電子發燒友網報道（文/黃晶晶）CXL即Compute Express Link，是一種全新的互連協議，為各種處理器包括CPU、GPU、FPGA、加速器和存儲設備提供統一接口標準，可以有效解決內存墻和IO墻的瓶頸。它通過PCI Express的物理層，提供低延遲和高帶寬的連接，旨在支持下一代數據中心的高性能計算和內存密集型工作負載。

CXL主要有CXL.io、CXL.cache和CXL.memory三個子協議，分別處理I/O、緩存一致性和內存訪問。PCIe物理層為CXL高效的數據傳輸提供技術底座，CXL.cache和CXL.memory子協議協調處理單元的內存一致性，內存池化和熱插拔使得數據中心可以更靈活地分配和管理內存資源。

2019年至今，CXL已經發表了1.0/1.1、2.0、3.0/3.1五個不同的版本，主要針對內存池化、內存熱插拔、內存共享和訪問、以及互連通信能力等進行增強優化。CXL可擴展內存技術發展到3.1階段，CXL 3.1是對CXL 3.0版本的漸進性的更新，新規范對橫向擴展 CXL 進行了額外的結構改進、新的可信執行環境 ehnahcments 以及對內存擴展器的改進。

面對AI大模型對數據處理速度和響應時間的要求不斷增長，在處理器、存儲芯片、控制器、模組等廠商的推動下，CXL加速發展進程。

利用CXL內存擴展將DDR4 DIMMs“變廢為寶”

今年7月Marvell 宣布推出其突破性的Structura CXL產品系列。該系列是業界首款支持四個內存通道、集成內嵌壓縮并采用 5 納米制造工藝的產品。包括Structera A CXL 近內存加速器，和 Structera X CXL 內存擴展控制器。前者是一類新型設備，它們集成了服務器級處理器核心和多個內存通道，以應對高帶寬內存應用，例如深度學習推薦模型 (DLRM) 和機器學習。Structera X CXL 內存擴展控制器可以為通用服務器添加數TB的超大容量內存，應對高容量內存應用的需要，例如內存數據庫。

Structera A 加速器集成了 16 個 Arm Neoverse V2 核心，優化了高內存帶寬應用的性能，例如 DLRM和ML/AI任務。DLRM 同時具有稀疏和密集內存操作的特點。稀疏操作可能會遇到內存墻困境，即內存帶寬不足以滿足可用計算的需求。Structera A 2504 加速器是該系列的第一個產品，支持高達 200 GB/sec內存帶寬和 4TB 的內存容量。

隨著服務器的世代更替，預計在未來幾年內，數百萬個仍然具備使用功能的 DDR4 DIMMs 將成為電子廢棄物，因為大部分客戶開始使用具備 DDR5 內存模塊的新服務器替換現有的服務器。而The Structera X 2404 使客戶可以從退役的通用服務器中回收他們的 DDR4 DIMMs。

Marvell 表示，使用這些DDR4 DIMMs 來擴展這些服務器的內存容量可以降低每臺通用服務器數千美元的資本支出。對退役的 DDR4 DIMMs 進行再利用還有助于實現數據中心的綠色可持續性目標。

Structera X 2404通過先進的CXL技術不僅重新利用DDR4內存條，還可幫助服務器制造商、數據中心運營們減少對更先進內存的依賴，既能降低采購成本又可擴充內存容量。DDR4內存再利用，也能夠在一定程度上緩解當前DDR5內存供不應求的形勢。

CXL內存模組陸續量產，有望下半年開始爆發

三星電子存儲部門新業務規劃團隊董事總經理 Choi Jang-seok近日表示，CXL市場預計將在今年下半年蓬勃發展，到2028年CXL市場將迅速增長，CXL將成為存儲器行業的主流。

早在2021年5月，三星電子開發出全球首款基于CXL的DRAM技術；2022年推出業界首款基于CXL 1.1的512GB CXL DRAM；2023年5月開發出支持CXL 2.0的128GB CXL DRAM；今年第二季度推出支持CXL 2.0的256GB CMM-D產品，計劃今年年底之前批量生產。

今年3月，三星電子透露正研發 CMM-H 混合存儲 CXL模組。該模組同時包含DRAM 內存和 NAND 閃存。原型 CMM-H 將配備基于 FPGA 的 CXL 1.1 控制器，采用 E3.L 2T 規格，最大容量 4TB，最大帶寬 8GB/s。另外，三星第一代CMM-D搭載支持CXL2.0的SoC的，計劃在2025年發布搭載第二代控制器、容量為128GB的新產品。

對AI服務器至關重要的技術是CXL，它能有效提升系統帶寬和處理能力。SK海力士通過CXL Memory Module-DDR5 4（CMM-DDR5）充分展示了CXL產品的強大優勢。與僅采用DDR5的系統相比，它能給系統帶寬和容量帶來極為顯著的提升。

去年8月，美光宣布推出CZ120內存擴展模塊，基于CXL2.0Type3標準，采用最新的PCIe5.0x8接口，并且外形符合E3.S2T規格。CZ120內存擴展模塊內部搭載了Microchip的SMC2000微控制器，并使用了1α工藝節點生產的DRAM芯片。提供128GB和256GB兩種容量選擇。CZ120內存擴展模塊具備出色的帶寬性能，可以提供高達36GB/s的帶寬。在特定的工作負載中，如數據庫軟件，CZ120內存擴展模塊的優勢更加明顯。

另外，國內廠商方面，今年江波龍展出一款基于Compute?Express?Link?(CXL)技術的創新內存擴展設備——CXL?2.0?AIC內存擴展卡。這款擴展卡采用非DRAM?on-board封裝設計，可兼容多種容量和規格的直插式內存條。它不僅支持CXL1.1標準，實現單個計算節點服務器線纜直連的直插式內存條擴展，還兼容CXL2.0標準，支持多個計算節點服務器集群與存儲池線纜直連的直插式內存池化，從而滿足多樣化的應用場景需求。

小結：

Yole統計顯示，全球CXL市場預計從2022年的170萬美元增長2028年的150億美元。處理器方面英特爾發布全新的至強6700E系列處理器，提供了對CXL 2.0技術的支持。CXL 2.0卻新增了一系列面向安全、合規、高可靠方面的特性，更適合應用在數據中心。三星支持CXL 2.0的256GB CMM-D產品也將于今年底前量產。同時，各大廠商都在研發支持CXL3.0的處理器、CXL DRAM等產品，從而將內存擴展內存技術的更多特性帶入數據中心，加速CXL的應用，畢竟AI對于存儲的需求已時不我待。