1、本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 计算机行业深度 ChatGPT 推高算力需求，DPU 支撑算力效率提升 2023 年 03 月 03 日 DPU 发展有望进入快车道。DPU（数据处理芯片 Data Process Unit）被认为是继 CPU 和 GPU 之后的“第三颗主力芯片”。得益于智能网卡方案的逐步成熟，叠加全球通用服务器出货量的稳定增长、L3 以上级别智能驾驶汽车的技术落地、工业控制领域的需求增加等原因，全球、国内 DPU 产业都有望实现快速发展。全球 DPU 市场高景气延续，国内 DPU 市场加速追赶。据赛迪顾问中国DPU 行业发展白皮书
2、，2020 年全球 DPU 产业市场规模达 30.5 亿美元，预计到 2025 年全球 DPU 产业市场规模将超过 245.3 亿美元，复合增速达 51.73%。2020 年中国 DPU 产业市场规模达 3.9 亿元，预计到 2025 年中国 DPU 产业市场规模将超过 565.9 亿元，复合增速达 170.6%。DPU 产业链分析：DPU 中游环节（DPU 芯片厂商）：海外巨头暂时领先，国产厂商蓄势待发。根据头豹研究院数据，2020 年国内 DPU 市场中，国际三大巨头英伟达，博通，Intel 份额分别达到 55%、36%、9%。国内厂商中，华为，阿里，百度，腾讯也在近几年针对自身服务器进行
3、自研与外购 DPU，针对的主要功能在于数据，存储与安全方面。DPU 上游环节：EDA、IP 等均为研发重要基础。国内 EDA 市场长期由国际三大巨头占据，未来有望迎来突破。供需合力孕育 IP 核产业，未来需求打开新增通道。半导体国产化持续演进，国内 IP 供应商将占据稀缺性价值高地，包括寒武纪、芯原股份等。DPU 下游应用：多点开花，未来前景广阔。DPU 核心市场围绕数据中心展开，以服务器为硬件载体，下游场景覆盖云计算，高性能计算，网络安全，边缘计算等多个领域。从我国范围看，高新技术、数字化转型及终端消费等多样化算力需求场景不断涌现，算力赋能效应凸显。投资建议：ChatGPT 等 AI 技术发
4、展大趋势下，算力需求凸显，DPU 有望迎来黄金发展期，全球、国内 DPU 产业市场规模呈现逐年增长的趋势，核心企业有望受益于行业发展趋势。建议重点关注 DPU 及 AI 算力龙头浪潮信息、寒武纪、景嘉微、中国长城、中科曙光等。风险提示：国产替代进度不确定风险、DPU 发展路线不确定风险、行业格局变化的风险。重点公司盈利预测、估值与评级 代码 简称 股价（元）EPS（元）PE（倍）评级 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E 000977 浪潮信息 43.15 1.37 1.58 1.84 31 27 23 推荐 603019 中科曙光 34.18 0.79 1.
