网络安全硬件架构变革：让ASIC扛流量，CPU管AI

原创

夏珍
夏珍

与非网eefocus

2026年9月22日 08:30
江苏

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当前，全球网络安全市场保持扩张态势。据Gartner预测，2025年全球终端用户信息安全支出将达2130亿美元，2026年预计增至约2400亿美元，同比增长12.5%，近五年复合年均增长率维持在13%以上。中国市场方面，IDC预计到2026年整体网络安全市场规模有望突破800亿元人民币，2024至2029年年复合增长率为8.9%。

伴随市场规模持续增长，产业底层逻辑也在变化。云计算与人工智能（AI）的普及推动网络流量激增，当下国内Token经济日均规模已达140万亿，行业机构预测2026年国内Token经济规模可能达到4万万亿级别。流量结构的变化传导至安全防护体系，企业对业务连续性提出更高要求，安全防御由传统事后被动响应转向事前风险预测，市场对具备低时延、高吞吐、稳定可靠特性的硬件底座需求持续上升。

与此同时，数据投毒、模型窃取、提示词攻击等新型威胁超越了传统基于特征库的识别模式。以AI对抗AI成为行业讨论方向，但AI驱动的安全防护算力消耗可能是传统模式的10倍以上，通用智能算力成本较高，适配安全场景的高性能、低成本可控算力成为发展需求。

在上述背景下，传统基于通用 CPU 加交换芯片的网络安全硬件架构暴露出两方面短板：一是通用芯片中包含安全业务不需要的功能模块，存在算力和能源的浪费；二是国产CPU在信创场景下的性能限制了安全设备满足高带宽业务需求的能力。这为专用芯片的引入提供了客观需求。

为什么必须造芯？

山石网科启动ASIC芯片研发的直接触发因素来自2019年的产品开发实践。据公司高级副总裁杨庆华介绍，当年山石网科面向信创领域推出了首款基于国产CPU的300G防火墙原型机，但现实很快浇下一盆冷水，实测发现要达到目标性能需要堆叠18颗国产CPU，设备体积达7U、功耗显著偏高。在当时的技术条件下这已经是客户能用到的较优方案。同期，采用国外同档位CPU的非信创产品仅需6颗即可达到2倍性能水平。

这一对比使公司管理层意识到，单纯依赖国产通用CPU堆叠无法同时满足信创合规与商业化部署的双重要求。于是经过内部综合评估，公司管理层决定启动ASIC安全专用芯片的自研工作，并于2021年正式立项。

项目正式启动后，团队优先依托FPGA平台，从已成熟的软件系统中提炼核心加速逻辑开展技术验证。2022年，完成验证的FPGA设备性能相比2019年的传统防火墙提升约10%，设备体积却仅为后者的七分之一。随后，基于FPGA阶段积累的验证成果，公司推进ASIC芯片流片工作，2024年10月该芯片实现一次性流片成功。

据杨庆华介绍，一次流片成功在行业内实属难得，仅这一成果便为企业节省了数千万元成本，同时缩短了近一年研发周期。2025年11月，公司发布公告确认ASIC芯片量产流片回片完成，芯片在数据吞吐量、低时延、加解密效率等关键指标上全部达成设计目标。依托这款自研ASIC芯片打造的新一代安全产品，已于2026年第一季度开启规模化销售与交付。

28nm成熟制程的技术选择与性能验证

根据山石网科副总裁贾宇的介绍，该ASIC芯片采用28nm工艺，具备完全自主知识产权，从架构设计到核心算法均由山石网科自主完成。架构上同时具备交换接口扩展与安全业务加速功能，将加解密（支持SSL、IPSec）等高频操作固化到硬件层面。

关于为什么采用28nm这一成熟制程，贾宇的解释是：“供应链安全是首要因素，28nm制程在国内半导体产业链中产能充足，不受海外技术出口限制，能够保障稳定批量供应，避免高端制程面临的产能紧张或断供风险。成本层面，28nm流片费用远低于7nm、5nm等先进制程，在安全设备年出货量规模下更具经济性。同时，芯片封装尺寸9mm×9mm、功耗仅15W，已能满足100G处理能力的设计目标，继续缩小制程对安全设备而言边际收益有限，但成本会大幅攀升。此外，在应用适配方面，网络安全设备部署于数据中心或机房，对芯片面积和功耗的敏感度远低于手机等消费电子产品，不需要为追求极致能效比而选择先进制程。”

