12月27日，三星電子宣布與紅帽（Red Hat）攜手，三星首次在業(yè)內(nèi)成功驗證其CXL內(nèi)存與紅帽最新操作系統(tǒng)在用戶環(huán)境中的互操作性，該進(jìn)展將支持?jǐn)?shù)據(jù)中心和企業(yè)客戶利用CXL內(nèi)存進(jìn)行高性能計算，且無需對硬件進(jìn)行重大調(diào)整。

據(jù)悉，三星針對紅帽企業(yè)級Linux? (RHEL) 9.3優(yōu)化了其 CXL 內(nèi)存，并在紅帽的KVM和Podman環(huán)境中驗證了內(nèi)存識別、讀取和寫入操作。

三星和紅帽于2022年5月首次簽署了關(guān)于合作開發(fā)下一代內(nèi)存的合作意向書(MOU)，并決定通過三星存儲器研究中心(SMRC)持續(xù)推動CXL開源代碼和參考模型的開發(fā)。目前雙方的合作涵蓋了多個領(lǐng)域，包括NVMe固態(tài)硬盤、CXL內(nèi)存、計算內(nèi)存/存儲和Fabrics等一系列存儲和內(nèi)存產(chǎn)品。

另外，三星和紅帽正在合作編寫《RHEL 9.3 CXL內(nèi)存使用指南》，旨在幫助用戶在RHEL 9.3上充分發(fā)揮三星的CXL內(nèi)存性能，并在各種用戶環(huán)境中構(gòu)建高性能計算系統(tǒng)。

三星電子表示，與紅帽的 CXL 內(nèi)存技術(shù)合作是先進(jìn)軟件與硬件合作的典范，這將豐富并加速整個 CXL 生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。


存儲芯片界的CPO

SK海力士副會長樸正浩曾在演講中透露，隨著ChatGPT等應(yīng)用開啟AI新時代，加上相關(guān)技術(shù)演進(jìn)，預(yù)計全球數(shù)據(jù)生成、儲存、處理量將呈等比級數(shù)增長。在技術(shù)演進(jìn)的路上，為克服主機(jī)CPU存儲器容量受限問題，CXL技術(shù)相當(dāng)重要。

隨著存儲成本不斷增加，傳統(tǒng)的PCI-e技術(shù)逐漸乏力。以ChatGPT為代表的AI大模型對高性能存儲芯片的需求與日俱增，在高容量、高運(yùn)算能力的需求下，新的存儲技術(shù)備受市場關(guān)注。在此背景下，基于PCI-e協(xié)議的CXL技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

有媒體將CXL技術(shù)稱為存儲芯片界的CPO。CXL（全稱Compute Express Link，意為計算快速鏈接）系英特爾于2019年推出的一種開放性互聯(lián)協(xié)議，能夠讓CPU與GPU、FPGA或其他加速器之間實(shí)現(xiàn)高速高效的互聯(lián)，從而滿足高性能異構(gòu)計算的要求。CXL技術(shù)具有高兼容性、內(nèi)存一致性等優(yōu)勢。

在AMD、ARM、IBM以及英特爾等主要CPU供應(yīng)商的支持下，CXL已經(jīng)成為領(lǐng)先的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在AI的大時代下，隨著CXL的應(yīng)用滲透率提升，服務(wù)器也從傳統(tǒng)圍繞CPU的設(shè)計思路轉(zhuǎn)向為以DRAM為中心的架構(gòu)。

華西證券分析師劉奕司4月6日研報指出，CXL帶來的DRAM池化技術(shù)可以大大節(jié)約數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本（TCO），同時也將大大帶動DRAM的用量，節(jié)約下來的成本將會主要用于對DRAM的采購。TB級別的DRAM將會在更多通用性服務(wù)器中廣泛使用。CXL技術(shù)有望進(jìn)一步提高服務(wù)器效率，AI時代DRAM受益程度不亞于GPU。

美光科技在2022年5月與投資者交流時曾預(yù)測CXL相關(guān)產(chǎn)品的市場規(guī)模，到2025年預(yù)計將達(dá)到20億美金，到2030年可能超過200億美金。

各大廠商積極布局CXL，擁抱大AI時代。2019年，由英特爾牽頭，聯(lián)合谷歌、微軟、HPE、戴爾易安信、思科、Meta和華為成立CXL聯(lián)盟，當(dāng)年推出了基于PCIe 5.0的第一版規(guī)范。此后，AMD、英偉達(dá)、三星、Arm、瑞薩、IBM等以各種身份加入。


CXL3.0助攻AI芯片

CXL聯(lián)盟于2019年3月由創(chuàng)始成員阿里巴巴集團(tuán)、思科系統(tǒng)、戴爾易安信、Meta、谷歌、惠普企業(yè)(HPE)、華為、英特爾公司和微軟組成。此后，AMD、NVIDIA、三星、Arm、瑞薩、IBM、Keysight、Synopsys、Marvell等以各種身份加入。

