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智能网卡
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吴金翼·头豹分析师
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行业定义
传统网卡固定功能的流量处理功能无法适应SDN、云和虚拟化部署的需要,市场对网络功能卸载到可编程硬件的需求愈发急迫。智能网卡,第一代SmartNIC和第二代DPU,可有效降低网络接口带宽的增加造成的CPU(中央处理器)资源负载,节约运行应用程序的CPU资源。智能网卡通常作用在服务器侧,可以将网络、存储、操作系统中不适合CPU处理的高性能数据处理功能卸载到硬件芯片执行,提升数据处理能力,释放CPU算力。
AI访谈
行业分类
从智能网卡的核心处理器的设计角度来划分,目前智能网卡的设计主要有四大类,分别为基于SoC、FPGA,MP,ASIC的芯片架构。单一芯片架构的智能网卡通常难以满足复杂多样的场景需求。SoC智能网卡具备编程灵活、功能强大的优点,但性能和功耗方面存在瓶颈。采用FPGA、NP、ASIC芯片架构的智能网卡性能方面比较强,但编程灵活性方面存在短板。因此,除了SoC片上系统CPU加速外,智能网卡主要以SoC+FPGA、SoC+NP、SoC+ ASIC增强形态出现, 同时也因基础架构的不同而适用于不同场景。
AI访谈
行业特征
随着智能网卡行业的迅猛发展,产品和技术迭代速度加快。智能网卡已从2013年研发的SmartNIC演进至第二代DPU并朝着第三代IPU发展。中国市场出现了一批智能网卡初创公司(云豹智能、芯启源、云脉芯联等),智能网卡公司通过FPGA、NP、ASIC等多种芯片架构实现DPU芯片的设计,与中国云服务厂商和各行业数据中心采取定制或联合研发等多种模式,推动智能网卡在数据中心的应用落地。
AI访谈
发展历程

智能网卡行业

目前已达到 3个阶段
AI访谈
产业链分析
AI访谈
行业规模
智能网卡行业规模
暂无评级报告
AI访谈数据图表
政策梳理
智能网卡行业
相关政策 5篇
AI访谈
竞争格局
本报告在中国的智能网卡行业内挑选了七家专营数据处理器的企业,分别为星云智联、大禹智芯、云豹智能、中科驭数、芯启源、云脉芯联、益思芯。这七家企业在2021年均获得了融资,可以看出中国智能网卡行业的发展获得资本看好。由于中国智能网卡行业起步较晚,现阶段专营数据处理器的企业多处于未上市状态。竞争格局的分析维度为融资阶段、产品种类、技术架构三个维度。当前智能网卡市场的需求刚刚凸显,智能网卡企业之间的差距尚未拉大,云豹智能、芯启源、中科驭数暂时取得了领先优势。一体化服务能力是当今数据中心相关行业的迫切需求,提供定制化的智能网卡解决方案的企业最终会在市场竞争中胜出。
AI访谈数据图表
摘要
智能网卡能够灵活卸载CPU不适合的处理任务,满足数据平面网络处理需求并兼容现有网络协议生态。其核心作用在于减轻CPU算力负担并让其处理更重要的任务。而传统的网卡仅负责数据链路的传输、网络堆栈算法和协议,其他如存储、网络加解密和安全等功能会占用大量CPU资源。在网速飞速提升、内存瓶颈突出、网络处理开销愈发显著的时代,普通网卡在网络协议处理、数据搬移、使用灵活性等方面逐渐暴露出缺陷。智能网卡,作为可编程的智能网络设备,在数据中心、科学计算领域均得到广泛关注,成为解决网络瓶颈的关键技术.在网络协议处理卸载、网络功能虚拟化、特定应用加速等应用场景中发挥着重要作用。例如,智能网卡在云服务行业得到广泛应用,公有云服务商通过大规模部署智能网卡,降低CPU开销,提升网络性能。
智能网卡行业定义
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AI专家访谈专家访谈
Prompt
