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芯启源

芯启源(Corigine):以可编程网络处理器和SmartNIC切入DPU的数据中心芯片企业

芯启源

芯启源(Corigine)是一家专注于网络处理芯片、DPU、SmartNIC、TCAM以及相关半导体IP和EDA技术的Fabless芯片设计企业,也是较早进入中国DPU和智能网卡市场的企业之一。

公司成立于2015年,在上海、南京、北京以及美国圣克拉拉、英国、南非等地设有研发或业务团队。

核心技术路线长期围绕高速网络数据处理、可编程数据平面、服务器网络卸载和云数据中心基础设施展开。

芯启源官方网站目前仍将DPU作为其主要产品类别之一,旗下包括Agilio SmartNIC、Agilio CoreNIC以及配套Agilio软件平台。

需要特别说明的是,这里的“芯启源”指的是英文品牌为Corigine的DPU和网络芯片企业,与国内其他名称相似的电子测试、射频器件企业并不是同一家公司。

从网络处理器进入DPU

芯启源的技术路线与近年来一些从通用CPUArm处理器发展出来的DPU厂商并不完全相同。

它的核心优势来自Network Flow Processor,网络流处理器,也就是NFP

传统网卡主要负责把数据从网络接口传入服务器,复杂的网络协议、虚拟交换、网络安全和数据包处理仍然由服务器CPU完成。

随着数据中心网络速度从10GbE不断提升到25GbE、40GbE、100GbE甚至更高,如果仍然把大量网络数据处理工作交给CPU,不仅会消耗宝贵的CPU核心,也会增加延迟和服务器功耗。

NFP的思路则是把大量数据流处理任务直接放到网卡附近的专用处理器上完成。

芯启源的NFP架构拥有大量高度线程化的流处理核心,并配合硬件加速模块、片上存储、外部内存和PCIe接口,使网络数据能够在接近网卡的位置进行分类、转发、过滤、封装、解封装、负载均衡、安全处理和流量管理。

因此,从技术演进上看,芯启源属于典型的“Network Processor → SmartNIC → DPU”路线。

DPU和SmartNIC是芯启源的核心方向

芯启源目前的DPU产品并不是单纯销售一颗裸芯片,而是形成了从网络处理器芯片、智能网卡、驱动、固件到软件卸载平台的完整体系。

公司官网将DPU产品分为Agilio SmartNIC、Agilio CoreNIC和Agilio Software等系列。

其中Agilio SmartNIC主要面向云计算、NFV、OpenStack、网络安全和数据中心虚拟化,而CoreNIC则更多承担可编程网络接口和网络数据路径加速。

这种产品模式说明芯启源的重点并不是简单地提供“更快的网卡”,而是希望把服务器中原本由CPU承担的一部分基础设施工作迁移到DPU或者SmartNIC上。

这些任务包括虚拟交换、Overlay网络、隧道封装、流量管理、网络安全、虚拟化、加解密以及网络遥测等。

NFP-3800 DPU

芯启源当前公开产品中一个非常值得关注的型号是NFP-3800

官方已经直接将NFP-3800称为DPU芯片,并将其用于Agilio GX系列智能网卡。

Agilio GX提供2×10GbE和2×25GbE等版本,通过PCIe Gen3 x8与服务器连接。

其核心就是Corigine NFP-3800 DPU。

该平台可以卸载VXLAN、NVGRE、MPLS等网络隧道处理,并支持Flexible Packet Parsing、流表匹配、负载均衡、QoS、SR-IOV、DPDK、Zero Copy以及Kernel Bypass等数据中心网络技术。

这类功能正是现代DPU最典型的工作内容。

在传统服务器上,Open vSwitch、虚拟路由、Overlay网络以及大量网络安全策略需要CPU执行。

当这些工作被迁移到NFP-3800这样的DPU芯片后,服务器CPU可以把更多资源用于真正的用户业务。

Agilio CX系列SmartNIC

Agilio CX是芯启源较成熟的一系列SmartNIC产品,覆盖10GbE、25GbE、40GbE和50GbE等网络接口。

这一系列产品使用NFP-4000和NFP-5000网络流处理器,并配置板载DRAM

Agilio CX可以卸载VXLAN、NVGRE、MPLS隧道、流表匹配、状态和无状态负载均衡、QoS以及各种虚拟网络功能,同时支持eBPF、C和P4编程。

这里特别值得注意的是P4和eBPF

P4是一种专门用于描述网络数据平面处理逻辑的编程语言,而eBPF则已经成为Linux网络、安全、可观测性和云原生基础设施中的重要技术。

能够支持这些可编程模型,意味着SmartNIC并不是功能完全固定的传统ASIC网卡,而可以根据不同客户业务需求修改和扩展数据处理逻辑。

这也是芯启源DPU路线的重要特点:强调可编程数据平面。

Agilio LX:面向40GbE和100GbE

Agilio LX进一步把网络接口速度提高到40GbE和100GbE。

官方资料显示,Agilio LX采用NFP-6480网络流处理器,拥有960个高度线程化的流处理核心,并配置8GB低延迟DDR3内存以及双PCIe Gen3 x8接口。

