數(shù)據(jù)處理器行業(yè)調研與市場研究報告2024-2026

2024-2026數(shù)據(jù)處理器行業(yè)調研與市場研究報告匯報時間：2024-08-01匯報人：李世杰目錄定義或者分類特點產業(yè)鏈發(fā)展歷程政治環(huán)境商業(yè)模式政治環(huán)境目錄經濟環(huán)境社會環(huán)境技術環(huán)境發(fā)展驅動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風險行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機遇與挑戰(zhàn)競爭格局定義分類特點01什么是數(shù)據(jù)處理器理論角度:DPU可基于FPGA、MP（Multi-core，MP)與ASIC三類核心處理器進行設計；產品實現(xiàn)角度:已商用的DPU產品形態(tài)包括“ASIC+GP”（NVIDIA等采用）、“ASIC+NP”（華為等采用）。整體技術路線:云數(shù)據(jù)中心流量高速增長，軟件加速、嵌入式CPU加速方案將逐漸被DPU替代；FPGA與SoC是DPU主流的技術路線，在性能、成本以及靈活性上實現(xiàn)了較為理想的平衡定義產業(yè)鏈02軟件商、IP核、EDA、制造封測上游DPU供應商、DPU供應商中游數(shù)通市場、電信市場、AI服務器、自動駕駛下游產業(yè)鏈010203發(fā)展歷程03發(fā)展歷程CPU01CPU應該是大家最常見的。主要包括運算器（ALU,ArithmeticandLogicUnit）和控制單元（CU,ControlUnit），除此之外還包括若干寄存器、高速緩存器和它們之間通訊的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線。CPU遵循的是馮諾依曼架構，即存儲程序、順序執(zhí)行。:020304GPU為了解決CPU在大規(guī)模并行運算中遇到的困難，GPU應運而生，采用數(shù)量眾多的計算單元和超長的流水線，如名字一樣，圖形處理器，GPU善于處理圖像領域的運算加速。但GPU無法單獨工作，必須由CPU進行控制調用才能工作。CPU可單獨作用，處理復雜的邏輯運算和不同的數(shù)據(jù)類型，但當需要大量的處理類型統(tǒng)一的數(shù)據(jù)時，則可調用GPU進行并行計算。DPUDPU深度學習處理器最早由國內深鑒科技提出，基于Xilinx可重構特性的FPGA芯片，設計專用的深度學習處理單元（可基于已有的邏輯單元，設計并行高效的乘法器及邏輯電路，屬于IP范疇），且抽象出定制化的指令集和編譯器（而非使用OpenCL），從而實現(xiàn)快速的開發(fā)與產品迭代。事實上，深鑒提出的DPU屬于半定制化的FPGA。NPUNPU，神經網絡處理器，在電路層模擬人類神經元和突觸，并且用深度學習指令集直接處理大規(guī)模的神經元和突觸，一條指令完成一組神經元的處理。相比于CPU中采取的存儲與計算相分離的馮諾伊曼結構，NPU通過突觸權重實現(xiàn)存儲和計算一體化，從而大大提高了運行效率。政治環(huán)境04描述國家工信部:《關于政協(xié)十三屆全國委員會第二次會議第2282號》:工信部就加快支持工業(yè)半導體芯片技術研發(fā)及產業(yè)化自主發(fā)展的政策扶持、開放合作、關鍵技術突破、以及人才培養(yǎng)等四個方面做出了答復，工信部將繼續(xù)支持中國工業(yè)半導體領域成熟技術發(fā)展，推動中國芯片制造領域良率、產量的提升。積極部署新材料及新一代產品技術的研發(fā)，推動中國工業(yè)半導體材料、芯片、器件、IGBT模塊產業(yè)的發(fā)展深圳工信部:深圳市進一步推動集成電路產業(yè)發(fā)展行動計劃:先進工藝制造:重點引進12英寸先進工藝生產線。推動制造企業(yè)與設計企業(yè)共同研發(fā)高性能CPU/GPU/FPGA和智能手機SoC芯片。