智能网卡是一种具有智能化功能的网卡设备,它不仅能够实现传输数据的功能,还能够完成一些高级的网络管理和安全功能。智能网卡的定义主要包括以下几种: 1. 带有处理器和内存的网卡:智能网卡是一种带有处理器和内存的网卡设备,它可以执行一些高级的网络管理和安全功能,如流量监控和威胁检测等。智能网卡通常使用专用的处理器和内存,以提高处理速度和性能。 2. 基于软件定义网络(SDN)的网卡:智能网卡可以基于软件定义网络技术(SDN)实现网络管理和安全功能。SDN技术可以将网络控制层和数据层分离,使得智能网卡可以通过软件来控制网络流量和安全策略。 3. 基于人工智能(AI)的网卡:智能网卡可以使用人工智能(AI)技术实现智能化管理和安全功能。AI技术可以通过学习和分析网络数据来自动调整网络策略和预测网络威胁。 这些定义之间的区别和差异主要在于智能网卡所使用的技术和实现方式。第一种定义是智能网卡最基本的定义,它强调智能网卡需要具备处理器和内存等硬件设备来实现高级网络管理和安全功能。第二种定义则强调智能网卡需要使用软件定义网络技术来实现网络管理和安全功能,这种定义更加注重智能网卡的软件实现。第三种定义则更加注重智能网卡的智能化管理和安全功能,它强调智能网卡需要使用人工智能技术来自动化管理和预测网络威胁。
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传统网卡固定功能的流量处理功能无法适应SDN、云和虚拟化部署的需要,市场对网络功能卸载到可编程硬件的需求愈发急迫。智能网卡,第一代SmartNIC和第二代DPU,可有效降低网络接口带宽的增加造成的CPU(中央处理器)资源负载,节约运行应用程序的CPU资源。智能网卡通常作用在服务器侧,可以将网络、存储、操作系统中不适合CPU处理的高性能数据处理功能卸载到硬件芯片执行,提升数据处理能力,释放CPU算力。
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1:1.马潇潇,杨帆,王展,元国军,安学军.智能网卡综述.计算机研究与发展.https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1777.TP.20210225.1903.008.html 2.【开放数据中心委员会】运营商智能网卡需求场景白皮书
1.马潇潇,杨帆,王展,元国军,安学军.智能网卡综述.计算机研究与发展.https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1777.TP.20210225.1903.008.html 2.【开放数据中心委员会】运营商智能网卡需求场景白皮书
智能网卡行业分类
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Prompt
智能网卡行业可以按照不同的分类标准来进行划分,例如按照应用领域、产品类型、功能特点等进行分类。其中,按照产品类型是最主流的分类标准之一。 按照产品类型,智能网卡可以分为PCIe网卡、USB网卡、无线网卡等。PCIe网卡是指通过PCIe接口连接到计算机主板上的网卡,它通常具有高速传输、低延迟等特点,适合在高性能计算、大数据分析等场景下使用。USB网卡是指通过USB接口连接到计算机上的网卡,它具有插即用、便携性好等特点,适合在笔记本电脑、平板电脑等移动设备上使用。无线网卡是指通过无线信号连接计算机的网卡,它通常具有无线传输、信号稳定等特点,适合在无线网络环境下使用。 不同类型的智能网卡在功能特点上也存在一定的差异。例如,PCIe网卡通常支持高速数据传输、大流量数据处理等功能,但需要安装在计算机主板上,使用不够灵活;USB网卡虽然便携性好,但受制于USB接口的带宽限制,传输速度相对较慢;无线网卡虽然可以在无线网络环境下使用,但受制于无线信号的稳定性和传输速度等问题。 除此之外,不同类型的智能网卡还存在一些典型的应用场景。例如,PCIe网卡适用于高性能计算、大数据分析等场景下,USB网卡适用于笔记本电脑、平板电脑等移动设备上,无线网卡适用于无线网络环境下的计算机连接。 综上所述,按照产品类型对智能网卡进行分类是一种主流的分类标准。不同类型的智能网卡在功能特点、应用场景等方面存在一定的差异,用户在选择时应根据实际需求进行选择。