其主要应用包括下一代防火墙、DDoS防御、虚拟EPC、IDS/IPS以及负载均衡等。

从这个架构可以非常清楚地看到芯启源与普通网卡企业之间的区别。

普通NIC的核心任务是“收发数据”。

而NFP SmartNIC则能够在数据进入CPU之前对数据包执行大量复杂运算。

对于电信云、运营商核心网和大型数据中心,这种能力尤其重要,因为这些系统每天都要处理极其庞大的网络流量。

Agilio FX:NFP加Arm处理器

芯启源还推出了Agilio FX系列,这一产品把公司的NFP网络流处理架构与四核Arm v8通用处理器结合起来。

这种结构已经非常接近现代DPU常见的设计思路:

一边使用专用数据平面处理器高速处理网络数据,一边使用通用CPU核心运行控制面、管理、安全或者用户自定义软件。

Agilio FX重点支持eBPF/XDP等Linux网络技术,可以用于服务器安全和边缘网络设备。

这种“专用网络处理器 + 通用CPU”的组合,也说明DPU并没有唯一固定的架构。

不同企业可以从不同技术基础出发构建自己的DPU。

NVIDIA BlueField主要依靠Arm CPU加专用硬件加速器,AMD Pensando采用高度集成的数据处理SoC,而芯启源则拥有非常明显的网络处理器基因。