从公开测试数据来看，搭载该ASIC芯片的防火墙产品相较传统架构实现了多维度显著提升。产品整体性能达传统方案的3倍以上，混合包吞吐性能提升200%以上；时延稳定控制在4.8μs以内，而传统防火墙时延极限约为30μs；IPSec VPN吞吐提升约100%，每秒新建连接数提升约150%；整机功耗降低40%以上。

硬件级转发使时延不随负载波动，在高频交易、能源电力、政务、医疗、高校和运营商等对时间敏感的场景中具有实际意义。同时，当数据面的流量处理全部下沉至专用芯片，CPU可从繁重的包转发中解放出来，转而专注于控制面管理以及日益增长的AI安全推理任务。

对此，贾宇举例道：“如今证券量化交易全面提速，交易所撮合引擎对时延的敏感度达到微秒级，任何抖动都可能直接影响交易时序与成交结果。山石网科ASIC防火墙以≤4.8μs的超低时延可保障交易时效，硬件级转发还能大幅降低CPU的占用，确保交易系统7×24小时稳定可靠运行。”

商业化落地进展与产业价值

产品化方面，山石网科已发布近40款ASIC防火墙型号，覆盖从边缘接入到核心骨干的层级。公司已启动全产品线的ASIC平台切换，预计2026年实现对防火墙、IDPS、ADC、WAF等领域的全面覆盖。

从商业回报角度，贾宇透露，ASIC方案在每G交换成本上可降至传统方案的一半以下。在谈及投入产出比时，他指出，自研ASIC芯片的经济逻辑在于以一次性研发投入（前期流片费用约数千万元）换取单位设备成本的降低。

据公司披露，ASIC安全产品毛利率较传统同类产品提升约14个百分点。山石网科2026年半年度业绩公告显示，2026年半年度，公司实现营业收入45,132.64万元，同比增长8.28%；归属于上市公司股东的净利润-2,111.94 万元，亏损同比收窄72.41%，二季度实现盈利1,336.69万元，单季度实现扭亏，二季度经营活动产生的现金流量净额5,387.89万元，带动上半年经营性现金流状况明显改善。目前公司商机储备充足，ASIC安全产品需求持续释放，为全年业绩修复和目标达成筑牢基础。

从产业角度看，该芯片填补了信创安全体系中高性能数据平面处理能力的一个环节。在信创替代推进过程中，国产CPU在控制面管理方面已能满足需求，但在数据面高吞吐处理上存在短板。ASIC芯片通过卸载数据面负载，使国产安全设备能够在运营商骨干网、金融核心交易等高性能场景中具备落地条件。这种“CPU+ASIC”的异构架构，为信创安全设备提供了一种无需依赖高端通用CPU的替代路径。

写在最后

关于下一步规划，杨庆华透露，公司未来三年将以“双A战略”（ASIC芯片+AI安全）为长期增长引擎，而2026年是公司从调整优化迈向高速发展的元年。

技术迭代方面，山石网科已规划后续演进方向。据贾宇介绍，公司将在FPGA平台上持续优化算法，适配国产FPGA；下一代芯片计划集成RISC-V内核与安全加速引擎，进一步提升集成度与性能。他同时指出，芯片研发每3-5年才能实现一次技术迭代，不同于软件的快速版本更新，需要有长期主义的耐心与持续投入。

面对量子计算对现有加密体系的潜在威胁，山石网科在芯片层面已做好应对准备。ASIC芯片内置加解密加速引擎，已适配传统SSL、IPSec算法，并完成了对国外PQC（后量子密码）算法的适配集成。国内抗量子加密标准预计未来一两年内出台，届时可通过算法升级完成切换。

END

注：本文题图来自freepik、作者自制、AI 生成（微信公众平台AI配图、豆包）、媒体公开资料、皆已授权。

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