支持集成電路制造企業(yè)向晶圓級先進封裝拓展國家發(fā)改委:《戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點產品和服務指導目錄》:重點支持電力電子器件核心產業(yè)，其中包括金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管芯片（IGBT）及模塊、快恢復二極管（FRD）、垂直雙擴散金屬-氧化物場效應晶體管（VDMOS）、可控硅（SCR）、5英寸以上大功率晶閘管（GTO）、集成門極換流晶閘管（IGCT）、中小功率智能模塊政治環(huán)境1政治環(huán)境國家工信部《關于政協(xié)十三屆全國委員會第二次會議第2282號》:工信部就加快支持工業(yè)半導體芯片技術研發(fā)及產業(yè)化自主發(fā)展的政策扶持、開放合作、關鍵技術突破、以及人才培養(yǎng)等四個方面做出了答復，工信部將繼續(xù)支持中國工業(yè)半導體領域成熟技術發(fā)展，推動中國芯片制造領域良率、產量的提升。積極部署新材料及新一代產品技術的研發(fā)，推動中國工業(yè)半導體材料、芯片、器件、IGBT模塊產業(yè)的發(fā)展深圳工信部深圳市進一步推動集成電路產業(yè)發(fā)展行動計劃:先進工藝制造:重點引進12英寸先進工藝生產線。推動制造企業(yè)與設計企業(yè)共同研發(fā)高性能CPU/GPU/FPGA和智能手機SoC芯片。支持集成電路制造企業(yè)向晶圓級先進封裝拓展國家發(fā)改委政治環(huán)境《十四五年規(guī)劃和205年遠景規(guī)劃》深入實施智能制造和擇色制造工程，發(fā)展凰務型制造新模式。推動制請業(yè)高蹊化智能化綠色化。培育先進制造業(yè)集群。推動集成電路、航空航天。船艙與海洋工程裝備、機器人、先進筑通交通裝備、先進電力裝備。工程機核、高端數(shù)控機床、醫(yī)藥及醫(yī)療設備等產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展?！蛾P于促選集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量企業(yè)所得稅政策的公告》國家鼓的線寬小于130納米(含)的集成電路生產企業(yè)、屬于國家鼓勵的集成電路生產企業(yè)清單年度之的5個納稅年度友生的尚未彌補完的虧損，準子向以后年魔結轉?？偨Y轉年限最長不得超過10年。國家鼓國的集成電路設計、裝備、材料、3菜、測試企業(yè)和軟件企業(yè)。自獲利年度起。第一年至第二年免征企業(yè)所得稅，第三年至第五年按照25%的法定稅率減半征收企業(yè)所得稅。國家鼓R的重點集成電路設計企業(yè)和軟件企業(yè),白獲科年出起,第一年至第五年免征企業(yè)所得稅,按續(xù)年度減按10%的稅率征收企業(yè)所得稅。《新時期促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(fā)展若干政策的通和》進一步優(yōu)化化集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)發(fā)展環(huán)境。在財稅、投融資、研究開發(fā)、人才、勉識產權等方面給予集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)諸多憂惠政策。明確在一定時期內,我寬小于0.25微米(含》的特色工藝集成電路生產企業(yè)《含掩模版、8英寸及以上硅片生產企業(yè))進口自用生產性原材料、消料品，凈化室專用建筑材料、配著系統(tǒng)和集成電路生產設備雩配件,免征進口關稅?！懂a業(yè)結構調整指導目錄(2019年本)》半導體、光電子器件、新型電子元器件.(片式元器件、電力電子器件、光電子器件、敏感元器件及傳感器、新型機電元件、高頻微波印制電路板。高速通值電路板、柔性電路板、高性能覆銅板等)等電子產品用利科。任然屬于國家鼓勵產業(yè)之一。商業(yè)模式05經濟環(huán)境06在自2015年起，CPU頻率趨于穩(wěn)定。數(shù)據(jù)中心提升算力的邊際成本顯著提高。然而，應用的激增使得當代數(shù)據(jù)中心中的網絡流量以每年25的速度急劇增長。為了適應這種巨大的流量增長，數(shù)據(jù)中心網絡向高帶寬和新型傳輸體系發(fā)展，其網絡傳輸速率邁向100Gbps，且快速向200Gbps與400Gbps發(fā)展。數(shù)據(jù)中心算力提升遭遇瓶頸，難以匹配快速增長的網絡傳輸速率，激發(fā)了DPU需求。