可编程是芯启源的重要特点

DPU与普通ASIC最大的区别之一,就是不能只追求固定功能的高速处理。

云计算和网络基础设施变化非常快,新的隧道协议、安全规则、虚拟交换技术和云原生网络功能不断出现。

如果芯片每增加一种功能都需要重新设计ASIC,就难以适应数据中心快速变化的软件环境。

因此芯启源一直强调DPU的数据面可编程能力。

其NFP平台支持C语言以及P4等编程方式,并围绕Open vSwitch、DPDK和eBPF建立软件支持。

芯启源还参与Linux、Open vSwitch、DPDK、P4和OpenStack等开源生态,并维护与NFP相关的软件和开发资源。

这意味着开发人员可以在不更换网卡硬件的情况下,通过软件和固件更新增加新的网络处理功能。

为什么Open vSwitch卸载非常重要

Open vSwitch,也就是OVS,是云计算和虚拟化网络中非常重要的软件交换技术。

在传统服务器中,每一个虚拟机的数据包都可能经过OVS进行转发、封装、ACL检查和网络策略处理。

当虚拟机数量越来越多、网络速度越来越快时,OVS会消耗相当多的CPU资源。

芯启源SmartNIC的重要目标之一,就是把OVS的数据平面从CPU卸载到NFP硬件。

芯启源官方测试资料称,在部分OVS场景中,Agilio CX SmartNIC可以释放原本用于OVS处理的大量CPU资源,同时提高数据包吞吐能力。

从数据中心经济性角度看,这件事情非常重要。

如果一台服务器购买了几十个高性能CPU核心,但其中很多核心都被虚拟交换、网络协议和安全处理占用,那么这些昂贵CPU实际上没有真正运行客户应用。

DPU的商业价值之一就是把这些CPU核心重新“还给”用户业务。

网络虚拟化卸载

芯启源DPU和SmartNIC可以支持VXLAN、NVGRE、MPLS等网络隧道技术。

现代云数据中心中,大量虚拟网络并不是直接对应物理交换机端口,而是通过Overlay技术在物理网络之上建立逻辑网络。

例如VXLAN可以让不同服务器中的虚拟机像连接在同一个二层网络中一样通信。

但是VXLAN需要不断进行数据包封装和解封装。如果这些工作全部由CPU处理,在高速网络中会形成明显负担。

DPU则可以直接在网卡中完成这些操作。

网络安全卸载

网络安全也是芯启源DPU的重要应用方向。

SmartNIC可以在数据包进入主机CPU之前执行流量分类、过滤、访问控制、连接跟踪甚至部分加解密处理。

Agilio系列支持AES-GCM等加密运算以及Hash、流状态统计等计算密集型功能,并可以应用于防火墙、DDoS防御和IDS/IPS。

这种架构的另一个优势是安全隔离。

如果网络安全策略完全运行在主机操作系统中,一旦主机系统遭到攻击,安全软件本身也可能受到影响。

而把部分基础设施安全功能放在DPU上,可以形成一个相对独立的控制和数据处理层。

因此,DPU不仅是性能加速器,也正在逐渐成为数据中心安全架构的一部分。

电信云和5G

芯启源进入DPU市场的重要场景之一是运营商网络。

电信运营商正在把过去依赖专用通信设备完成的EPC、5G核心网、防火墙、负载均衡和网络服务逐步迁移到通用服务器和云平台。

这种技术通常称为NFV,也就是Network Functions Virtualization。

NFV可以降低专用硬件依赖,但也产生一个新问题:很多网络数据包处理工作被转移给通用CPU

SmartNIC和DPU恰好可以解决这一矛盾。

芯启源官方网站显示,公司在2020年开始重点进入5G和IDC市场,并在2020年获得中国移动SmartNIC订单,同时与中国移动合作建设下一代SmartNIC联合实验室。

因此,电信云一直是芯启源DPU比较有代表性的应用市场之一。

从SmartNIC发展到第四代DPU架构

芯启源在2022年前后公开提出“SmartNIC第四代架构”,核心方向是进一步强化DPU芯片的可编程能力和扩展能力。

其公开介绍显示,这一架构继续采用NP-SoC的技术路线,通过大量多线程处理单元实现高性能网络数据处理,同时支持P4和C语言等编程模式。

公司还提出在下一代芯片中采用Chiplet和Die-to-Die互连技术,通过芯粒方式组合网络处理、计算和其他专用加速功能。

不过需要注意,公开资料中对下一代Chiplet架构和NFP7000的介绍更多属于技术路线和架构规划。

Chiplet为什么适合DPU

DPU实际上非常适合Chiplet架构。

一颗完整DPU可能需要高速SerDes、PCIe、网络处理器、通用CPU、安全引擎、存储加速器、内存控制器以及各种协议处理模块。

如果全部使用一个巨大SoC完成,不仅芯片设计复杂,先进制程成本也非常高。

采用Chiplet后,可以把不同功能拆成多个芯粒,例如网络处理芯粒、CPU芯粒、I/O芯粒和安全加速芯粒,然后通过高速Die-to-Die接口组合。

这样可以根据不同客户需求构建不同规格的DPU。

芯启源较早就在DPU技术路线中强调这种模块化思想,这与今天高端CPUGPU以及AI加速器越来越普遍采用Chiplet的发展方向是一致的。

芯启源与Netronome技术体系

理解芯启源还有一个非常重要的关键词:Netronome

Netronome长期从事网络流处理器和SmartNIC技术,其NFP架构在Linux、Open vSwitch和云数据中心网络领域拥有较深积累。

今天Linux内核中的NFP驱动已经明确同时支持Netronome和Corigine的NFP系列,包括NFP-3800、NFP-4000、NFP-5000和NFP-6000等产品。

