芯啟源SmartNICs第四代架構(gòu)將有什么變化

為期三天的全球首屆智能網(wǎng)卡高端行業(yè)峰會(huì)(SmartNICs Summit)在美國(guó)硅谷正式召開。英特爾(Intel)、超威半導(dǎo)體(AMD) 、英偉達(dá)(NVIDIA)等國(guó)際知名企業(yè)出席本次峰會(huì)，芯啟源Corigine也受邀參與峰會(huì)主旨演講，并將在峰會(huì)上首次對(duì)外公開“SmartNICs第四代架構(gòu)”。

在過去幾年中，谷歌(Google)、臉書(Facebook)和微軟(Microsoft)等超大規(guī)模企業(yè)迎來了特定領(lǐng)域計(jì)算需求的時(shí)代。目前在中國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技高速發(fā)展的大背景下，我國(guó)高性能計(jì)算、5G、云原生、網(wǎng)絡(luò)安全、邊緣云等DPU典型適配場(chǎng)景發(fā)展迅猛。以前來自單一供應(yīng)商基于FPGA或單片組件的智能網(wǎng)卡(SmartNIC)已經(jīng)不能滿足此類供應(yīng)商的不同領(lǐng)域特定要求，業(yè)界對(duì)于SmartNIC的定義也在不斷豐富，首屆SmartNICs Summit應(yīng)運(yùn)而生芯啟源即將在峰會(huì)上發(fā)布的“SmartNICs第四代架構(gòu)”白皮書就將介紹第四代SmartNICs架構(gòu)的基本原理。

芯啟源SmartNICs

第四代架構(gòu)將有什么變化?

近年來，業(yè)界對(duì)于SmartNIC的討論不斷增多，全球范圍內(nèi)的產(chǎn)品逐漸增加，國(guó)際巨頭例如英偉達(dá)、英特爾都有自己的相關(guān)產(chǎn)品，芯啟源副總裁Jim Finnegan介紹：“智能網(wǎng)卡(SmartNIC)最重要的特性是可編程性，因?yàn)橹悄芫W(wǎng)卡(SmartNIC)必須具有靈活性和易用性來處理當(dāng)前和未來的網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載?！盝im表示，“為了使功能和性能達(dá)到當(dāng)前的第四代智能網(wǎng)卡(SmartNIC)的需求，我們對(duì)SmartNIC第四代架構(gòu)作了新的總結(jié)：虛擬化，獨(dú)立于服務(wù)器主機(jī);支持大規(guī)模并行處理的MIMD架構(gòu);能夠支持200Gbps速度的多個(gè)鏈路;可編程性和靈活性等。”

芯啟源第四代SmartNIC架構(gòu)考慮到了一些附加屬性，包括：可擴(kuò)展性，用以支持400Gbps及以上的性能目標(biāo);低功率且具有成本效益;可編程性，適應(yīng)不同用戶、行業(yè)及應(yīng)用場(chǎng)景的定制化需求等。據(jù)了解，芯啟源第四代智能網(wǎng)卡(SmartNIC)將基于Chiplet技術(shù)，達(dá)到200/400 Gbps (800 Gbps) 的性能水平。第四代SmartNIC將允許在較低級(jí)別進(jìn)行更多狀態(tài)處理，并支持外部 AI/存儲(chǔ)加速而不需要服務(wù)器參與。

高性能、低成本、可編程

芯啟源智能網(wǎng)卡(SmartNIC)是基于NP核心，以DPU芯片制作的新一代網(wǎng)卡，采用SOC模式進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，多線程的梳理模式可以對(duì)標(biāo)ASIC芯片的數(shù)據(jù)處理能力。在高性能數(shù)據(jù)處理的同時(shí)，具備靈活的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持能力，可以卸載3-7層網(wǎng)絡(luò)信令。

通過卸載數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)至DPU智能網(wǎng)卡(SmartNIC)，可以大大緩解數(shù)據(jù)中心和SDN網(wǎng)絡(luò)對(duì)寶貴的CPU算力資源的依賴，在同樣業(yè)務(wù)規(guī)模下，將極大的降低服務(wù)器投資成本，減少數(shù)據(jù)中心用電規(guī)模、機(jī)房空間需求和CO2 排放量，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能鍵盤和“雙碳”目標(biāo)。

芯啟源研發(fā)副總裁Steve Zagorianakos在峰會(huì)中表示，第四代智能網(wǎng)卡(SmartNIC)具備靈活高效的可編程能力，支持P4C語言等高級(jí)編程語言的混合編程能力，幫助客戶實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面的定制化需求，快速實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡、防火墻、云網(wǎng)關(guān)等功能，以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)Telemetry應(yīng)用，面向數(shù)據(jù)平面的在線診斷以及可視化需求。

雖基于FPGA的智能網(wǎng)卡具有一定基于VHDL等底層編程能力，但編程空間小、語言難度高、程序效率低。因此對(duì)比其他基于FPGA的智能網(wǎng)卡，芯啟源智能網(wǎng)卡的可編程能力具備靈活、高效、快速落地的優(yōu)勢(shì)。

開源共享 軟件生態(tài)

