边缘智芯李甫：手握“PCIe”技术钥匙，开启“XPU”交换芯片新市场

边缘智芯独创的XPU产品，填补了国内PCIe芯片的空白。

图 | 边缘智芯CTO兼架构师 李甫

毫无疑问，当下世界正处在数据爆炸的时代。

据研究机构IDC的预测，2015年到2025年期间，全球数据将以每年25%的速度增长。这些数据带动了云端计算和边缘计算等市场的兴起，同时拉动了数据中心的成长。作为其中最核心的硬件，服务器需要承担庞大的数据与算力，与之配套的服务器芯片也迎来了快速发展。

除了我们熟知的CPU与GPU以外，一种名为DPU（数据处理单元）的新型芯片在近些年频频出现在芯片行业巨头的新闻里。

该概念最早由硅谷创业公司Fungible提出，在英伟达收购网络解决方案厂商Mellanox后被重新包装定义，随后DPU的概念一炮而红。此后英特尔、AMD等头部芯片企业纷纷跟进，抢下全球绝大多数市场份额。

事实上，在数据中心的变革浪潮下， 各种全新互联技术层出不穷，这给一些初创企业创造了机会。身为“年轻玩家”的合肥边缘智芯科技有限公司（以下简称“边缘智芯”）正是看中这个赛道的机遇。

图 | 数据中心常见互联技术

边缘智芯CTO兼架构师李甫告诉镁客网：“随着新基建的开展，中国在数据芯片上有非常大的需求量。边缘智芯作为一家本土公司，占据着供应链的优势。”

低成本、低功耗，XPU优势尽显

从功能上来看，独立的DPU集成了高性能网络接口，可以高速解析并处理数据，最后高效地将数据传输到GPU、CPU和其他相关硬件。得益于该硬件，网络数据场景下的CPU和GPU得到了解放，提高了服务器的算力效率。

但现有的DPU在技术和架构工艺上有非常高的要求。例如英伟达最新一代BlueFleid-3，采用了7nm先进制程工艺，虽有了算力的保障，但付出了成本的代价，单颗价格高达近300美元。对于普通数据中心来说，服务器成本无疑是一笔沉重负担。

边缘智芯从成本和功耗入手，保留了DPU的特色，设计专门一款全新架构的数据芯片“XPU”。

李甫告诉镁客网，这里是“X”专指switch，即代表“交换”的意思。数据通过该芯片可以流入CPU、GPU、内存等多种设备。如果将CPU类比作人的大脑，GPU和内存等硬件类比成人的四肢手脚，那么XPU就是协同大脑与四肢的“小脑”。

图 | XPU工作示意图

“就类似科幻电影里的脑机互联一样，人们无需额外购买手机即可实现通话。”李甫用一个形象的例子解释了交换芯片的优点。

从介绍来看，XPU与DPU似乎并无区别，但李甫告诉镁客网，XPU的亮点即采用了PCIe Switch芯片技术，数据可以直接通过XPU传输到指定的设备中，突出了低延迟的亮点。

相比之下，部分DPU采用的以太网技术路线还需配备光模块等多款网络芯片，这样不同服务器之前才能实现通讯。正如前文说是，使用以太网技术的DPU虽在业务处理能力上更高一筹，但功耗和成本不可忽视。

据了解，目前边缘智芯的第一款低功耗XPU X100芯片已经进入量产阶段，并已用于通讯行业、边缘计算、智慧工厂等领域。值得一提的是，该芯片可谓成绩斐然，不仅是国内第一颗PCIe交换芯片，同时也是目前实现商业化的第一款支持双协议的芯片，即可以起到PCIe Switch数据芯片的功能，又可以实现以太网网络芯片的功能。

李甫告诉镁客网，目前国际上只有少数几家具备PCIe Switch芯片技术的公司，亚洲范围内只有中国台湾地区的上市公司Asmedia具备研究能力。边缘智芯在XPU上的突破弥补了内地在PCIe芯片上的空白，期待在1-3年后跻身国内一流厂家。

PCIe，“大一统”技术

在对产品的介绍中，李甫多次提到了“PCIe技术”。

如果仔细留意，在我们身边会时不时出现这个名词，从PC主机内部的“PCIe 插槽”、到内存、处理器、智能汽车，“PCIe”的身影无处不在。不过令人惊讶的是，中国企业在PCIe领域发展尚处在起步阶段。