这也是芯启源与很多从零开始开发DPU的初创公司不同的地方。

它并不是只在DPU概念兴起之后才进入数据中心网络,而是建立在长期的网络处理器、SmartNIC和软件生态基础之上。

因此,其技术积累更多集中在“数据包怎么高速处理”这个核心问题上。

不只是DPU:还有TCAM和EDA

芯启源也不是一家只有DPU产品的公司。

公司还提供TCAM芯片

TCAM,也就是Ternary Content Addressable Memory,是交换机和路由器进行高速ACL、路由查找和数据包分类的重要硬件。

芯启源TCAM产品主要用于路由器、交换机、服务器、网络检测系统以及SDN/NFV平台。

此外,芯启源还开发芯片原型验证和EDA相关技术。

这种产品组合实际上与公司长期的网络芯片研发背景有关:一方面开发网络和DPU芯片,另一方面开发辅助复杂SoC设计和验证的工具。

芯启源DPU的技术优势

芯启源最突出的优势之一,是拥有长期积累的可编程网络处理器架构

很多DPU需要同时解决两个看似矛盾的问题:一方面必须拥有接近ASIC的高速数据处理能力,另一方面又必须拥有类似软件的灵活性。

纯ASIC速度很快,但是修改功能困难。

CPU非常灵活,但是每瓦性能和数据包处理能力有限。

FPGA灵活,但成本、功耗和软件开发复杂度也比较高。

芯启源NFP路线希望在这些方案之间取得平衡:通过大量针对网络数据流优化的硬件处理核心获得高吞吐能力,同时保留较强的编程能力。

第二个优势是其软件生态。

对于DPU来说,芯片只是第一步。

真正决定客户是否愿意部署的往往是Linux驱动、虚拟化支持、OpenStack、Open vSwitch、DPDK、eBPF以及开发工具是否成熟。

芯启源在这些开源软件和网络基础设施领域拥有多年积累,这是其与很多新进入DPU市场企业相比的重要差异。

第三个优势是实际运营商和数据中心应用经验。

DPU不是单纯跑一个Benchmark就能完成商业化的产品。

它必须长期运行在复杂服务器、虚拟机和网络环境中,并保持驱动稳定性、协议兼容性和持续的软件升级能力。

芯启源多年SmartNIC产品经验对这一点具有重要价值。

与NVIDIA BlueField的区别

如果把芯启源与全球最知名的NVIDIA BlueField进行比较,两家公司走的是明显不同的技术路线。

BlueField更像一台安装在服务器PCIe接口上的“小型基础设施计算机”。

内部包含Arm CPU、网络接口以及大量专用加速引擎,可以运行独立操作系统,并承担网络、存储、安全以及基础设施管理。

芯启源则拥有更明显的Network Processor基因

它的核心优势是大量高度并行的网络流处理核心,以及针对数据包、流表、虚拟交换和网络安全设计的硬件架构。

因此,如果简单地把所有DPU都理解成“网卡上放几个Arm核心”,并不能准确反映DPU产业。

芯启源恰好说明了另一条重要路线:以可编程网络处理器为核心构建DPU。

与中科驭数、云豹智能等中国DPU公司的区别

中国DPU市场目前已经出现多种技术路线。

中科驭数强调自研DPU芯片和KPU架构,并在金融、网络和数据中心加速方面布局。

云豹智能则从高性能网络、云计算和数据中心基础设施角度构建DPU。

芯启源最大的区别在于进入时间更早,而且继承了长期网络流处理器和SmartNIC技术积累。

因此,如果把国内DPU企业按技术背景分类,芯启源可以归入“网络处理器 / SmartNIC演进型DPU厂商”。

AI数据中心带来的新机会

近年来DPU市场最大的变化来自人工智能数据中心。

大型AI集群拥有数千甚至数万块GPU,每一块GPU都需要不断交换模型参数和训练数据。

AI集群对网络延迟、吞吐量以及数据搬运效率的要求远高于普通企业服务器。

随着网络向200GbE、400GbE、800GbE甚至更高速度发展,CPU越来越难独自承担所有网络和基础设施处理。

因此DPU、SmartNIC、RDMA网卡和高速交换芯片正在成为AI服务器之外的另一层关键基础设施。

对于芯启源而言,这既是机会,也是新的挑战。

机会在于其最擅长的正是高速、可编程数据处理。

挑战则在于AI网络已经迅速进入400G和800G时代,而芯启源当前公开且规格较完整的Agilio产品很多仍集中在10G至100G范围。

未来是否能够持续推出更高速率、更先进制程以及更适合AI集群的新一代DPU,将直接影响其在下一阶段市场中的竞争力。

芯启源值得关注的地方

芯启源是一家很典型、也很有技术代表性的DPU企业。

它说明DPU并不是一个突然出现的新概念。

今天所谓DPU背后的很多关键思想,其实来自几十年来网络处理器、SmartNIC、加速网卡和专用网络协处理器的发展。

过去这些芯片主要解决“如何更快处理数据包”。

今天它们承担的任务已经扩大到网络、虚拟化、安全、存储和基础设施管理。

于是SmartNIC逐渐演化成了DPU。

芯启源正好处在这条技术演进路线的核心位置。

总结

芯启源(Corigine)是一家以可编程网络处理器、SmartNIC和DPU为核心的数据中心芯片企业。

公司成立于2015年,采用Fabless模式,在中国、美国、欧洲和南非拥有研发及业务布局。

其DPU技术建立在NFP网络流处理器架构之上,主要产品包括NFP系列网络处理器以及Agilio CX、FX、LX、GX等SmartNIC和CoreNIC产品。

芯启源DPU可以把虚拟交换、Overlay网络、隧道封装、网络安全、流量管理、加密、网络遥测以及部分云基础设施工作从服务器CPU卸载到智能网卡,从而释放CPU算力,并提升服务器网络处理效率。

与采用大量Arm CPU核心的DPU路线相比,芯启源最鲜明的特点是其可编程网络流处理器架构,支持C、P4、eBPF、Open vSwitch和DPDK等软件技术,并拥有较成熟的Linux和云网络生态。

公司名称: 芯启源
英文名称: Corigine
成立时间: 2015年
企业类型: Fabless半导体设计企业
核心领域: DPU、SmartNIC、网络处理器、TCAM、EDA/IP
主要芯片 NFP-3800、NFP-4000、NFP-5000、NFP-6480等网络流处理器
主要板卡: Agilio CX、Agilio FX、Agilio LX、Agilio GX
主要技术: 可编程数据平面、P4、C、eBPF、DPDK、Open vSwitch、SR-IOV、网络虚拟化、硬件卸载
主要应用: 云数据中心、电信云、5G、NFV、IaaS、PaaS、网络安全、虚拟交换、网络遥测

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