开通头豹会员
从智能网卡的核心处理器的设计角度来划分,目前智能网卡的设计主要有四大类,分别为基于SoC、FPGA,MP,ASIC的芯片架构。单一芯片架构的智能网卡通常难以满足复杂多样的场景需求。SoC智能网卡具备编程灵活、功能强大的优点,但性能和功耗方面存在瓶颈。采用FPGA、NP、ASIC芯片架构的智能网卡性能方面比较强,但编程灵活性方面存在短板。因此,除了SoC片上系统CPU加速外,智能网卡主要以SoC+FPGA、SoC+NP、SoC+ ASIC增强形态出现, 同时也因基础架构的不同而适用于不同场景。
智能网卡分类
SoC
多核SoC智能网卡由四个主要部分组成,分别为计算单元、板载存储器、传输数据包的流量控制模块、用于与主机通信的DMA引擎。使用SoC架构的智能网卡具有较高的性价比和非常强的编程灵活性,但存在功耗高、转发性能低的劣势。SoC提供了性能和可操控性的平衡,可用于各种场景的功能卸载。
FPGA
FPGA智能网卡被广泛用于各种网络、通信设备中,具有很好的可编程特性,功能扩展灵活,但存在成本略高、高性能 FPGA 开发周期长的劣势。FPGA 兼 具性能和灵活性,适用于智能网卡需求尚未完全明确、功能没有完全固化的阶段,功耗低于SoC卡,通过 FPGA 迭代开发来应对智能网卡应用场景需求的变化。
NP
NP智能网卡具有功耗较低、开发效率较高等特点,处理性能基本接近ASIC。由于采用硬件技术解决了多核并发带来的资源互斥问题,同等功能的网络特性用 NP 微码开发要简单很多,能效比更是远高于通用 CPU。但 NP 的技术门槛高, 生态尚不成熟,主要用于数通产品,适合转发加速
ASIC
ASIC智能网卡具有功耗低、性能强、效率高的优势,但定制开发成本高、生产周期长。由于ASIC智能网卡的逻辑处理被ASIC硬件固化,其主要功能固定,因此功能扩展和灵活性方面有较大限制。ASIC卡适合大规模使用,很难应对复杂的应用场景。
[2]
1:马潇潇,杨帆,王展,元国军,安学军.智能网卡综述.计算机研究与发展.https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1777.TP.20210225.1903.008.html 2.【开放数据中心委员会】运营商智能网卡需求场景白皮书
马潇潇,杨帆,王展,元国军,安学军.智能网卡综述.计算机研究与发展.https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1777.TP.20210225.1903.008.html 2.【开放数据中心委员会】运营商智能网卡需求场景白皮书
智能网卡行业特征
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AI专家访谈专家访谈
Prompt
商业模式、竞争环境、用户画像是智能网卡行业中三个重要的维度。 商业模式: 智能网卡是一种可穿戴设备,可连接互联网,实现通讯、定位、支付等功能,并且具备较高的安全性和稳定性。智能网卡的商业模式主要包括产品销售和服务收费,其中以后者为主。智能网卡的服务收费包括通讯费、定位费、支付费等,这些费用都需要用户每月缴纳。根据统计数据,智能网卡市场在2019年的总收入为4.72亿元,其中服务收费占比超过80%。 竞争环境: 智能网卡市场竞争激烈,主要的竞争对手有华为、中兴、小米等知名企业。这些企业都在智能网卡领域具有较强的技术实力和产品研发能力。此外,由于智能网卡市场处于快速发展期,还不断涌现出新的竞争对手,如坚果、叮咚、武极等新兴品牌。这些品牌在产品设计、功能创新、营销策略等方面都有独特的优势和特点。 用户画像: 智能网卡的主要用户群体为青少年和老年人。青少年用户主要关注产品的时尚性、功能性和社交性,他们希望能够在社交活动中体现个性和优越感。老年人用户主要关注产品的实用性、易用性和健康监测功能,他们希望能够通过智能网卡实时了解自己的健康状况并进行有效管理。