邊緣智芯李甫：手握“PCIe”技術鑰匙，開啟“XPU”交換芯片新市場

邊緣智芯獨創的XPU產品，填補了國內PCIe芯片的空白。

圖 | 邊緣智芯CTO兼架構師 李甫

毫無疑問，當下世界正處在數據爆炸的時代。

據研究機構IDC的預測，2015年到2025年期間，全球數據將以每年25%的速度增長。這些數據帶動了云端計算和邊緣計算等市場的興起，同時拉動了數據中心的成長。作為其中最核心的硬件，服務器需要承擔龐大的數據與算力，與之配套的服務器芯片也迎來了快速發展。

除了我們熟知的CPU與GPU以外，一種名為DPU（數據處理單元）的新型芯片在近些年頻頻出現在芯片行業巨頭的新聞里。

該概念最早由硅谷創業公司Fungible提出，在英偉達收購網絡解決方案廠商Mellanox后被重新包裝定義，隨后DPU的概念一炮而紅。此后英特爾、AMD等頭部芯片企業紛紛跟進，搶下全球絕大多數市場份額。

事實上，在數據中心的變革浪潮下， 各種全新互聯技術層出不窮，這給一些初創企業創造了機會。身為“年輕玩家”的合肥邊緣智芯科技有限公司（以下簡稱“邊緣智芯”）正是看中這個賽道的機遇。

圖 | 數據中心常見互聯技術

邊緣智芯CTO兼架構師李甫告訴鎂客網：“隨著新基建的開展，中國在數據芯片上有非常大的需求量。邊緣智芯作為一家本土公司，占據著供應鏈的優勢。”

低成本、低功耗，XPU優勢盡顯

從功能上來看，獨立的DPU集成了高性能網絡接口，可以高速解析并處理數據，最后高效地將數據傳輸到GPU、CPU和其他相關硬件。得益于該硬件，網絡數據場景下的CPU和GPU得到了解放，提高了服務器的算力效率。

但現有的DPU在技術和架構工藝上有非常高的要求。例如英偉達最新一代BlueFleid-3，采用了7nm先進制程工藝，雖有了算力的保障，但付出了成本的代價，單顆價格高達近300美元。對于普通數據中心來說，服務器成本無疑是一筆沉重負擔。

邊緣智芯從成本和功耗入手，保留了DPU的特色，設計專門一款全新架構的數據芯片“XPU”。

李甫告訴鎂客網，這里是“X”專指switch，即代表“交換”的意思。數據通過該芯片可以流入CPU、GPU、內存等多種設備。如果將CPU類比作人的大腦，GPU和內存等硬件類比成人的四肢手腳，那么XPU就是協同大腦與四肢的“小腦”。

圖 | XPU工作示意圖

“就類似科幻電影里的腦機互聯一樣，人們無需額外購買手機即可實現通話。”李甫用一個形象的例子解釋了交換芯片的優點。

從介紹來看，XPU與DPU似乎并無區別，但李甫告訴鎂客網，XPU的亮點即采用了PCIe Switch芯片技術，數據可以直接通過XPU傳輸到指定的設備中，突出了低延遲的亮點。

相比之下，部分DPU采用的以太網技術路線還需配備光模塊等多款網絡芯片，這樣不同服務器之前才能實現通訊。正如前文說是，使用以太網技術的DPU雖在業務處理能力上更高一籌，但功耗和成本不可忽視。

據了解，目前邊緣智芯的第一款低功耗XPU X100芯片已經進入量產階段，并已用于通訊行業、邊緣計算、智慧工廠等領域。值得一提的是，該芯片可謂成績斐然，不僅是國內第一顆PCIe交換芯片，同時也是目前實現商業化的第一款支持雙協議的芯片，即可以起到PCIe Switch數據芯片的功能，又可以實現以太網網絡芯片的功能。

李甫告訴鎂客網，目前國際上只有少數幾家具備PCIe Switch芯片技術的公司，亞洲范圍內只有中國臺灣地區的上市公司Asmedia具備研究能力。邊緣智芯在XPU上的突破彌補了內地在PCIe芯片上的空白，期待在1-3年后躋身國內一流廠家。

PCIe，“大一統”技術

在對產品的介紹中，李甫多次提到了“PCIe技術”。

如果仔細留意，在我們身邊會時不時出現這個名詞，從PC主機內部的“PCIe 插槽”、到內存、處理器、智能汽車，“PCIe”的身影無處不在。不過令人驚訝的是，中國企業在PCIe領域發展尚處在起步階段。