图 | 主板上的PCIe插槽

回答该问题前，李甫先简单梳理了PCIe技术的发展历程：在PCIe的诞生之前，市场上的总线技术处在混乱发展阶段。从最早的PCI，到后来的AGP总线再到PCI的“更新版技术”PCI-X，各家厂商的产品会根据硬件的不同选择相应的总线技术，但不同技术间的互联无疑是一场“噩梦”。

直到2004年，一群英特尔工程师成立了Arapaho工作组并开始制定新标准，最终确定为PCI Express（PCIe），这种高速传输速率的串行总线技术迅速实现了厂商之间的大一统，并以两三年的迭代速度进行更新，目前主流的是PCIe 4.0标准，但PCIe 6.0标准同样离我们不远。

正是有了PCIe协议，不同硬件设备之间实现了高速连接，例如GPU、固态硬盘SSD，甚至CPU，都只需一颗PCIe芯片即可完全连接，无需经过其他硬件。

边缘智芯将这种解决方案称之“PCIe Net”,一颗芯片可以替代多颗芯片，相比之下XPU的成本只需DPU的1/10，同时性能毫不打折。

图 |PCIe Net与其他技术对比图

那么XPU可以看作DPU的替代品吗？李甫回答道：“这是两个市场定位不同的产品。目前边缘智芯主打边缘计算的PCIe 2.0及PCIe 3.0的市场，这种技术路线相对稳妥，同时我们认为边缘计算这种基站行业使用的低速及中速设备的需求量远比比高速设备要多。”

紧接着李甫补充道：“在以GPU计算、超算为核心的高速设备上，对于PCIe总线技术的要求非常高，即使采用最新的PCIe 6.0标准仍略显吃力，因此大算力的英伟达产品非常具备优势；而在以存储为主导上的低速设备上，使用老旧的PCIe 2.0标准仍绰绰有余。”

从李甫的回答我们可以看出来，PCIe是一个非常具有“想象力”的技术，只可惜当前缺少了“中国声音”。

完成国产化后，构建芯片行业的“中国力量”

从2020年落地合肥，到产品正式量产，边缘智芯的成长令人惊叹。

对此李甫表示：边缘智芯并不是一家从0到1的公司，在成立之初就有丰富的技术储备，得到了国际巨头的支持。也正因如此，边缘智芯短时间内即完成了PCIe芯片的完全国产化，“下一步，便是结合中国本土的生态，让产品做到更具中国特色。”

回到前面提到的话题，中国企业在PCIe领域发展尚处在起步阶段。李甫解释道，中国过去积累了很大一部分擅长以太网技术的人员，但从事PCIe的人才非常少，因此国内企业在理论体系上非常欠缺。“因此边缘智芯希望在PCIe技术上有所成就，而不仅仅满足于实现芯片的国产化。”

结合多年Cisco和华为的工作经验，李甫积累了芯片、协议、架构等项目经验积累，同时对于国产芯片多了一份独特理解。他告诉镁客网：“中国在芯片上的需求量是非常的高，芯片的发展原则上是应该跟着需求走。”

图 | PCIe广阔市场

除了开头提到的数据中心，中国是世界上最大的5G市场，5G基站项目占到全球近7成份额，这些基站同样需要庞大的边缘计算需求，这就给国产芯片成长的机会。

相对而言，本土厂商在地理位置上更接近需求地，保障了供应链的安全，同时这些需求会促进了企业的成长，两者达成了相辅相成的状态。

在谈及边缘智芯未来的发展规划时，李甫告诉镁客网，未来会在实现供应链本土化的情况下，将边缘智芯的产品推向全球，在PCIe技术路线上贡献出“中国力量”，留下属于中国企业的话语权。

据了解，边缘智芯在去年8月完成了数千万元A轮投资，由合肥产投领投。本轮资金主要用于布局全球知识产权、团队建设、以及PCIe数据芯片解决方案研发。而公司下一轮融资也在有序推进中。

毫无疑问，在国产芯片的赛道上，边缘智芯用产品与技术展示出中国企业的技术实力，未来镁客网也会持续关注这家初创企业。

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