AI、科學計算、海量內存處理……這些硬核工作負載正在不斷挑戰系統極限。而 FPGA 異軍突起，成為了實現高效數據傳輸的“關鍵推手”。想知道怎么在不改變整體架構的前提下，讓帶寬和能效實現“雙飛躍”？答案就藏在壓縮 IP與基于 CXL（Compute Express Link）的解決方案里。

現在的計算領域，正卡在一個關鍵發展瓶頸期—— AI 模型參數量突破萬億、內嵌式數據庫沖到海量級別、科學計算更是不斷逼近帶寬與內存的極限。

數據傳輸效率“再提速”變得愈發迫切，但傳統的擴展帶寬和容量的方法，要么是砸大錢搞基礎設施建設，要么是能耗高的嚇人，根本無法滿足發展需求。

而數據壓縮技術，恰好為這一挑戰提供了“省錢又好用”的破局思路。無需對系統架構進行根本性重構，單靠減少互連鏈路中傳輸的數據量，就能夠同時實現帶寬擴展、內存效率提升與系統功耗降低三重突破。

開放計算項目 (OCP) 近期已認可了這一趨勢，明確數據壓縮是支持現代負載的重要賦能技術。像 ZeroPoint Technologies（Altera 合作伙伴）的先進壓縮 IP，搭配 Altera 的 CXL Type 3 IP 及 FPGA ，直接能將帶寬提升高達 2 至 3 倍，無疑為行業提供了一條應對日益增長需求的可靠途徑。

現有工作負載中的數據瓶頸

AI 與大語言模型

大語言模型規模正在呈爆發式增長——參數量在短短數年內就從數百萬激增至數十億，如今已突破萬億級別。從根本上說，這些模型的訓練與推理都受制于內存帶寬與容量。若不采用壓縮技術，這些模型就需要進行更大體量的數據傳輸，而這會導致時延增加、能耗上升及成本提高。

內嵌式數據庫

從數據分析流水線到交易處理，數據庫正越來越多地以嵌入方式與應用一同運行。這些內嵌式數據庫需要對海量數據集實現高吞吐量與低時延訪問。若不采用壓縮技術，系統將被迫過度配置帶寬與內存資源，顯著提升 TCO。

科學計算

從氣候建模到基因組分析，科學計算工作負載需要實現海量并行數據傳輸。若不采用壓縮技術，科學計算中心就需不斷提升原始互連帶寬，這從百萬兆級計算級別的能耗與成本方面來看，實在是難以維系。

CXL 擴展（Type 3 類型 CXL 設備）

如今，CXL 已成為內存池化和內存擴展的行業標準協議。然而，隨著更多系統將 CXL 協議用于內存解耦，跨 CXL 鏈路傳輸的數據量激增，可能會導致互連帶寬不堪重負。若不采用壓縮技術，CXL 擴展的優勢就將觸到難以突破的天花板。

CXL 加速（Type 2 類型 CXL 設備）

除了內存擴展，CXL 還能讓加速器與 CPU 無縫共享內存。但在加速器密集的環境中，數據傳輸量會急劇飆升。缺乏壓縮機制會導致加速器擴展效率低下、能耗激增，且成本高昂。

OCP 將壓縮技術納入規范

開放計算項目 (OCP) 組織近期將壓縮技術寫入其相關規范，凸顯了該項技術的重要性。這是一個具有里程碑意義的轉變：壓縮技術不再被視為可有可無，而是作為下一代計算基礎設施中一項受支持的功能被納入其中。

“在 OCP 社區內，我們的 ‘可組合內存系統項目’ 正依托 CXL 與多種壓縮技術，推動具備互操作性與可擴展性的內存架構的開發。這種架構將以更出色的效率和靈活性為 AI 工作負載賦能。通過在異構系統之間實現解耦后內存資源的池化與動態分配，我們將直接為 OCP 的 ‘AI 開放系統’ 戰略計劃提供支持，推動建立能夠加速 AI 基礎設施創新與普及的開放規范與標準。”

——James Kelly

OCP 基金會市場情報與創新副總裁

“能夠采用 Altera 的 CXL Type 3 IP 令人倍感振奮，這不僅是由于其性能表現突出，還因為它有著出色的靈活性。與其他 FPGA 提供商不同，Altera 的 CXL 解決方案提供了我們所需的低時延、高帶寬架構，能夠充分釋放壓縮 IP 的潛力。通過強強聯手，我們取得了將有效帶寬提升高達 2 至 3 倍的顯著收益，同時還無需改變底層硬件架構，這對需要擴展 AI、科學計算和數據庫工作負載的客戶而言具有革命性的意義。”

——Klas Moreau

ZeroPoint Technologies 首席執行官

ZeroPoint 壓縮 IP + Altera CXL Type 3 IP 和基于 FPGA 的開發板

ZeroPoint 壓縮技術

ZeroPoint 提供了一種強大、低時延且支持硬件高效運行的壓縮引擎。它專為內存和互連應用而設計。與通用壓縮算法不同，ZeroPoint 的 IP 已針對線速下的內嵌式運行進行了優化，確保數據實現無縫壓縮和解壓縮，同時不會帶來額外開銷。

在 AI、科學計算及數據庫工作負載中實現高壓縮比；

具有超低時延，可有效避免內存路徑方面的瓶頸；

通過減少數據傳輸需求，節省能源；

具備出色的可擴展性，這在多個 CXL 與內存擴展用例中得到證明。

Altera 的 CXL Type 3 IP

Altera 的 CXL Type 3 IP 為內存擴展與內存池化奠定了技術基礎。該方案支持計算節點高效、安全地訪問解耦的內存資源。通過集成 ZeroPoint 的壓縮 IP，Altera 的解決方案更上一層樓，使 CXL 鏈路能夠傳輸更多有效帶寬、緩解擁塞狀況，并在不增加物理資源的前提下擴展系統容量。當前，Altera 及合作伙伴可提供多款支持 CXL 且基于 FPGA 的開發板。

攜手同行，滿足市場需求

ZeroPoint 的壓縮 IP 與 Altera 的 CXL Type 3 技術結合后，既能滿足 OCP 驅動的規范要求，又能解決從 AI 到數據庫等數據密集型應用面臨的核心難題：如何高效傳輸海量數據，并為客戶帶來以下顯著優勢：

不增加通道即可提升帶寬：壓縮技術可使 CXL 吞吐量倍增；

提升性能，降低成本：以極少的新增投資釋放現有基礎設施尚未被利用的性能潛力；

面向未來的合規性：符合 OCP 規范的設計確保其長期可用。

二者的結合不僅實現了技術升級，還提供了一種可直接投放市場的解決方案，滿足當前和未來不斷涌現的需求。

計算的未來取決于更經濟高效的數據傳輸與管理方式。壓縮技術與 CXL 相結合正是這樣的方式——攜手 ZeroPoint 與 Altera，未來已然在眼前。