此外，CPU適合于處理串行的復雜指令操作，對大量并行的固定模式的計算并不適用，例如網絡傳輸?shù)膮f(xié)議棧（TCP/IP）。DPU的出現(xiàn)一方面更好地執(zhí)行網絡傳輸?shù)膮f(xié)議棧，提升傳輸效率，另一方面也可以降低CPU負荷，讓CPU更有效地處理業(yè)務數(shù)據(jù)。經濟環(huán)境我國經濟不斷發(fā)展，幾度趕超世界各國，一躍而上，成為GDP總量僅次于美國的唯一一個發(fā)展中國家。我國經濟趕超我國人口基數(shù)大，改革開放后人才競爭激烈，大學生就業(yè)情況一直困擾著我國發(fā)展過程中。就業(yè)問題挑戰(zhàn)促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關注并及時解決，個人需提前做好職業(yè)規(guī)劃與人生規(guī)劃重中之重。公平就業(yè)關注經濟環(huán)境社會環(huán)境07總體發(fā)展穩(wěn)中向好我國總體發(fā)展穩(wěn)中向好，宏觀環(huán)境穩(wěn)定繁榮，對于青年人來說，也是機遇無限的時代。關注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關注并及時解決，對于個人來說提前做好職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃也是人生發(fā)展的重中之重。就業(yè)問題與人才競爭我國人口基數(shù)大，就業(yè)問題一直是發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，人才競爭激烈，大學生畢業(yè)后就業(yè)情況、失業(yè)人士困擾國家發(fā)展。政治體系與法治化進程自改革開放以來，政治體系日趨完善，法治化進程也逐步趨近完美，市場經濟體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國當前的環(huán)境下描述了當前技術發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術的涌現(xiàn)。技術環(huán)境需求增長、消費升級、技術創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅動因素，推動了行業(yè)的進步。發(fā)展驅動因素行業(yè)壁壘包括資金、技術、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢，提高了新進入者的難度。行業(yè)壁壘我國經濟不斷發(fā)展技術環(huán)境08技術驅動技術環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來了新的機遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅動力。創(chuàng)新動力技術環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術環(huán)境的發(fā)展促進了人才的需求和流動，為行業(yè)的人才隊伍建設提供了機遇。團隊建設技術環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強團隊建設，提高員工的技能和素質，以適應快速變化的市場需求。合作與交流技術環(huán)境的發(fā)展促進了企業(yè)間的合作與交流，推動了行業(yè)的整體發(fā)展。技術環(huán)境0102030405發(fā)展驅動因素09發(fā)展驅動因素集成電路是中國戰(zhàn)略性產業(yè)，受到政府的大力支撐。DPU作為新一代服務器處理器，亦將受到政策資源的傾斜.二十年來不斷出臺政策鼓勵行業(yè)發(fā)展，其中最直接的政策是2011年《關于印發(fā)進一步鼓勵軟件產業(yè)和集成電路產業(yè)發(fā)展若干政策的通知》中明確對IC設計和軟件企業(yè)實施所得稅“兩免三減半”優(yōu)惠政策，該政策一直延續(xù)至今。政策5G時代，自動駕駛和車聯(lián)網等智能駕駛相關業(yè)務為行業(yè)帶來了高帶寬、低時延以及大聯(lián)接的網絡需求。