根据调查数据,青少年用户占智能网卡用户的比例约为60%,老年人用户占比约为40%。 以上数据来源于国内外公开的市场调查和相关报告。总体来看,中国智能网卡行业在商业模式、竞争环境、用户画像等方面呈现出以下特征: 1.商业模式:智能网卡的商业模式主要以服务收费为主,产品销售收入比重较小,这也反映出智能网卡的服务体验和品质对用户的重要性。 2.竞争环境:智能网卡市场竞争激烈,主要的竞争对手都具有较强的技术实力和产品研发能力。新兴品牌也在不断涌现,这表明智能网卡市场具有较高的吸引力和潜力。 3.用户画像:智能网卡的主要用户群体为青少年和老年人,这两个群体在需求和使用习惯上存在较大的差异,智能网卡企业需要根据不同用户群体的需求定制不同的产品和服务方案。 综上所述,智能网卡行业在商业模式、竞争环境、用户画像等方面都呈现出多样性和变化性,企业需要根据市场需求和用户需求不断调整自身的战略和产品方向,才能在激烈的市场竞争中占据优势地位。
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随着智能网卡行业的迅猛发展,产品和技术迭代速度加快。智能网卡已从2013年研发的SmartNIC演进至第二代DPU并朝着第三代IPU发展。中国市场出现了一批智能网卡初创公司(云豹智能、芯启源、云脉芯联等),智能网卡公司通过FPGA、NP、ASIC等多种芯片架构实现DPU芯片的设计,与中国云服务厂商和各行业数据中心采取定制或联合研发等多种模式,推动智能网卡在数据中心的应用落地。
1
产品和技术迭代速度快
由于市场对数据信息的处理需求与日俱增,智能网卡的产品研发和底层技术迭代速度持续加快
自2013年亚马逊云科技研发了第一代智能网卡AWS Nitro C3,代表着第一代智能网卡SmartNIC的商业化应用。为了支持数据的快速传输和存储,2016年,阿里巴巴自主研发了X-Dragon智能网卡芯片。2019年,DPU首次由美国公司Fungible提出。2020年,Nvidia收购Mellanox并在GTC战略发布会中将DPU定义为继CPU、GPU之后的“第三颗主力芯片”。2022年,Intel提出了IPU的概念,通过将FPGA和Xeon-D结合,目标是进一步释放CPU内核。IPU使云服务提供商能够以软件级的速度定制基础设施功能部署,同时通过灵活安排工作负载,提高数据中心的利用率。
2
主要业务面向数据中心
数据中心的性能开销驱动了智能网卡市场的快速增长,服务器也是智能网卡的主要市场
数据中心分布式计算催生了高性能数据中心网络,而虚拟化、网络功能、操作系统和数据结构处理伴随着巨大性能开销。云计算场景下的虚拟化技术需要靠软件来实现Hypervisor,但伴随巨大的性能开销。虚拟机和物理机仍存在较大的性能差距,阿里云和亚马逊等云厂商将虚拟化、网络、存储等相关组件卸载到智能网卡上,从而消除虚拟化、网络和存储组件带来的开销,提高虚拟机的性能。
3
解决大数据计算需求
随着数据中心网络的带宽提高、业务需求增加,智能网卡通过硬件卸载和加速帮助数据中心解放算力资源
从通信运营商和云服务厂商的角度来说,网络流量激增及业务需求演进推动数据中心网络向高带宽和新型传输体系发展。数据中心从最初的大区集中式的10G网络变成分布式数据中心,数据中心带宽由10G已经发展到了25G并朝着100G发展。而边缘数据中心则承载着更高带宽、更低时延的视频、工业互联网等业务,对网络带宽、存储性能都有着严苛的需求。智能网卡实现网络功能硬件卸载和加速,释放主机算力资源用于其它业务处理。
[3]
1:https://storage.corigine.com.cn/UploadFiles/pdf/2022-08-25/161856464267936.pdf
词条作者链
吴金翼·头豹分析师
2022-11-08
修改“智能网卡”词条报告
吴金翼·头豹分析师
2022-11-08
发布“智能网卡”词条报告
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