2021年，Gen-Z聯(lián)盟宣布將其所有技術(shù)規(guī)格和資產(chǎn)轉(zhuǎn)讓給CXL聯(lián)盟。2022年8月OpenCAPI聯(lián)盟宣布，與CXL聯(lián)盟達(dá)成協(xié)議，將OpenCAPI和OMI規(guī)范以及OpenCAPI聯(lián)盟的資產(chǎn)轉(zhuǎn)讓給CXL聯(lián)盟。Gen-Z技術(shù)和OpenCAPI技術(shù)相繼加入，意味著CXL聯(lián)盟將一統(tǒng)I/O互連標(biāo)準(zhǔn)。

在過去不到四年里，CXL大膽向前，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)表了1.0/1.1、2.0、3.0三個不同的版本。CXL 為底層采用 PCIe 標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)巨大行業(yè)發(fā)展勢頭上帶來了更多功能變革。

2019年CXL剛推出，PCIe 5.0是最新的標(biāo)準(zhǔn)，CXL 1.0、1.1以及之后的2.0代都使用了PCIe 5.0的32 GT/s信令。同時Specification 3.0被引入。CXL1.0規(guī)范解決了節(jié)點(diǎn)級互連的問題以及處理器與其連接設(shè)備之間的互連。CXL2.0帶來了CXL交換機(jī)和內(nèi)存池化的功能，通過支持跨多個節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存等資源池，將CXL提高到了機(jī)架級別。

CXL 3.0于2022年發(fā)布，采用PCIe 6.0作為其物理接口。CXL 3.0 與 PCIe 6.0 一樣，使用 PAM4 將信號速率提高到 64 GT/s。CXL3.0在前代技術(shù)基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步擴(kuò)展，帶寬提升2倍，并且簡化了一些復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計簡單化，確保了易用性。并在物理層面和邏輯層面作了革新：CXL3.0將每通道吞吐量提升了一倍，達(dá)到64GT/s；CXL3.0擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)邏輯能力，允許更復(fù)雜的連接拓?fù)洹?/span>

CXL規(guī)范的推出速度非常快，在CXL 1.0技術(shù)還未準(zhǔn)備就緒，CXL 2.0技術(shù)就兵臨城下，新規(guī)范要求在總線的SerDes級別提供內(nèi)置支持，從而實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)程內(nèi)存組的低延遲連接。鑒于財力雄厚的公司對 CXL 的支持日益高漲，該標(biāo)準(zhǔn)普及建設(shè)似有遠(yuǎn)大前程。但其快速發(fā)展也讓 IP 開發(fā)人員難以快速從一個版本的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向下一個版本。因此，像AMD不得不在新處理器的設(shè)計后期重新設(shè)計了CXL部分功能，還融入了包括持久內(nèi)存和RAS報告等功能。

2020年曾有業(yè)內(nèi)人士預(yù)言要到2024年CXL才可能有落地產(chǎn)品，而實(shí)際上2022年就有初代產(chǎn)品問世，相關(guān)的合作伙伴也在找相應(yīng)的廠商對一些工程樣品搭建環(huán)境進(jìn)行開發(fā)測試，從架構(gòu)、IP到芯片，CXL的生態(tài)正在快速搭建。

在AI的大時代下，隨著CXL的應(yīng)用滲透率提升，服務(wù)器也從傳統(tǒng)圍繞CPU的設(shè)計思路轉(zhuǎn)向為以DRAM為中心的架構(gòu)。三星將CXL視為解決內(nèi)存擴(kuò)展挑戰(zhàn)的最有前景的技術(shù)，不遺余力搗鼓DRAM。2022年5月，三星電子開發(fā)出業(yè)界首款 512 GB Compute Express Link (CXL) DRAM 模塊，這是邁向 CXL 商業(yè)化的重要一步，官方數(shù)據(jù)顯示，與之前的三星 CXL 產(chǎn)品相比，實(shí)現(xiàn)極高的內(nèi)存容量和低延遲，用于下一代大容量企業(yè)服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心。

在AI浪潮催化下，幾乎每個人都在構(gòu)建具有CXL功能的服務(wù)器。過去三年越來越多內(nèi)存和服務(wù)器 SoC 公司都表示支持CXL，根據(jù)一些內(nèi)存制造商的預(yù)測，到2030年，基于CXL的應(yīng)用程序的總潛在市場預(yù)計將達(dá)到200億美元。但CXL仍面臨以下挑戰(zhàn)：

盡管共享資源具有吸引力，但無論標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展得有多快，廣泛采用都需要時間。完全支持CXL拓?fù)浜蛶挼漠a(chǎn)品推向市場是一個較慢的過程；

數(shù)據(jù)中心在采用任何新技術(shù)時都比較保守，任何故障都可能導(dǎo)致數(shù)百萬美元的停機(jī)時間因此不免有人猜忌和觀望CXL；

CXL未來在數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)散仍面臨缺乏驗證和驗證基礎(chǔ)設(shè)施的挑戰(zhàn)。這些解決方案在進(jìn)行生產(chǎn)部署之前需要與OEM和云服務(wù)提供商一起進(jìn)行嚴(yán)格的功能和性能驗證過程。CXL需要為希望同時啟動硬件軟件驗證、軟件啟動和合規(guī)性以實(shí)現(xiàn)其上市時間目標(biāo)的公司提供更多軟件優(yōu)先方法的范例。

CXL將隨著未來功能強(qiáng)度而普及化，也需要在云端業(yè)務(wù)大規(guī)模導(dǎo)入在產(chǎn)業(yè)中。