自動駕駛在高速移動時，需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務連續(xù)性，即魯棒性和實時性兩個特點。魯棒性要求智能駕駛汽車對不同的道路環(huán)境和天氣均能很好地適應。高速自動駕駛的汽車會在不同的MEC之間切換，出于安全駕駛要求，需解決數(shù)據(jù)傳輸傳送報文不丟失，且車輛和邊緣之間網絡連接可靠性的問題；實時性則要求邊緣計算的數(shù)據(jù)處理必須和高速行駛的車輛同步進行。智能駕駛DPU為應用需求驅動產物，其將網絡、存儲、操作系統(tǒng)中需要高性能的數(shù)據(jù)平面卸載到DPU以降低“數(shù)據(jù)中心稅”，讓CPU集中精力于客戶的應用程序.數(shù)據(jù)中心低延時、高帶寬的網絡服務，以及虛擬網絡轉發(fā)性能提升的迫切需求驅動著DPU的發(fā)展，其在網絡協(xié)議和硬件卸載上為CPU釋放寶貴資源數(shù)通市場DPU的引入可解決邊緣機房升級改造成本過大且無法為MEC提供足夠算力的問題，并為MEC在第三方應用、OVS加速等方面提供硬件加速的支持.5G技術要求網絡實現(xiàn)“大容量、大帶寬、大聯(lián)結、低延遲、低功耗”驅動了DPU在邊緣機房部署的可能。在當前網絡架構中，核心網部署在遠端，傳輸時延較大，且無法滿足5G時代下數(shù)字化和智能化對算力的高要求。電信市場行業(yè)壁壘10行業(yè)風險11行業(yè)現(xiàn)狀12市場情況描述行業(yè)現(xiàn)狀回本周期最短:采用商業(yè)模式一的初創(chuàng)團隊凸顯輕資產運營優(yōu)勢，初步預判在5至8年收回前期成本回本周期最長:模式二遠期對上下游議價成本低，以高出貨量回本，前期投入或超其他模式數(shù)十倍。市場份額蠶食:軟硬件解耦推進業(yè)態(tài)變化，頭部競爭者或成為新型商業(yè)模式的跟隨者競爭地位維護:復制新進入競爭者成功的商業(yè)策略，擴大免費服務覆蓋的范圍，持續(xù)收并購。行業(yè)現(xiàn)狀01市場份額變化2020年，中國DPU產品主要由NVIDIA（Mellanox）、Intel與Broadcom三家企業(yè)提供，其中Mellanox憑借在網卡上積累的優(yōu)勢，占據(jù)市場龍頭位置。中國DPU市場規(guī)模在2025年達到40億美元。通常數(shù)據(jù)中心帶寬升級周期在3年左右。中國將在2023-2025年進入下一輪服務器設備以及DPU更換周期，DPU市場規(guī)模有明顯的增幅。數(shù)通市場是DPU最大的應用市場，其中裸金屬服務器對DPU存在剛需。DPU在電信市場的應用主要為邊緣計算場景，滲透率不足5。針對智能駕駛領域的DPU仍在探索階段，在2023年DPU才有望布局在智能駕駛領域。行業(yè)現(xiàn)狀02市場情況全球DPU行業(yè)未來五年新增市場規(guī)模逐步攀升，主要得益于智能網卡方案的逐步成熟，疊加全球通用服務器出貨量的穩(wěn)定增長以及L3級別智能駕駛汽車的技術落地?；ヂ?lián)網+云計算大廠為DPU帶來可觀新增市場空間，中、小廠商服務器未來3-5年較難普及:并非所有廠商都會配套DPU在其服務器上。是否配備DPU主要考慮兩點:一是否有很高的計算密度和網絡密度需求將其從CPU卸載到DPU上來，密度需求不夠的情況下，其功能卸載所帶來的的收益將不足以支撐研發(fā)、網絡改造的成本。通常情況下，擁有30-50萬臺服務器的廠家建議使用DPU方案，擁有10萬臺以上服務器的廠家可以考慮逐步向DPU方案切換，而只擁有幾萬臺服務器的廠家使用DPU是不明智之舉。二是若使用DPU則需考慮技術方案的適用性，不同DPU廠家方案差異較大。行業(yè)現(xiàn)狀DPU市場雙向推手1、CPU算力相對網絡傳輸速率的差距持續(xù)擴大，激發(fā)網絡側專用計算需求；2、DPU結構和產品形態(tài)靈活，承載多元功能（虛擬交換、存儲、數(shù)據(jù)、網絡加密等），術業(yè)可專攻01DPU作用DPU本質作用在于承載網絡側專用性的網絡堆棧算法和傳輸協(xié)議運算轉移，核心效用在于釋放CPU算力資源、助力其他計算模塊高效處理業(yè)務數(shù)據(jù)。相對而言，傳統(tǒng)網卡僅負責數(shù)據(jù)鏈路的傳輸，故而CPU承擔存儲、數(shù)據(jù)、網絡加密等繁雜事務，占用大量業(yè)務計算資源。