FMS 2024：多家厂商CXL技术方案总览

CXL（Compute Express Link）联盟自成立以来一直是FMS闪存峰会的常客。在2022年的峰会上，CXL联盟宣布了CXL 3.0版本规范，随后在2023年的超级计算大会上推出了CXL 3.1版本。起初，CXL作为一种主机到设备的互联标准，逐渐吸收了其他竞争标准，如OpenCAPI和Gen-Z。通过在普遍存在的PCIe扩展总线上构建协议，CXL规范开始覆盖各种应用场景。

CXL联盟成员包括AMD、Intel等业界巨头，以及大量初创公司，这些公司在设备端扮演着不同的角色。在2024年的峰会上，CXL技术在众多厂商的展位演示中占据了显著位置。

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随着服务器平台从DDR4向DDR5过渡，以及对大容量RAM需求的增加（但对内存带宽或延迟要求不高），CXL内存扩展模块成为首批广泛应用的CXL设备之一。过去几年中，三星和海力士等公司在这一领域推出了相关产品。

1.SK海力士CXL内存模块与HMSDK

在2024 FMS上，SK海力士展示了其基于DDR5的CMM-DDR5 CXL内存模块，容量为128GB。该公司还详细介绍了与其配套的异构内存软件开发套件（HMSDK）——这是一组内核级和用户级的库和工具，旨在提高CXL内存的易用性。HMSDK通过考虑内存层次结构，并根据使用频率在服务器主内存（DRAM）和CXL设备之间重新定位数据，实现了这一点。

CMM-DDR5 CXL内存模块采用了E3.S 2T接口形式，配备了PCIe 5.0 x8主机接口。内部内存基于1α技术的DRAM，并承诺在一个NUMA范围内，提供与DDR5相当的带宽和延迟。鉴于这些内存模块主要用于数据中心和企业环境，固件中包含了RAS（可靠性、可用性和可服务性）特性以及安全启动等功能。

SK海力士还展示了Niagara 2.0——一个基于FPGA的硬件解决方案，用于实现内存池化和共享，即连接多个CXL内存模块，使不同的主机（CPU和GPU）能够最优化地共享其容量。与之前的版本相比，最新的版本不仅支持容量共享，还支持数据共享。

2.Microchip与美光CZ120 CXL内存扩展模块

去年，美光基于Microchip SMC 2000系列CXL内存控制器推出了CZ120 CXL内存扩展模块。在2024年的峰会上，美光和Microchip共同展示了该模块在Granite Rapids服务器上的应用。

SMC 2000控制器支持DRAM芯片故障处理，并提供了诊断和调试工具来分析故障模块。此外，该控制器支持ECC，这是SMC 2000系列企业级RAS功能集的一部分。其灵活性确保了基于SMC 2000的CXL内存模块可以与仅支持DDR5的主DRAM协同工作。

3.Marvell Structera CXL产品线

在2024 FMS开始前几天，Marvell宣布了全新的CXL产品线——Structera。与专注于内存池化和扩展的其他CXL设备解决方案不同，Structera产品线还包括计算加速器部分，除了内存扩展控制器之外。所有这些组件均基于TSMC的5nm工艺制造。

计算加速器部分——Structera A 2504（A代表Accelerator），是一款PCIe 5.0 x16 CXL 2.0设备，集成了16个运行在3.2GHz的Arm Neoverse V2（Demeter）核心。它支持四个DDR5-6400通道，每个通道最多支持两个DIMM，以及内联压缩和解压功能。集成高性能服务器级ARM CPU核心意味着CXL内存扩展部分不仅扩展了每核心的内存带宽，还增强了计算能力。

像Deep-Learning Recommendation Models（DLRM）这样的应用可以从CXL设备的计算能力中获益。带宽扩展的同时还伴随着工作负载能耗的降低。这种方法也有助于服务器内部的整体热设计优化。

Structera X 2404（X代表Expander）可作为PCIe 5.0（单x16或双x8）设备，支持四个DDR4-3200通道（每通道最多3个DIMM）。Structera X 2404同样具备内联（解）压缩、加密/解密以及硬件支持的安全启动等功能。与Structera X 2404的100W TDP相比，Marvell预计这部分功耗约为30W。该部件的主要目的是使超大规模数据中心能够回收DDR4 DIMM（每个扩展器最多6TB），同时增加服务器内存容量。

Marvell还有一款Structera X 2504，支持四个DDR5-6400通道（每个通道两个DIMM，最多4TB每扩展器）。其他方面与DDR4回收部分相同。

Marvell强调了Structera产品线的一些独特之处——内联压缩优化了可用的DRAM容量，DDR4扩展器每个通道支持3个DIMM，从而最大化了每个扩展器的DRAM容量。5nm工艺降低了功耗，并且这些部件支持来自多个主机的访问。Arm Neoverse V2核心的集成似乎是CXL加速器的首次尝试，它使得计算任务成为可能，从而提升了系统的整体性能。尽管Marvell公布了Structera部件的规格，但样品至少还需要几个季度才能推出。