5、05 1.39 43 33 25 推荐 000066 中国长城 13.74 0.19 0.25 0.34 72 55 40 推荐 688256 寒武纪-U 91.50 -2.06-2.79-1.78/-300474 景嘉微 78.01 0.97 0.63 0.93 80 124 84 -资料来源：Wind，民生证券研究院预测;（注：股价为 2023 年 3 月 2 日收盘价；未覆盖公司数据采用 wind 一致预期）推荐 维持评级 分析师 吕伟 执业证书：S0100521110003 电话：021-80508288 邮箱：lvwei_ 分析师 郭新宇 执业证书：S0100518120001 电话
6、：010-85127654 邮箱： 相关研究 1.计算机行业事件点评：数字中国顶层设计落地，行业开启发展新篇章-2023/02/28 2.计算机周报 20230226：ChatGPT 巨头新动态与应用新场景-2023/02/26 3.医疗 IT 行业动态报告：医保数据要素改革商业空间详细测算-2023/02/25 4.计算机行业点评：类 ChatGPT 应用安全监管或将成为瞩目新重点-2023/02/23 5.计算机行业事件点评：最高层强调信创核心环节攻坚战，行业确定性进一步强化-2023/02/23 行业深度研究/计算机 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报
7、告 2 目录 1 DPU 有望成为“第三颗主力芯片”.3 1.1 算力提升与数据增幅呈现剪刀差，DPU 需求凸显.3 1.2 以降本增效为目标，DPU 直击行业痛点.4 1.3 依托智能网卡化茧成蝶，FPGA 及混合架构路线为主流.6 1.4 DPU 核心价值在于算力的卸载释放与扩展，异构算力互联推动 DPU 多领域高速发展.7 1.5 DPU 带动异构算力互联，应用市场涵盖高新技术产业多领域.9 2 DPU 行业格局：海外巨头暂时领先，国产厂商蓄势待发.10 2.1 英伟达：具备先发优势，其 BlueField 系列芯片已到达第三代.11 2.2 星云智联：首款 DPU 产品 NebulaX
8、 D1055AS 于 2021 年发布.12 2.3 大禹智芯：Paratus 2.0 具备强大的软件开放性.14 2.4 云脉芯联：打造自主研发多场景 RDMA DPU 产品.14 2.5 芯启源：自主知识产权，可扩展 Chiplet 等方向.15 2.6 中科驭数：目前已开始第三代 DPU 芯片研发.15 3 行业市场空间测算预计 2025 年全球 DPU 市场空间有望超 260 亿美金，CAGR 高达 54%.17 4 DPU 市场空间及核心环节：市场高景气延续，受益领域有望多点开花.20 4.1 DPU 产业链分析.20 4.2 全球、国内市场均有望保持高增，行业高景气度有望延续.20
9、 4.3 DPU 行业上游分析：EDA、IP 等上游环节均为研发重要基础.21 4.4 DPU 制造中的能工巧匠.28 4.5 核心环节之二：下游应用多点开花，未来前景广阔.29 5 投资建议.43 6 风险提示.44 插图目录.45 表格目录.45 行业深度研究/计算机 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 1 DPU 有望成为“第三颗主力芯片”1.1 算力提升与数据增幅呈现剪刀差，DPU 需求凸显 算力提升与数据增幅呈现剪刀差，DPU 可有效减少算力损耗。在当前数据增幅大幅提升的大背景下，CPU 性能的增速减缓，成本大幅增加，算力供给与需求形成剪刀差
10、，CPU 性能提升的难题亟待解决，以 DPU 为代表的异构计算具备将部分通用功能场景化、平台化的特点，实现算法加速并减少 CPU 功耗，有助于运营商、云计算厂商和互联网厂商对数据中心的升级改造，减少高达 30%的数据中心算力税。图1：网络带宽增速高达 CPU 性能增速的 30 倍，形成剪刀差 资料来源：DPU 技术白皮书，民生证券研究院 DPU（数据处理芯片 Data Process Unit）被认为是继 CPU 和 GPU 之后的“第三颗主力芯片”。DPU（Data Processing Unit）是新近发展起来的一种专用处理器。2020 年 NVIDIA 公司发布的 DPU 产品战略中将其
