采用ARM N2 内核、5nm制程！Marvell推出DPU

一年多前，我们就已经听说过美满电子（Marvell）的 OCTEON TX2 基础架构处理器。自那时起，相关生态就一直在公司内外以极快的方式在发展。今天我们要介绍的，就是 Marvell 最新推出的 OCTEON 10 系列 DPU 。作为一个全新的 SoC 系列，其采用了台积电 5nm 制程工艺，且首次用上了 ARM 的 Neoverse N2 CPU 内核。

上一代的 OCTEON TX 和 OCTEON TX2，仅被 Marvel 称作“基础架构处理器”。而最新的 OCTEON 10 平台，则被该公司称作 DPU 加速器。这种类型的多功能芯片，旨在帮助移动和处理那些通过网络传输的数据。

在 OCTEON 10 身上，我们不仅看到了与上一代相同的多功能构建块阵列，还看到了某些先进的 IP、以及一些新功能。比如集成机器学习推理的引擎、内联加密处理器、以及矢量数据包处理器，且它们都能够以虚拟化方式运行。

值得一提的是，OCTEON 10 也是 Marvell 首款采用台积电 N5P 工艺制造的 DPU 芯片。其不仅率先集成了 ARM 的 Neoverse N2 CPU 核心，还支持最新的 PCIe 5.0 I/O 与 DDR5 内存。

作为 DPU 的重要补充，Marvell 还为 OCTEON 10 引入了内部机器学习（ML）引擎。尽管去年完成的早期 IP，最初是为专用型的推理加速应用而打造的。

但在激烈的市场竞争面前，该公司还是决定暂时按下不表，直到将 ML 加速器集成到最新的 OCTEON DPU 芯片中。

Marvel 指出，将推理加速器放到同一芯片、并直接集成到数据管道中，对于此类数据流用例所需的高吞吐量 / 低延迟处理至关重要。

与此同时，Marvel 正在为英伟达下一代 BlueField-3 DPU 提供优于竞争对手的解决方案，尤其在 AI 处理性能和产能等方面。

据悉，首批 OCTEON 10 产品预计将于 2021 年底前出样，而英伟达 BF2 则要等到 2022 年。

此外 OCTEON 10 新系列引入了矢量数据包处理引擎，与当前一代的标量处理引擎相比，它能够将数据包的处理吞吐量，大幅提升至 5 倍。

如前所述，OCTEON 10 DPU 系列是首款公开宣布采用 ARM 最新的 Neoverse N2 基础架构的 CPU IP 设计。

AnandTech 在数月前介绍过 N2 与面向高性能计算的 HPC V1，可知与亚马逊 Graviton2 或 Ampere Altra 相比，其承诺带来 40% 的性能提升。

对于 Marvell 而言，在从 TX CPU 核心切换到 N2 之后，其单线程性能亦有望提升 3 倍。2020 年底的时候，该公司已宣布停用自家的 CPU IP，转而支持 ARM 的 Neoverse 内核。

从 DPU 用例来看，这款 Armv9 CPU 也支持 SVE2，其中包含了有利于数据处理和机器学习功能的重要指令，这点较英伟达 BlueField3 DPU 设计具有很大的优势（后者仍停留在 Armv8.2+ 的 Cortex-A78 内核）。

Marvel 还为 N2 配备了完整的缓存选项，包括 64KB L1I 和 L1D 缓存，以及完整的 1MB L2 缓存。不过在网状网络解决方案上，Marvell 还是选择了为该 SoC 集成自家的设计。

这部分的规格相当高，网状网络中提供了 256-bit 数据路径，辅以 2MB 的 L3 共享缓存，并且能够随着核心数量的增加而加大。

在交换集成和网络吞吐量方面，Marvell 结合了 1 Tbps 交换与多达 16 路 50G MAC 整合到了一起，尽管实际产品 SKU 还是会针对特定场景而有所区分。

AnandTech 指出，OCTEON 10 系列涵盖了广泛的应用，从 4G / 5G RAN 数字 / 中央单元、到前传网关vRAN 卸载处理器等。

在云和数据中心用例上，这些解决方案可在计算与网络吞吐量性能方面，提供广泛的多功能性。对于企业而言，OCTEON 10 系列亦可提供深度集成的数据包处理和安全加速特性。

首个 OCTEON 10 产品将基于 CN106XX 设计，在 PCIe 5.0 外形尺寸上提供了 24 个 N2 内核 + 双路 100GbE QSFP56 端口，

目前 CN106XX 已经完成流片，预计将于 2021 下半年出样，且有望在 4 季度上市。规格方面，Marvell 对 OCTEON 10 系列的各种设计进行了细分。

比如本文介绍的 DDR5 控制器特指 40-bit 通道（含 8-bit ECC），辅以 SPECint2006 基准测试的性能参考数据。

此外 Marvell 准备了另外三款 OCTEON 10 SKU，包括仅配备 8 个 N2 内核、TDP 低至 10-25W 的入门级 CN103XX，两款改进网络连接的高端款 CN106XXS，以及多达 32 个 N2 内核、运算能力和网络连接吞吐量都最高的旗舰级 DPU400 。

好消息是，即便是规格最强的产品，其热设计功耗也只有 60W，远低于当前一代 CN98XX Octeon TX2 旗舰 SKU 的 80-120W。不过这些产品尚未流片，预计出样时间为 2022 年。

Marvell 总结道，该公司在 DPU 出货量方面一直处于行业领先地位，且在所有大型数据中心都有广泛的部署。随着全新一代 OCTEON 10 系列产品的到来，其将在性能和效率方面拥有更显著的竞争优势。