jié)點上CPU的計算負擔。

2020年，DPU智能網卡在中國市場得到普及，其憑借可編程、高性能的優(yōu)勢，有效解決了數據中心網絡擁堵的情況。中國智能網卡的市場規(guī)模在2021年呈現爆發(fā)式增長，達到75.3億元。得益于數據中心升級和邊緣計算、數字化轉型的發(fā)展所帶來的數據需求增長，DPU智能網卡在數據中心服務器側的應用將更加廣泛?；贒PU實現的圖絡功能虛擬化可應用于5G邊緣計算，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，中國智能網卡的發(fā)展前景廣闊，預計2026年中國智能網卡的市場規(guī)模將達到692.0億元。

7.智能網卡競爭格局

本報告“2023年中國智能網卡行業(yè)報告”在中國的智能網卡行業(yè)內挑選了七家專營數據處理器的企業(yè)，分別為星云智聯(lián)、大禹智芯、云豹智能、中科馭數、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卡行業(yè)的發(fā)展獲得資本看好。

由于中國智能網卡行業(yè)起步較晚，現階段專營數據處理器的企業(yè)多處于未上市狀態(tài)。競爭格局的分析維度為融資階段、產品種類、技術架構三個維度。當前智能網卡市場的需求剛剛凸顯，智能網卡企業(yè)之間的差距尚未拉大，云豹智能、芯啟源、中科馭數暫時取得了領先優(yōu)勢。一體化服務能力是當今數據中心相關行業(yè)的迫切需求，提供定制化的智能網卡解決方案的企業(yè)最終會在市場競爭中勝出。