4.XConn与MemVerge CXL内存共享

XConn Technologies 和 MemVerge, Inc. 将在2024年的Future of Memory and Storage (FMS)大会上展示业界首个可扩展的CXL内存共享解决方案。该解决方案利用CXL技术来提高性能并降低AI应用程序和内存数据库的总体拥有成本(TCO)。通过结合MemVerge的智能分层软件与XConn的高性能CXL互联交换机，双方展示了CXL在加速高需求应用方面的有效性。

XConn的“Apollo”CXL 2.0交换机是业界首个支持CXL 2.0标准的交换机，同时也兼容Intel和AMD现有的CXL 1.1服务器处理器。Apollo CXL 2.0交换机专为加速AI计算系统的开发过程而设计，支持构建CXL内存池以打破传统的内存限制，并推动内存架构的革命。Apollo交换机支持PCIe 5.0标准，能够在单个设计中同时支持PCIe和CXL，提供高达2,048GB/s的总带宽和256条通道，为希望利用JBOG（一堆GPU）和JBOA（一堆加速器）配置的系统设计者提供了灵活性。

MemVerge Memory Machine for CXL 是一个管理内存-存储层次结构的大内存平台，支持敏捷的服务器内存扩展和基于结构的内存。MemVerge软件通过允许应用程序共享内存，解锁了结构连接内存的性能潜力，从而加速了CXL技术的采用。

XConn Technologies和MemVerge的合作展示了CXL技术在AI和内存数据库领域的巨大潜力，通过实现可扩展的内存共享，该解决方案不仅提高了性能，还降低了总体拥有成本。XConn Apollo CXL 2.0交换机和MemVerge Memory Machine for CXL的结合为AI和高性能计算应用提供了强大的基础设施支持，有望推动下一代计算架构的发展。

5.MSI与MemVerge

MSI在FMS 2024展示了其基于CXL（Compute Express Link）技术的服务器平台。该平台采用了第四代AMD EPYC处理器，并在三星和MemVerge的展位上展出。该服务器旨在通过增加内存容量和带宽来提升内存数据库、EDA（电子设计自动化）和HPC（高性能计算）应用的性能。服务器采用了最新的AMD EPYC处理器，支持CXL 2.0内存扩展标准。MemVerge提供的软件可以智能地管理多层内存，优化AI和其他内存密集型工作负载的成本和性能。

MSI的S2301 CXL内存扩展服务器结合了三星的256GB CXL2.0内存模块和MemVerge的Memory Machine X软件，通过智能管理内存层级来优化AI和其他内存密集型工作负载的成本和性能，根据带宽或延迟QoS策略自动将数据放置在合适的内存层级，以达到最优性能。

6.Fadu

Fadu, Inc. 将在FMS 2024大会上推出针对AI数据中心优化的企业级SSD控制器和CXL（Compute Express Link）解决方案。Fadu将推出针对AI优化的下一代企业级SSD解决方案，并展示其在Gen5和Gen6控制器领域的领先地位。Fadu推广FDP (Flexible Data Placement)技术，这是一种针对下一代数据中心的标准讨论。Fadu还将推出一种新的系统，通过CXL开关优化GPU、HBM和SSD之间的连接，以增强性能。

7.Wolley

Wolley之前已在FMS 2023上展示了其PCI-SIG 5.0认证的CXL控制器IP核心。此后，该公司继续将其CXL技术扩展至数据中心之外的应用领域，例如AI PC和汽车。Wolley在FMS 2024上提供NVMe Over CXL和FleX解决方案的现场演示。NVMe Over CXL提供了一种高性能虚拟化架构，以满足AI对大量内存容量的需求。FleX技术则将CXL内存引入主板。

NVMe Over CXL: 虚拟化内存与存储的整合：Wolley开发了一种解决方案，利用CXL并在相同的PCIe物理接口上使用CXL.mem协议实现高效的内存访问，而CXL.io协议则支持所有NVMe的传统特性，无需重写应用程序。通过在同一设备上集成存储和内存，解决了资源分配中的竞争条件。

8.Teledyne LeCroy与Cadence展示CXL 3.x技术

Teledyne LeCroy, Inc.与Cadence Design Systems, Inc.合作，在2024 FMS大会上展示了Compute Express Link (CXL) 3.x技术。这是两家公司第二次公开演示高速CXL 3.x技术。

Teledyne LeCroy的Summit M616是一款支持PCIe 6.0协议的分析仪/测试仪，它是Teledyne LeCroy一系列PCIe和CXL协议测试解决方案中的最新成员。Summit M616支持设计工程师创建、捕获、解码和分析CXL 3.x流量，帮助他们验证和确认最新的高速内存和加速器设备。