芯啟源具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DPU芯片，基于成熟的眾核IXP NP架構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括硬件協(xié)處理器、流處理器FPC、PCIe主機(jī)接口模塊以及內(nèi)外部高速緩存和內(nèi)存接口組成。下一代NFP7000芯片則基于Chiplet技術(shù),在芯片封裝層面采用互聯(lián)互通的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不僅支持芯啟源NFP芯片的die-to-die互聯(lián)封裝，還能夠?qū)崿F(xiàn)異廠家多芯片異構(gòu)集成。

芯啟源智能網(wǎng)卡基于獨(dú)特的、可擴(kuò)展的“多核”芯片SoC架構(gòu)，兼具了FPGA高效、靈活可編程和專用處理器芯片(ASIC)低成本、低功耗的優(yōu)勢(shì)，解決方案推出之初就對(duì)標(biāo)國(guó)際一流水平，與Linux社區(qū)達(dá)成深入合作，貢獻(xiàn)了大量?jī)?yōu)秀開源項(xiàng)目;智能能網(wǎng)卡的驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)卡固件在Github社區(qū)開源共享，并且通過Linux官方社區(qū)定期更新產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)和固件，致力于構(gòu)建國(guó)內(nèi)首個(gè)從芯片到網(wǎng)卡、從固件到驅(qū)動(dòng)的全棧自主可控的DPU產(chǎn)品和軟件生態(tài)。

DPU——解決云安全問題的新機(jī)遇

目前芯啟源智能網(wǎng)卡的核心是DPU芯片，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)DPU產(chǎn)品的需求是高度統(tǒng)一的，重點(diǎn)著力于解決云數(shù)據(jù)中心面臨的三個(gè)核心問題：性能(scale-up)，規(guī)模(scale-out)能耗(power);解決后摩爾定律時(shí)代帶寬與計(jì)算性能的增速失調(diào)問題，提升云數(shù)據(jù)中心的盈利能力以及大幅度提升云數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)處理能力和存儲(chǔ)能力和加解密安全能力。

DPU應(yīng)具備靈活可編程以及高度可擴(kuò)展性，從而能夠廣泛適應(yīng)不同行業(yè)，領(lǐng)域客戶的定制化需求，適用于多種產(chǎn)品形態(tài)及解決方案，能夠快速響應(yīng)各類客戶的定制化以及國(guó)產(chǎn)化需求，提供最具效率和專業(yè)的定制化服務(wù)，并結(jié)合DPU生態(tài)，廣泛吸納各行業(yè)，產(chǎn)業(yè)的客戶共同構(gòu)建生態(tài)圈，持續(xù)不斷的滿足客戶的各類定制化需求。

中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)安全市場(chǎng)是一個(gè)千億級(jí)體量的市場(chǎng)，芯啟源的DPU芯片及其系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用并賦能中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)安全，如防火墻，下一代防火墻，UTM，固網(wǎng)分流器等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備;基于芯啟源DPU芯片及TCAM芯片卸載相關(guān)網(wǎng)絡(luò)處理，安全加解密處理，支持超大容量規(guī)則及高性能;以及基于芯啟源DPU系列智能網(wǎng)卡(SmartNIC)打造下一代虛擬化防火墻，分布式IPS/IDS，微隔離微分段等產(chǎn)品。目前包括深信服，天融信，啟明星辰等國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全頭部廠商均與芯啟源有相關(guān)領(lǐng)域的合作在進(jìn)行。

芯啟源創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO 盧笙

“在過去的兩年間，芯啟源一直致力于DPU芯片及智能網(wǎng)卡相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)。目前基于第三代架構(gòu)的新一代芯啟源智能網(wǎng)卡搭載了基于眾核NP-SoC架構(gòu)的DPU芯片，可實(shí)現(xiàn)高效且靈活的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文處理，同時(shí)還具有低能耗、高性能及靈活度、極強(qiáng)的可編程性等特點(diǎn)。自2021年，芯啟源與中國(guó)移動(dòng)蘇州研究院，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)研究院及浙江移動(dòng)等商用項(xiàng)目落地，同時(shí)隨著第四代架構(gòu)的提出，芯啟源DPU及智能網(wǎng)卡系列產(chǎn)品將提供高度可編程性，以及極度靈活的可擴(kuò)展性，使其能夠適應(yīng)于各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，滿足不同行業(yè)客戶的定制化需求。”

關(guān)于芯啟源

芯啟源創(chuàng)立于2015年，擁有一支在芯片領(lǐng)域已深耕了近30年的研發(fā)和管理團(tuán)隊(duì)，研發(fā)中心遍布美國(guó)硅谷、英國(guó)、南非和中國(guó)的上海、北京、南京、武漢等地。芯啟源致力于集成電路核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)、芯片的設(shè)計(jì)研發(fā)、EDA仿真與驗(yàn)證、生產(chǎn)及銷售，提供最優(yōu)的芯片及IP解決方案。作為擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能網(wǎng)卡產(chǎn)品和技術(shù)供應(yīng)商，芯啟源目前研發(fā)并量產(chǎn)了基于獨(dú)特的、可擴(kuò)展的“多核”芯片SoC架構(gòu)的智能網(wǎng)卡，兼具了FPGA高效、靈活可編程和專用處理器芯片(ASIC)低成本、低功耗的優(yōu)勢(shì)，是目前技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先的DPU芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。

原文標(biāo)題：全球首屆智能網(wǎng)卡峰會(huì)|芯啟源發(fā)布“SmartNICs第四代架構(gòu)”

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