11、定位为数据中心继CPU 和 GPU 之后的“第三颗主力芯片”。随着芯片业制造工艺的不断精进，以及数字化技术如 AI 的发展，芯片行业不断推陈出新。DPU 作为新型芯片的一种，它的出现是异构计算的一个阶段性标志。行业深度研究/计算机 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 图2：数据中心将成为基本的运算单元，DPU 将成为第三颗主力芯片 资料来源：Nvidia 官网，民生证券研究院 DPU 是以数据处理为核心的专用数据处理单元，是对传统计算资源的网络、安全和存储的卸载平台。传统数据中心以 CPU 为主要数据处理单元，通常庞大的基础架构的运行已占据相当一部分
12、CPU 核，给数据处理任务带来非常大的挑战。发展背景：2013 年雏形已现，2020 年迎来行业认可 DPU 其实在行业内已经孕育已久，从早期的网络协议处理卸载，到后续的网络、存储、虚拟化卸载。根据摩天轮数据，Amazon 的 AWS 早在 2013 年研发了 Nitro 产品，将数据中心开销（为虚机提供远程资源、加密解密、故障跟踪、安全策略等服务程序）全部放到专用加速器上执行。Nitro 架构采用轻量化 Hypervisor 配合定制化的硬件，将虚拟机的计算（主要是 CPU 和内存）和 I/O（主要是网络和存储）子系统分离开来，通过 PCIe 总线连接，节省了 30%的 CPU 资源。201
13、6-2017 年，阿里云就提出 X-Dragon 系统架构，其核心是 MOC 卡，且有比较丰富的对外接口，也包括了计算资源、存储资源和网络资源。MOC 卡的核心 X-Dragon SOC，统一支持网络，I/O、存储和外设的虚拟化，为虚拟机、裸金属、容器云提供统一的资源池。根据网易、芯东西数据，2019 年，美国一家初创公司 Fungible 推出产品 F1 DPU，第一次提出了 DPU 的概念。2020 年 10 月，英伟达将基于 Mellanox 方案的 Smart NIC 命名为 DPU，重新定义了 DPU 的概念。2020 年，英伟达公司发布的 DPU 产品战略中将其定位为继 CPU 和
14、 GPU 之后数据中心的“第三颗主力芯片”，掀起了行业热潮。1.2 以降本增效为目标，DPU 直击行业痛点 DPU 要解决的核心问题是基础设施的“降本增效”，即将“CPU 处理效率低下、GPU 处理不了”的负载卸载到专用 DPU，提升整个计算系统的效率，降低整体系统的总体拥有成本（TCO）。CPU 资源负载过大为行业痛点，智能网卡（Smart NIC）为 DPU 前身。在行业深度研究/计算机 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 通信领域，伴随着 5G、云网融合时代的到来，以及虚拟交换等技术的引入，基于服务器的网络数据平面的复杂性急剧增加。海量的数据搬运
15、工作被 CPU 承担，导致网络接口带宽急剧增加，CPU 资源负载过大，大大影响了 CPU 将计算能力释放到应用程序中，为了提高主机 CPU 的处理性能，Smart NIC（智能网卡）将部分CPU 的网络功能（如 IP 分片、TCP 分段等）转移到网卡硬件中，起到了加速运算的目的，其可视为 DPU 的前身。新一代的 DPU 的优势在于不仅可以作为运算的加速引擎，还具备控制平面的功能，可以更高效的完成网络虚拟化、I/O 虚拟化、存储虚拟化等任务，并彻底将 CPU 的算力释放给应用程序。表1：DPU 优势 DPU 优势 可以作为运算的加速引擎 控制方面 具备控制平面的功能 虚拟化方面 更高效的完成网
16、络虚拟化、I/O 虚拟化、存储虚拟化等任务 算力方面 彻底将 CPU 的算力释放给应用程序 资料来源：SmartNIC DPU 技术白皮书，民生证券研究院 功能方面,DPU 具备集成基础业务、网络数据加速、零信任保护、算存分离等多种功能。可有效解决当前 CPU 算力无法完全作用到应用程序，数据处理速度慢，授信导致的数据泄露，存储方案兼容性差等诸多问题。具体来说：1.DPU 实现了业务与基础设施的操作分离。DPU 将基础设施任务从 CPU 转移至 DPU，释放 CPU 的资源，使更多的服务器 CPU 核可用于运行应用程序，完成业务计算，从而提高服务器和数据中心的效率。2.DPU 卸载网络数据，实现性能提升。DPU 针对云原生环境进行了优化，提供数据中心级的软件定义和硬件加速的网络、存储、安全和管理等服务。根据程序员客栈数据，红帽 Red Hat 的容器化云平台即服务(PaaS)0penShift 上，借助 DPU优化数据中心资源利用率，将网络相关的数据处理（如 VxLan 和 IPSec 等）卸载到 DPU 加速执行，在 25Gb/s 网络条件下，Open Shift 部署 DPU 用来