圖 | 主板上的PCIe插槽

回答該問題前，李甫先簡單梳理了PCIe技術的發展歷程：在PCIe的誕生之前，市場上的總線技術處在混亂發展階段。從最早的PCI，到后來的AGP總線再到PCI的“更新版技術”PCI-X，各家廠商的產品會根據硬件的不同選擇相應的總線技術，但不同技術間的互聯無疑是一場“噩夢”。

直到2004年，一群英特爾工程師成立了Arapaho工作組并開始制定新標準，最終確定為PCI Express（PCIe），這種高速傳輸速率的串行總線技術迅速實現了廠商之間的大一統，并以兩三年的迭代速度進行更新，目前主流的是PCIe 4.0標準，但PCIe 6.0標準同樣離我們不遠。

正是有了PCIe協議，不同硬件設備之間實現了高速連接，例如GPU、固態硬盤SSD，甚至CPU，都只需一顆PCIe芯片即可完全連接，無需經過其他硬件。

邊緣智芯將這種解決方案稱之“PCIe Net”,一顆芯片可以替代多顆芯片，相比之下XPU的成本只需DPU的1/10，同時性能毫不打折。

圖 |PCIe Net與其他技術對比圖

那么XPU可以看作DPU的替代品嗎？李甫回答道：“這是兩個市場定位不同的產品。目前邊緣智芯主打邊緣計算的PCIe 2.0及PCIe 3.0的市場，這種技術路線相對穩妥，同時我們認為邊緣計算這種基站行業使用的低速及中速設備的需求量遠比比高速設備要多。”

緊接著李甫補充道：“在以GPU計算、超算為核心的高速設備上，對于PCIe總線技術的要求非常高，即使采用最新的PCIe 6.0標準仍略顯吃力，因此大算力的英偉達產品非常具備優勢；而在以存儲為主導上的低速設備上，使用老舊的PCIe 2.0標準仍綽綽有余。”

從李甫的回答我們可以看出來，PCIe是一個非常具有“想象力”的技術，只可惜當前缺少了“中國聲音”。

完成國產化后，構建芯片行業的“中國力量”

從2020年落地合肥，到產品正式量產，邊緣智芯的成長令人驚嘆。

對此李甫表示：邊緣智芯并不是一家從0到1的公司，在成立之初就有豐富的技術儲備，得到了國際巨頭的支持。也正因如此，邊緣智芯短時間內即完成了PCIe芯片的完全國產化，“下一步，便是結合中國本土的生態，讓產品做到更具中國特色。”

回到前面提到的話題，中國企業在PCIe領域發展尚處在起步階段。李甫解釋道，中國過去積累了很大一部分擅長以太網技術的人員，但從事PCIe的人才非常少，因此國內企業在理論體系上非常欠缺。“因此邊緣智芯希望在PCIe技術上有所成就，而不僅僅滿足于實現芯片的國產化。”

結合多年Cisco和華為的工作經驗，李甫積累了芯片、協議、架構等項目經驗積累，同時對于國產芯片多了一份獨特理解。他告訴鎂客網：“中國在芯片上的需求量是非常的高，芯片的發展原則上是應該跟著需求走。”

圖 | PCIe廣闊市場

除了開頭提到的數據中心，中國是世界上最大的5G市場，5G基站項目占到全球近7成份額，這些基站同樣需要龐大的邊緣計算需求，這就給國產芯片成長的機會。

相對而言，本土廠商在地理位置上更接近需求地，保障了供應鏈的安全，同時這些需求會促進了企業的成長，兩者達成了相輔相成的狀態。

在談及邊緣智芯未來的發展規劃時，李甫告訴鎂客網，未來會在實現供應鏈本土化的情況下，將邊緣智芯的產品推向全球，在PCIe技術路線上貢獻出“中國力量”，留下屬于中國企業的話語權。

據了解，邊緣智芯在去年8月完成了數千萬元A輪投資，由合肥產投領投。本輪資金主要用于布局全球知識產權、團隊建設、以及PCIe數據芯片解決方案研發。而公司下一輪融資也在有序推進中。

毫無疑問，在國產芯片的賽道上，邊緣智芯用產品與技術展示出中國企業的技術實力，未來鎂客網也會持續關注這家初創企業。

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