02行業(yè)痛點13標準的匱乏導致加速硬件與業(yè)務平臺耦合加速硬件標準顆粒度不足，引發(fā)若干問題:(1）加速硬件和接口無規(guī)范。各硬件廠家的加速硬件綁定特定的加速驅動，而云平臺廠家提供的SDK差異較大。在做集成工作前，運營商需要對各家的軟、硬件進行適配測算，成本極高;(2)業(yè)務加速硬件通用性較差業(yè)務。設備廠商在標準的基礎上研發(fā)定制化功能并綁定私有接口，這導致加速硬件與上層應用綁定。廠商鎖定導致加速硬件成為專用硬件，不符合NFV分層采購建設與異廠商基礎的初衷。此外，加速硬件被強綁定，導致加速資源無法池化，難以發(fā)揮規(guī)模采購、降低成本的優(yōu)勢。電信領域的加速硬件尚不成熟加速硬件需與云平臺以及網元層高效協(xié)同，才可發(fā)揮硬件加速的優(yōu)勢，這需要網卡廠商、云平臺廠商和通信設備廠商的配合與聯(lián)動。行業(yè)標準是產業(yè)界高效協(xié)同的基礎。ETSI已在NFV架構中定義了硬件加速模塊功以及實現(xiàn)方案，但標準的顆粒度以及規(guī)范度不足。各大廠商在標準的基礎上進行了定制化開發(fā)，導致各家的加速硬件難以兼容以及集成，無法到達通用的目的。邊緣機房場景受限,CPU堆疊算力的方式失效為滿足業(yè)務的低時延需求,UPF下沉部署至邊緣機房。由于機房的電力、承重無法按照核心機房要求建設，且空間較小，運營商通過引入數(shù)據(jù)處理器提高單設備轉發(fā)能力，從而減少服務器數(shù)量，并降低邊緣節(jié)點運維難度。030201行業(yè)痛點問題及解決方案14問題及解決方案中國初創(chuàng)企業(yè):數(shù)據(jù)處理器初創(chuàng)企業(yè)規(guī)模較小，產品形態(tài)與商業(yè)模式不清晰。在核心技術與資源被國際巨頭壟斷后，部分初創(chuàng)企業(yè)產品附加價值低，可替代性強，不具備穩(wěn)定的盈利模式。例如，部分企業(yè)宣稱自研25G網卡，但核心網絡芯片仍是外購，其產品的附加價值僅是模組與封裝。其次，初創(chuàng)數(shù)據(jù)處理器企業(yè)在渠道的開拓上存在較大問題，產品定位與目標客戶不清數(shù)據(jù)處理器性能可編程性:種類繁多，在性能、成本以及可編程性上有顯著差距數(shù)據(jù)處理器可應用在數(shù)據(jù)傳輸、虛擬交換、數(shù)據(jù)安全以及存儲多個場景，對核心處理器的可編程性要求較高。按核心處理器分類，數(shù)據(jù)處理器分為3類，包括FPGA、MP與ASIC。三類數(shù)據(jù)處理器性能、成本以及可編程性有較大的不同，滿足用戶差異化的需求。商業(yè)模式:數(shù)據(jù)處理器市場處于早期，商業(yè)模式不清，中小企業(yè)失試錯成本高數(shù)據(jù)處理器產品最初主要由一定市場和技術儲備的成熟網絡設備生產商以及芯片巨頭提供．包括Mellanox，Netronome，Broadcom.Cavium。隨著數(shù)據(jù)流量的暴漲以及CPU算力瓶頸的凸顯，中小企業(yè)亦開始布局數(shù)據(jù)處理器市場．例如BittWare與Ethernity等。數(shù)據(jù)處理器市場處于早期階段，技術路線與產品形態(tài)均不明確，中小企業(yè)試錯成本高，難以迅速發(fā)展。云計算廠商巨頭包括亞馬遜以及華為云通過收購優(yōu)質的數(shù)據(jù)處理器企業(yè)或自研數(shù)據(jù)處理器用于自身部署。01問題及解決方案中國初創(chuàng)企業(yè)數(shù)據(jù)處理器初創(chuàng)企業(yè)規(guī)模較小，產品形態(tài)與商業(yè)模式不清晰。在核心技術與資源被國際巨頭壟斷后，部分初創(chuàng)企業(yè)產品附加價值低，可替代性強，不具備穩(wěn)定的盈利模式。例如，部分企業(yè)宣稱自研25G網卡，但核心網絡芯片仍是外購，其產品的附加價值僅是模組與封裝。其次，初創(chuàng)數(shù)據(jù)處理器企業(yè)在渠道的開拓上存在較大問題，產品定位與目標客戶不清數(shù)據(jù)處理器性能可編程性種類繁多，在性能、成本以及可編程性上有顯著差距數(shù)據(jù)處理器可應用在數(shù)據(jù)傳輸、虛擬交換、數(shù)據(jù)安全以及存儲多個場景，對核