存储芯片界的CPO来了！CXL技术成行业“新宠”

《科创板日报》4月11讯 以ChatGPT为代表的AI大模型对高性能存储芯片的需求与日俱增，在高容量、高运算能力的需求下，CXL、HBM等新的存储技术备受市场关注。

华西证券日前研报指出，CXL带来的DRAM池化技术可以大大节约数据中心的建设成本，同时也将大大带动DRAM的用量。SK海力士副会长朴正浩也曾在演讲中透露，随着ChatGPT等应用开启AI新时代，加上相关技术演进，预计全球数据生成、储存、处理量将呈等比级数增长。在技术演进的路上，为克服主机CPU存储器容量受限问题，CXL技术相当重要。

CXL全称Compute Express Link，意为计算快速链接，是一种全新的互联技术标准。随着存储成本不断增加，传统的PCI-e技术逐渐乏力。在此背景下，基于PCI-e协议的CXL技术应运而生。

据了解，CXL能够让CPU与GPU、FPGA或其他加速器之间实现高速高效的互联，从而满足高性能异构计算的要求，并且其维护CPU内存空间和连接设备内存之间的一致性，从而解决了各设备间的存储割裂的问题，能够大大降低内存的分割导致的浪费和性能下降。

如上图所示，当下主流的计算系统通常采用高速缓存（SRAM）、主存（DRAM）、外部存储（NAND Flash）的三级存储结构。系统运作时，需要不断地在内存中来回传输信息。数据在三级存储间传输时，后级的响应时间及传输带宽都将拖累整体的性能，并且由于数据量庞大，系统需要借助外部存储并用网络IO来访问数据，致使访问速度下降几个数量级。而CXL技术的高兼容性、内存一致性等优势能够有效解决上述问题。

除了能够解决单机设备连接问题以外，从CXL2.0（迭代版本）开始，其带来的内存池化（Pooling）技术超出了单机的范畴，还能够提高内存的使用率，并降低内存的使用成本。

如上图所示，CXL2.0加入了一层Switch，在H1、H2等设备内存不足时，CXL技术能够让设备在内存池里寻找内存空间。在该框架下，跨系统设备实现共享内存池成为可能。

对此，华西证券认为，引入DRAM池化，按需分配可以大大提高内存使用效率，并节约数据中心的建设成本。CXL目前已经完全支持池化技术，如果该理念得到广泛应用，内存将成为提高服务器性能另外的重要手段之一。

目前，各大厂商均积极拥抱CXL技术浪潮：

英特尔：携手阿里巴巴、思科、戴尔EMC、Facebook、谷歌、HPE、华为以及微软等公司成立CXL开放合作联盟，旨在共同合作开发CXL开放互连技术并制定相应规范。

AMD：EPYC Genoa支持DDR5、PCle5.0以及CXL1.1接口。另一产品Bergamo拥有更高的电源效率和每插槽性能，将会和Genoa采用相同的CPU接口，支持PCle5.0和DDR5以及CXL1.1。

SK海力士：于2022年10月成功开发行业首款将计算功能与CXL存储器相结合的CMS。据悉，该解决方案拟搭载于下一代服务器平台上，有望提升系统性能和能源效率。

Marvell：收购先进CXL技术领先开发商Tanzanite。事业部副总裁表示，CXL将成为实现下一代数据中心最佳资源利用的重大变革者。

Rambus：推出了CXL内存互连计划，并宣布与包括云、系统和内存企业在内的生态体系达成合作，以加快CXL内存互连解决方案的开发和落地。当年10月，Rambus发布了CXL2.0控制器。

机构进一步指出，在AI的大时代下，随着CXL的应用渗透率提升，服务器也从传统围绕CPU的设计思路转向为以DRAM为中心的架构。建议关注以澜起科技为代表的CXL技术产业链相关公司；兆易创新、江波龙等DRAM及其模组设计相关公司；通富微电、深科技、长电科技等HBM、DRAM封装产业链公司以及中微公司、北方华创、拓荆科技、微导纳米等可提供高深宽比设备的制造端厂商。